揣摩實驗設(shè)計意圖，重視實驗結(jié)論引申

徐付春

摘要：重視高中化學(xué)實驗學(xué)習(xí)，積極關(guān)注實驗細節(jié)，發(fā)現(xiàn)實驗中的反常現(xiàn)象、儀器特殊使用，注意實驗操作的表達規(guī)范，弄清實驗設(shè)計的意圖，注重實驗結(jié)論的引申應(yīng)用，真正提高學(xué)生的實驗技能和化學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實驗意圖；裝置儀器；檢驗；實驗結(jié)論

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2015）07-013-002

高中化學(xué)教學(xué)對實驗探究活動相當重視，學(xué)生也很喜歡做化學(xué)實驗，但每年高考實驗考題的得分情況卻并不盡如人意。問題到底出現(xiàn)在哪里呢？筆者以為，學(xué)生喜歡的是實驗現(xiàn)象的神奇好玩，沒有對現(xiàn)象背后的本質(zhì)多加思考，更沒有對實驗的結(jié)論進行引申升華，故在遇到試題中的實驗問題時學(xué)生就無法對實驗知識進行有效的遷移。當然，這與我們高中化學(xué)教師未能在實驗方法上進行正確的引導(dǎo)、未能在實驗結(jié)論的引申上給予必要的示范有關(guān)系。筆者對高中實驗化學(xué)教學(xué)和高考實驗試題進行關(guān)聯(lián)研究，在實驗結(jié)論引申升華上做了一些工作，收到一些成效。現(xiàn)與大家探討如下：

一、重視課本實驗，弄清實驗?zāi)康模倪M實驗裝置

高考化學(xué)實驗考題基本都是“源于教材而高于教材”，既然源于教材，那就要求我們要重視教材上的演示實驗，要對教材實驗進行深挖，要揣摩實驗設(shè)計的意圖，弄清每一步驟的目的，想明白藥品和儀器選用的理由。以實驗室制取氯氣為例，學(xué)生都知道，氯氣有毒，應(yīng)用NaOH溶液吸收多余的氯氣以防污染空氣，但若不對實驗深入研究，課堂演示的始終都是如圖1所示的實驗。而要對實驗深入研究，學(xué)生就能夠在裝置搭配、氣密性檢驗、演示實驗、實驗安全、裝置拆卸等多方面對化學(xué)實驗進行全面的認識，尤其是正常演示實驗前后的氣密性檢驗及拆卸前通空氣以排盡氯氣，讓NaOH溶液將其吸收完全，是實驗安全范疇的內(nèi)容，也是綠色化學(xué)思想的重要體現(xiàn)。為了能通入空氣，制備裝置要改進為圖2，從活塞處通空氣，就能將殘留在體系內(nèi)的氯氣全部吹入NaOH溶液以吸收完全。挖掘出這些內(nèi)容，就升華了一個實驗原本的意義，通過實驗改進讓學(xué)生理解了如何體現(xiàn)綠色化學(xué)思想，如何實現(xiàn)實驗安全。

再如在演示完銅與濃硫酸反應(yīng)后，引導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象，學(xué)生都發(fā)現(xiàn)了試管底部有白色固體，都認為是硫酸銅固體。筆者提問到，那如何檢驗它就是硫酸銅呢？沒想到的是，學(xué)生異口同聲說“加水”。筆者不動聲色，不置可否，繼續(xù)提問：“熱試管能加冷水嗎？”“硫酸銅能以白色固體形式存在，為何？”“能向濃硫酸中加水嗎？”“能向熱的濃硫酸中加水嗎？”經(jīng)過熱烈的討論和爭論后，大家形成共識：“待試管冷卻后，倒去上層清液，逐滴向試管中滴加蒸餾水，若能得到藍色溶液，則證明生成的白色固體為硫酸銅。”學(xué)生在教師的壓迫式提問中，在自己冷靜的思考中，在和同伴的合作討論中，對有疑問的、自以為是的問題有了深入的思考、清晰的認識。

二、對比實驗裝置，反思儀器變化，領(lǐng)會實驗意圖

在學(xué)生做完乙酸乙酯的制備實驗（裝置如圖4）后，筆者及時提出如何更好地對乙酸乙酯蒸氣進行冷凝。學(xué)生經(jīng)過討論、反思得出三種方法：（1）加長玻璃導(dǎo)管，延長熱交換的時間（如圖5）；（2）增大與空氣的接觸面積，提高熱交換效率（如圖6）；（3）選用水回流冷凝管（如圖7）。方法二使用干燥管，既可以防倒吸，又增加了與空氣的接觸面積，提高了冷凝效果。也有同學(xué)將方法二設(shè)計成圖8，但經(jīng)引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，乙酸乙酯很有可能冷凝在安全瓶中而沒有進入小試管中，導(dǎo)致總產(chǎn)量降低，故圖8不理想；相比較而言，圖6裝置冷凝后的乙酸乙酯都流入小試管中，保證總產(chǎn)量不減少。學(xué)生都知道水回流冷凝管冷凝效果最好，于是展示了圖7裝置。學(xué)生看了圖之后，發(fā)現(xiàn)除了多了冷凝管，還多了溫度計和分液漏斗，這樣設(shè)計有什么目的呢？于是學(xué)生在對裝置6、7儀器的對比中，反復(fù)思考，不停討論，結(jié)合乙酸乙酯制備過程中的各種條件控制，發(fā)現(xiàn)裝置7的三個突出的優(yōu)點：①增加了溫度計，便于控制發(fā)生裝置中反應(yīng)液的溫度；②增加了分液漏斗，有利于及時補充反應(yīng)混合液，以提高乙酸乙酯的產(chǎn)量；③增加了冷凝裝置，有利于收集產(chǎn)物乙酸乙酯。

三、發(fā)現(xiàn)實驗異常，探究背后原因，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

學(xué)習(xí)過氧化鈉的性質(zhì)時，預(yù)習(xí)了的學(xué)生都知道過氧化鈉與水反應(yīng)時生成了氫氧化鈉和氧氣，滴入幾滴酚酞試液后，溶液變紅，就在學(xué)生為確認氫氧化鈉的生成而高興的時候，發(fā)現(xiàn)紅色變淡，既而消失了。這異常的現(xiàn)象引起了很多學(xué)生的質(zhì)疑，唉，為什么呢？學(xué)生對褪色原因的好奇，讓筆者突發(fā)奇想，讓學(xué)生來猜想原因。結(jié)果猜想的理由五花八門，反應(yīng)放熱，生成了有強氧化性或酸性的物質(zhì)等。經(jīng)由學(xué)生設(shè)計實驗并實驗探究發(fā)現(xiàn)，是生成了有強氧化性的過氧化氫的緣故。Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2。而且向褪色后的溶液中一分為二，一份再加入酚酞，溶液還可變紅；另一份加入NaOH不變紅，說明酚酞被H2O2氧化了。在這個過程中，學(xué)生由異常的實驗現(xiàn)象引發(fā)質(zhì)疑，既而聯(lián)系已有知識、分析猜想、提出實驗方案、驗證判斷實驗結(jié)果，通過這一系列的思維過程，達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的目的。再如噴泉實驗中膠頭滴管的倒置使用、制氫氧化亞鐵時，吸滿氫氧化鈉溶液的長膠頭滴管要伸入硫酸亞鐵溶液中，膠頭滴管違背常規(guī)甚至是錯誤的使用方法，背后一定有著特殊的原因，也只有敢于質(zhì)疑、充滿好奇的同學(xué)才會努力地探究背后的原因。

四、聯(lián)系實驗事實，找準檢驗方法，培養(yǎng)發(fā)散思維

在學(xué)習(xí)鹵素性質(zhì)時，學(xué)生都知道：（1）向KI溶液中滴加淀粉溶液，不顯色，滴加氯水等氧化性物質(zhì)，顯藍色；（2）向KI溶液中滴加CCl4，有機層無色，滴加氯水等氧化性物質(zhì)，再振蕩，有機層顯紫紅色；（3）向KI溶液中滴加AgNO3溶液，有黃色沉淀，加硝酸沉淀不消失。由此三個實驗事實可以總結(jié)出I-檢驗的三種方法：（1）取待測液適量于一干凈的試管中，滴加淀粉溶液，不顯色，滴加氯水，溶液變藍色，則待測液中含I-；（2）取待測液適量于一干凈的試管中，滴加CCl4，振蕩，有機層呈無色，再滴加氯水，再振蕩，有機層顯紫紅色，則待測液中含I-；（3）取待測液適量于一干凈的試管中，滴加AgNO3溶液，有黃色沉淀生成，加硝酸，沉淀不消失，則待測液中含I-。通過I-的檢驗，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的本領(lǐng)和發(fā)散思維的能力。同時，在實驗方案的表述中，強調(diào)表達的規(guī)范要求“操作―現(xiàn)象―結(jié)論”。再比如說，納米材料的顆粒大小與膠體粒子的直徑大小相近，那如何檢驗納米材料呢？若學(xué)生僅答“丁達爾效應(yīng)”肯定是不規(guī)范的，首先納米材料不屬于分散系。所以規(guī)范的表達應(yīng)當是“將納米材料加入水中，攪拌形成分散系，用激光筆從側(cè)面照射，若從正前方能觀察到一條明亮的光的通路，則證明此分散系屬于膠體，此為納米材料。”

重視高中化學(xué)實驗學(xué)習(xí)，積極關(guān)注實驗細節(jié)，發(fā)現(xiàn)實驗中的反常現(xiàn)象、儀器特殊使用，注意實驗操作的表達規(guī)范，弄清實驗設(shè)計的目的，注重實驗結(jié)論的引申升華，讓學(xué)生舉一反三，做過一個實驗，能會一類實驗，真正提高學(xué)生的實驗技能和化學(xué)素養(yǎng)。相信在這樣的過程中，學(xué)生會體會到實驗的樂趣，激發(fā)了探究的興趣，那么中學(xué)化學(xué)實驗在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、探究能力、實驗素養(yǎng)等方面也就能真正地發(fā)揮作用。