正文 第5章 化學實驗設計的一般方法(5)(1 / 3)

部分教材在演示H2與O2混合點火爆炸的實驗時,始終擔心紙筒內的H2太少了,或是紙筒上的小孔孔徑太大了,把不成功的原因都歸結在這兩條上。於是延長收集H2的時間,又是千方百計減小小孔的孔徑。但很少有人想到其錯誤正是在於這兩條。因為H2過多會超出爆炸極限,小孔孔徑太小又難以使H2的含量“進入”爆炸極限,如果縮短收集H2的時間,同時又增大小孔孔徑,其成功率反而會大大提高。

銅絲在空氣中加熱會變成黑色的氧化銅,而又是在加熱的條件下,氧化銅能被還原劑還原為金屬銅。根據這一點,有人設計了實驗:將銅絲放在酒精燈火焰上灼燒,銅絲變黑,表麵變黑的銅絲放在酒精燈火焰中,又能被酒精還原成光亮的銅絲。然而有相當部分的人對該實驗持否定態度。

討論這個實驗到底能否成功之前,首先要搞清酒精燈火焰各部分之間的差別;酒精燈火焰的焰芯是液態酒精燃燒形成的,其中酒精“濃度”大,而火焰溫度低;內焰是液態酒精和氣態酒精的“混和物”共同燃燒形成的,溫度略高於焰芯;而外焰則完全是酒精蒸氣在燃燒,酒精“濃度”最小而溫度最高。在外焰中酒精隻是可燃物,而在焰芯中,酒精不但是可燃物,而且還是還原劑,弄清這一點,做該實驗就變得比較容易。

①將光亮的銅絲放在酒精燈火焰外焰外灼燒片刻,看到銅絲通紅後,立即將其浸入冷水中,馬上就可看到光亮的銅絲已經變成黑色。

②將表麵已氧化的銅絲,先放在外焰處灼燒片刻,待銅絲變通紅後,慢慢將其向焰芯移動,直到銅絲表麵變成磚紅色時,將銅絲立即插入冷水中冷卻,這時表麵黑色的銅絲已完全被酒精還原為光亮的銅。

實驗教學的分類改進

加強實驗教學,不僅能培養學生的實際操作、觀察、推理能力,而且是鞏固學生舊知、增進新知,全麵提高化學教學質量的重要措施。因此,山東省蓬萊市教育局於文忠老師首先從分類改進化學實驗入手,切實加強化學實驗教學,取得了顯著的成效。

分類安排實驗

根據課本中每個實驗的目的要求,在認真分析之後,將實驗分四類安排。

(1)凡是學生憑借自己所學知識能判斷出實驗現象和結果的,采取先分析後實驗的辦法。如講高一濃硫酸的特性時,先引導學生回憶初中學過的濃硫酸具有吸水性和脫水性後,再演示濃硫酸使蔗糖碳化。當學生聞到SO2的刺激性氣味時,便知濃硫酸也參加了反應,通過對硫元素化合價變化的分析,學生明白了硫元素被還原,濃硫酸起氧化作用。然後提問:“什麼物質被氧化?”“用什麼方法確定氧化產物是CO還是CO2?”按討論的結論,再將熾熱的木炭投入濃硫酸中,將產生的氣體依次通過品紅溶液(褪色)和澄清的石灰水(變渾濁),說明反應中生成了SO2和CO2。後又演示銅與濃硫酸的反應。以上兩實驗結論:濃硫酸具有強氧化性,它既可氧化金屬,又能氧化非金屬,其本身被還原為SO2。

(2)對一些抽象而學生又缺乏相關知識的實驗,采取先實驗後分析再得結論的辦法。如講“萃取”概念時,先講學生做苯萃取碘水中碘的實驗,再讓學生回答:為什麼碘水變無色,苯層變成紫色?從溶解角度看,苯與水各扮演什麼角色?這兩種溶劑各有什麼特點?通過實驗分析,利用碘易溶於苯而微溶於水,而苯與水互不相溶,用苯將碘水中的碘提取出來,學生自然會描述和理解萃取概念。

(3)對一些易混淆的現象,采取邊講邊實驗邊分析,最後得取結論的辦法。

如講鹵離子的檢驗時,在含Cl-與SO2-4,Br-與CO2-3,Cl-與PO3-4的三組溶液中分別加入AgNO3溶液,觀察現象後再各加入稀HNO3,所發生的現象使學生明白了用AgNO3溶液檢驗鹵離子時必須加入稀HNO3的道理。

(4)為提高學生的動手能力和分析問題的能力引導學生設計實驗。如高一講次氯酸的漂白性時,結合課本實驗圖問:想使實驗成功,對通入的Cl2有什麼要求:若想得到幹燥並不含HCl的Cl2,需增加什麼裝置?怎樣連接?讓學生思考後,指名學生上台操作,並糾正不當之處。

重視設疑

有些學生認為多加藥品,就能較快得出實驗結果。如KI-澱粉溶液與氯水的反應,該實驗要求在1-2毫升,KI-澱粉溶液中加1-2滴氯水,藍色非常明顯,但再加幾滴氯水振蕩後則看不到藍色。此時,讓一名實驗失敗的學生講操作過程,然後讓其他學生在藍色溶液中再滴幾滴氯水,結果藍色都褪了。分析時,不少學生隻說因氯水的漂白作用,通過辨析,學生才知道,被氯置換出的使澱粉變藍的I2又被過量的氯水氧化成無色的IO3,從而使學生信服“實驗時藥品用量必須適量”。