論高中化學補充實驗

張濤

新人教版模塊教材設計安排了大量的課堂演示實驗及科學探究實驗，圖文并茂，每一組實驗旁邊都附有真實的實驗圖片，形象直觀；同時還單獨設計一本實驗化學教材（選修6），充分體現了實驗在化學教學中的重要地位。筆者在多年的化學教學工作中，通過實踐探究發現，在課堂上補充一些演示實驗，會讓化學教學更加豐富多彩，同時更能調動學生學習化學的積極性。下面是筆者在多年教學中補充完善過的一些演示實驗，根據自己的心得體會進行舉例說明。

1.Na₂O₂與CO₂反應實驗。在學習鈉的重要化合物過氧化鈉的化學性質時，教材上僅設計演示Na₂O₂與H₂O反應的實驗，但與CO₂的反應只是以化學方程式直接給出來，并沒有演示實驗。為加深學生對該反應的理解記憶，設計補充該實驗（在實際教學中可以讓學生討論設計，教師點評完善），具體操作如下：用脫脂棉包住少許Na₂O₂粉末，放于石棉網上，接著用一根干凈的玻璃導氣管對著Na₂O₂粉末吹氣（可以自己演示或者學生演示），一會兒就發現脫脂棉燃燒起來，根據觀察到的現象學生就能貼切地認識到脫脂棉的燃燒是因為Na₂O₂與CO₂反應放出熱量，同時生成的O₂助燃的緣故，加深了對燃燒（狹義）應具備的條件的理解，更為重要的是學生以后對該反應方程式記憶猶新。

2.物質的量教學實驗。在物質的量的教學中，如何引入這個抽象概念歷來是教學的難點。教材給出的定義是物質的量是一個物理量，它表示含有一定數目粒子的集合體，對于高一的大部分學生來說理解這個定義相當困難，學生不明白該定義是什么意思，更不明白為什么要學習物質的量這個概念。為此在教學中補充如下的實驗：先讓學生思考如何用托盤天平秤量1顆大豆的質量（其實用托盤天平難以進行此操作），然后學生就會聯想到稱量數目多一些的大豆（比如20顆）的質量，從而即可算出1顆大豆的平均質量。以此來說明盡管大豆是可稱量的宏觀物質，可是用托盤天平卻難以稱量1顆大豆的質量，而稱量20顆大豆的質量是可以實現的。進一步啟發學生看不見的微觀粒子比大豆小很多，稱量20個微觀粒子肯定也不能實現，但如果稱量許許多多個微觀粒子應該是可以實現，那么這許許多多個微觀粒子組成的集體就叫做物質的量，引入物質的量這個概念其實就是把看不見的各種微觀粒子和它們組成的可稱量物質聯系起來。接著在后面教學中再通過展示18g H₂O、56 g Fe、342 g蔗糖等1mol這些實物，那么學生就慢慢理解物質的量這個抽象概念的含義。

3.硅酸與碳酸酸性比較實驗。在進行硅酸的教學中，教材上介紹硅酸是一種很弱的酸（酸性比碳酸的還弱），溶解度很小。由于si02不溶于水，所以硅酸是通過可溶性的硅酸鹽與其他酸反應制得的。教材為加深學生對硅酸上述性質的記憶，設計一個硅酸的制備實驗：在Na₂SiO₃溶液中滴加稀鹽酸觀察白色膠狀沉淀一硅酸的生成。該實驗的確讓學生觀察到硅酸的生成，說明硅酸的酸性比鹽酸弱，但并沒有證明酸性比碳酸的弱（常見弱酸的酸性強弱是高中化學學生應該掌握的一個重要知識點）。如果只是強調記住硅酸的特殊性質，學生的印象會比較模糊，倘若在教材演示實驗的基礎上再補充一個實驗：在Na₂SiO₃溶液中通入CO₂，片刻就可以觀察到白色膠狀的硅酸沉淀生成，該現象不僅再次讓學生觀察到硅酸沉淀的形狀，加深記憶，同時還可以證明碳酸的酸性強于硅酸，說明硅酸是一種很弱的酸，為以后的元素周期律和鹽類的水解的教學埋下伏筆。

4.NaAoO₂的有關反應實驗。在學習鋁及其重要化合物的性質時，教師都有體會：學生最大的感受就是學完之后書寫反應方程式一片混亂，特別是偏鋁酸鹽與酸的反應、偏鋁酸鹽與鋁鹽的反應，如果只靠簡單的記憶方法，學生時間久了就忘之腦后。倘若在教材實驗的基礎上再補充如下實驗：NaAlO₂溶液中滴加鹽酸至過量、鹽酸中滴加NaAlO₂溶液至過量、NaAlO₂溶液與AlCl₃溶液混合，可以一邊演示實驗，一邊要求學生根據觀察到的現象書寫對應的化學方程式及離子方程式。這樣做的話雖說教學容量大一些，但學生的能力得到多方面的鍛煉，也為后續的教學打下基礎。

5.苯的有關實驗。在苯的性質的教學中，根據教材的介紹，學生知道了苯的密度比水小，不溶于水，此時可以問一個問題：在盛有少許苯的試管中加入蒸餾水，會出現什么現象。大部分學生會想到互不相溶產生分層現象，但同時也會產生疑惑：苯與水都是無色透明液體，是否會分層？如果會分層能看清分層現象嗎？補充展示向苯中加入水的實驗后，所有的這些問題都迎刃而解，學生心中馬上豁然開朗。帶著這樣的氛圍再補充幾個實驗問題：就上述的實驗，倘若你不知道苯的密度比水小如何鑒別水層和苯層？如果在上述試管中加入一小塊金屬鈉，會觀察到什么現象？學生可以先討論得出方法和結論，再用實驗進行驗證。雖然看似幾個簡單的實驗，但大大激發學生學習化學的興趣。

在進行苯的同系物教學時，教材只安排了一個對比實驗：甲苯和苯中加入少許酸性KMnO₄溶液，學生根據實驗已經知曉苯不能使酸性KMnO₄溶液褪色，甲苯能使酸性KMnO₄溶液褪色。此時時補充甲苯中加入溴水的實驗，讓學生觀察現象得出甲苯不能使溴水褪色，防止學生產生既然甲苯能使酸性KMnO₄溶液褪色，那么也能使溴水褪色這種錯誤聯想。接著在實驗基礎上總結苯和苯的同系物均不能使溴水褪色，它們的現象均屬于萃取分層。中學有機物的鑒別常用試劑就是溴水和酸性KMnO₄溶液，思維重點就是抓住是否反應、褪色及分層這些核心現象。而補充實驗不僅能讓教學更加完善，同時也讓學生對化學知識的記憶更加深刻，理解更加到位。

6.對照實驗。對照學習法、對比記憶法是常見的一類有效學習方法，其實在化學的實驗教學中我也經常采用對照實驗法。眾所周知，在中學化學實驗中經常碰到兩種試劑滴加順序不同而產生不同的現象。如Na₂CO₃溶液與鹽酸反應、NaAlO₂溶液與鹽酸反應、AlCl₃溶液與NaOH溶液反應、苯酚與濃溴水的取代反應、AgNO₃溶液與稀氨水的反應等等。這塊知識很多學生都是比較模糊混亂，反應原理理解也比較困難，在教學中筆者采用一邊講解一邊演示它們的對照實驗，同時訓練化學方程式的書寫，循序漸進地展開教學，讓學生親自感受同一組試劑所產生的不同現象，慢慢地突破難點，教學效果得到很大的提高。就上述例子中學生最容易犯錯的苯酚與濃溴水發生取代反應生成白色沉淀三溴苯酚為例來說明，此實驗屬于苯酚的定性檢驗，該實驗成功的關鍵就是濃溴水須過量，苯酚溶液少量，若順序顛倒就看不到生成的三溴苯酚沉淀，因為此時生成的三溴苯酚會溶解在過量的苯酚溶液中。教學中教師肯定會在此反復強調，但收斂甚微，如果在強調的同時及時補充一個對照實驗：即將少量的濃溴水滴加到過量的苯酚稀溶液中，讓學生親自去觀察現象，對教學及學生的記憶大有幫助。

7.有關氣體摩爾體積實驗。化學模型其實也可以歸屬于實驗教學，展示或者制作化學模型可以把抽象的概念知識形象化，讓學生理解起來較為輕松容易，如有機物分子結構模型、晶體結構或者晶胞模型等等。在此用一例說明，在氣體摩爾體積的教學中，通過學習學生都知道：在標準狀況下，1 mol任何氣體的體積均約為22.4 L，為了更好的理解22.4L 有多大的空間，教材上用一個梭長為0.282 m的正方體表示，由于是圖形展示，學生觀察理解起來還是較為模糊。為此，筆者到校外玻璃工藝店里制作了這樣的一個正方體玻璃容器，帶到課堂進行教學展示，讓學生用眼睛體會22.4 L有多大，告訴學生如果把這個玻璃容器放在標準狀況下，當里面充滿某種氣體時，那么該氣體的體積就約為22.4 L，相應的物質的量就是1 mol，而里面所裝的氣體分子個數就約為6.02×10²³個，簡單的一個模型展示讓抽象的數字立刻形象具體化。此時又提出這樣的問題：倘若在該容器里裝滿水，那么里面所裝的水分子個數是不是約為6.02×10²³個呢？學生通過探討可以得出：肯定不是，因為學生此時已經知道1 mol H₂0的質量是18g，約含有6.02×10²³個水分子；而容器里面裝的那么多水，其質量肯定遠遠大于18 g。此時此刻學生就更加理解22.4 L/mol這個摩爾體積為什么僅僅適用于標準狀況下的氣體，而不適用于固體和液體，真正達到無聲勝有聲的教學效果。任何事物均具有兩面性，補充實驗在教學中的確可以起到重要作用，但這里需要說明一個問題：補充實驗的操作要可行合理，現象要明顯，要不然就弄巧成拙，畫蛇添足，達不到預期的目的和效果。倘若把化學教學比喻為做菜，那么實驗教學就是往這菜里所加的調料，正是因為有了這些調料，做出的菜才美味可口，而補充實驗的加入，將會使菜色香味俱全，成為真正的“綠色食品”。