正文 第1章 化學實驗設計的一般方法(1)(1 / 3)

設計性化學實驗的特點和作用

在我國,中學生所做過的絕大多數化學實驗都是教材中預先設計好的實驗。學生隻是通過實際操作,觀察一下實驗現象,得出事先已確定的結論。這種實驗,我們稱之為傳統實驗。它束縛了學生的創造思維,不利於能力的培養。

與傳統實驗相對應的是自己設計實驗,這種實驗隻給出實驗目的要求,由學生自己設計實驗方案,選擇實驗器材、藥品、確定實驗步驟、分析實驗結果。設計性實驗是傳統實驗的延續和發展,是克服學生普遍存在的理論高分,實驗低能的有效手段,江蘇省連雲港市新海中學袁君強、邵世環老師認為與傳統實驗相比,設計實驗至少有以下特點和作用。

多樣性和最佳性

由於設計性實驗要求學生自己選擇實驗器材,設計實驗方法,不同的實驗人員,不同的思維方式,可能設計出不同的實驗方案,這就是多樣性。這些實驗方案,通過比較,有的可行,有的將被淘汰,有的可能是最佳的。學生見到實驗題目後,要求他們從不同的角度去思考,運用聯想、比較、等效、直覺、逆向等思維方法,建立正確的解決問題的思路,然後在不同的方案中加以比較篩選,確定最優的一種,並在實踐中加以驗證。

例1以明礬為原料製取氫氨化鋁。

這是一個具有設計性思想的實驗,製取的方法也很多。學生在做這個實驗時,設計思路不同,采用的藥品也各異,有使用NaOH溶液,氨水的,甚至使用Ba(OH)2溶液作為沉澱劑的。

通過比較,用NaOH溶液作為沉澱劑不易控製用量。用Ba(OH)2溶液作沉澱劑,即使得到Al(OH)3,也會使本來很簡單的過程變得複雜化,而使用氨水作沉澱劑最佳,不但用量易於控製,生成物也易於分離。

客觀性與科學性

許多設計性實驗,在完成實驗之前並不知道實驗結果,因此更應重視它的客觀性和科學性。

例2觀察在AlCl3溶液中投入金屬鈉的實驗現象。

在未做該實驗時,有的學生根據金屬活動順序表,主觀地認為金屬鈉比鋁活潑,應該有金屬鋁被置換出來,並寫出了化學方程式。這就缺乏實驗的客觀性和嚴肅的科學態度。

實驗結果顯示,生成物除H2以外,還有白色絮狀物沉澱,而且白色絮狀物的量的多少還與AlCl3的濃度和加入的金屬鈉的量有密切關係。過濾、洗淨白色沉澱,加鹽酸,無氣體生成,說明絮狀沉澱物不是金屬鋁。

由此可見,能與水發生反應的金屬不能將較不活潑的金屬從其鹽中置換出來,較活潑金屬置換較不活潑金屬是有條件的。

主動性和獨創性

設計性實驗要求學生有獨立的設計能力,應具有主動性和獨創性。

例3如何區別pH值分別等於2的弱酸和強酸溶液。

按照一般思路,可先取等體積的這兩種酸,再用NaOH溶液滴定,消耗NaOH溶液體積較多的是弱酸,反之則為強酸。

如果對弱電解質性質進行分析,不難發現更簡單的方法,即把上述兩種酸分別稀釋相同倍數,再用pH試紙測試,pH值變化較小的為弱酸,pH值變化較大的為強酸。

例4用甲酸作還原劑做銀鏡反應。

這是一個難度較大的實驗。從理論上分析,甲酸中含有醛基,應該發生銀鏡反應,但若仿照課本上用乙醛做銀鏡反應的方法去做該實驗,則難以獲得成果。經分析,甲酸是較強的酸,若直接與銀氨溶液反應,銀氨配離子將被破壞,使實驗無法成功,控製溶液的pH值成為本實驗的關鍵。經過不斷摸索和改進,得到較為成功的方法:①取2毫升甲酸(85%)溶液,逐滴加入濃NaOH溶液,使溶液的pH值為11~12。②取一支潔淨的試管,用01mol/l的AgNO3溶液與稀氨水製取銀氨溶液約2毫升。逐滴加入①中的溶液約1毫升,稍振蕩(此時應不見膠態銀出現,否則實驗難以成功)。③將此試管置於沸水中加熱15~20分鍾,就可見到光亮的銀鏡。

課本上沒有現成的方案可尋,隻有充分發揮創造性,主動想辦法去解決。

設計性實驗需要自己探索實驗方法,選擇實驗器材和藥品,作出實驗成敗評估,這對提高學生的實驗技能和素質,培養獨立的探索精神和分析問題、解決問題的能力無疑是有益的。由於設計實驗難度較大,往往要經曆多次失敗,所用時間長,所以必須采用靈活多變的實驗方式,充分利用第二課堂,變封閉型實驗室為開放型實驗室,供學生多次實驗,同時教師在適當的時機給予一定的提示和啟發,使學生有更多的機會和條件發揮自己的創造力。

化學實驗設計

化學實驗設計的意義

化學實驗設計是指實驗者在實施化學實驗之前,根據一定的化學實驗目的和要求,運用有關的化學知識和技能,對實驗的儀器、裝置、步驟和方法在頭腦中所進行的一種規劃和設想。

化學實驗設計在教學中具有重要意義。它可以激發學生的化學學習興趣。學生根據自己所學的化學知識,獨立地或在教師啟發下設計出各種實驗方案,成功地解決化學實驗問題,從而產生成功後的喜悅,激發起更大的學習熱情,成為進一步學習的強勁動力。其次,設計化學實驗方案需要學生靈活地和創造性地運用所學的化學基礎知識和基本技能,因而可以培養他們解決化學實驗問題的能力和創造能力。同時,進行化學實驗設計還需要學生掌握各種科學方法,具有嚴肅認真、一絲不苟和敢於創新的精神,因而有利於學生科學方法的訓練和科學態度的培養。