重视化学实验中的条件控制&以硫氰酸铁平衡体系相关实验教学为例分析_化学实验论文

关注化学实验中的条件控制——硫氰化铁平衡体系相关实验教学案例与分析，本文主要内容关键词为：化学实验论文,教学案例论文,条件论文,体系论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      一、案例背景

      化学是一门以实验为基础的学科。化学实验是我们研究物质性质、探究化学原理的重要途径，对化学实验的考查也就成了高考化学试题的重要组成部分，同时实验探究试题也是考生在高考中面临的最大考验。

      北京高考化学考试说明中对考生的实验能力有明确要求：“能设计、评价或改进实验方案，能采取适当的方法控制实验条件，能分析现象和处理数据并得出合理结论。”显然高考化学实验探究题考查的是学生的综合分析能力，比如对异常现象的分析、反应过程的分析、反应原理的分析与验证等。但在分析过程中学生对反应条件的关注尤为重要，因为任何一个化学反应都是受条件控制的，任何一个正常的或者异常的现象都与条件有关。

      北京近几年的高考实验题几乎都是探究一定条件下的化学反应。

      2012北京高考实验探究题：探究在强碱条件下，加热银氨溶液析出银镜的原因。

      2013北京高考实验探究题：探究

持续通入漂粉精溶液的过程中现象和问题分析。

      2014北京高考实验探究题：在不同电压下，电解pH=1的0.1mol/L的

溶液时，阳极

和

的放电顺序探究。

      2015年北京高考实验探究题：探究浓度改变度对物质氧化性、还原性强弱的影响以及对可逆反应方向的影响。

      因此，我们在教学或复习过程中，要珍惜每一次实验机会，珍惜每一个实验现象。如果在实验中没有得到预期现象或者出现异常现象，应该及时引导学生从试剂、浓度、用量、顺序等条件分析、调整实验方案，引导学生认真体会实验目的和方案设计的内在关系。

      本人以《选修四》实验2-6，

平衡体系相关实验为课例，在高三两轮复习过程中引导学生关注教材实验中的条件控制问题，加深学生对实验原理的理解，提升学生分析实验现象的能力。

      二、案例设计与分析

      【教学环节一】阅读《选修四》P27实验2-6，分析该实验的设计思路及意图（见表1）。

      [问题1]你对该实验设计方案有无异议？

      [学生A]该设计中所加

与KSCN的物质的量为1:2，而两者的反应为1:3，所以再加KSCN溶液颜色加深不能证明平衡正向移动。

      

      

      [教师引导]教材中的实验2-6是探究什么问题？该问题是在什么背景下提出的？

      《选修四》P26内容提炼

      当一个可逆反应达到平衡状态后，如果改变浓度、压强、温度等条件，平衡状态是否会发生变化？

      P27实验2-6

      向盛有5mL 0.005mol/L的

溶液的试管中加入5mL 0.01mol/L KSCN溶液，溶液呈红色。在这个反应体系中存在下列平衡：

      

      [教师总结]该实验的目的不是探究该反应是不是可逆反应，而是

      【问题对比】（2012年海淀一模）

      下列各项中“操作或现象”能达到预期“实验目的证明溶液中存在平衡

”的是将1mL KSCN溶液与1mL同浓度

溶液充分混合，再继续加入KSCN溶液，溶液颜色加深。

      [问题讨论]该试题所展示的实验目的是：“证明溶液中存在平衡”，或者说是“证明该反应为可逆反应”。就该反应的特殊性而言，不能仅根据增加KSCN量溶液颜色加深而达到实验目的，所以要求设计更加严谨的实验。

      [方案改进]

      将2mL KSCN溶液与2mL同浓度

溶液充分混合，得到红色溶液，将溶液分为三份，分别置于三支试管，具体操作、实验现象及结论见表2。

      【设计意图】学生在一轮复习中已经对基础知识有一定的脉络，并且也进行了一定量的模拟题和高考题的训练，学生很容易产生思维定势认为该实验的设计存在问题，而忽视了教材中该实验的背景是验证“已经存在的平衡体系中，改变浓度对平衡的影响”。通过该环节的讨论意图提醒学生：①关注实验目的和语言环境；②对比“验证平衡的移动”与“验证溶液中存在平衡”的区别；③如何设计出更好的实验方案。

      【教学环节二】认真阅读实验2-6的实验设计，关注该实验中的条件控制（浓度、用量）。

      [问题2]为什么选用低浓度的KSCN溶液和

溶液建立平衡体系？

      [学生D]若两溶液浓度太大所得溶液红色太深，后续实验的颜色变化不易观察。

      [问题3]为什么向平衡体系中所加试剂为“饱和

溶液、1mol/L KSCN”溶液？

      [学生E]如果所加溶液浓度太小，可能起不到增加反应物浓度的目的。

      [问题4]为什么向平衡体系中所加试剂为“4滴”饱和

溶液和“4滴”1mol/L KSCN溶液？

      [学生F]在增加

的浓度时尽可能不改变KSCN的浓度，如果加入

溶液的体积太大KSCN的浓度就会减小太明显，可能不能得到预期现象。

      [教师总结]F同学分析时应用了控制变量的思想。我们在进行实验设计时要注意：在改变其中一个条件的时候，尽可能不改变另一个条件。请大家依照教材设计完成以下实验：

      P27：实验2-6

      向盛有5mL 0.005 mol/L的

溶液的试管中加入5mL 0.01mol/L KSCN溶液，溶液呈红色。在这个反应体系中存在下列平衡：

      

      

      ①将上述溶液均分置于两支试管中。向其中一支试管中加入饱和

溶液4滴，充分振荡，观察溶液颜色变化；向另一支试管中滴加4滴1mol/L KSCN溶液，观察溶液颜色变化。

      [学生汇报]1号试管和2号试管均能看到溶液红色加深，达到实验的目的。

      [教师引导]同学们想知道KSCN溶液加过多时会出现什么现象吗？

      [教师演示]向1mL红色体系中逐渐加入1mol/L KSCN溶液，边加边振荡，溶液红色先加深后变浅。继续加至溶液约3mL时，溶液颜色变为浅黄色。

      

      

      【设计意图】该环节意在提醒学生注意在增加其中一种反应物的浓度时，尽可能不减少另一种反应物的浓度，这是在探究实验中常用到的控制变量思想。教师演示环节的引入是想让学生看到较多量的增加KSCN溶液的体积，还会有异常现象出现，这就是教材中对于该实验的设计中为什么KSCN溶液只加4滴的另一原因。

      

      P27：实验2-6

      ②继续向1号和2号试管中各滴加0.01mol/L NaOH溶液3～5滴，观察现象，填写右上表3。

      [学生汇报]1号试管明显出现红褐色沉淀，溶液红色变浅；2号试管溶液的红色变浅但没有出现明显的浑浊。

      [教师引导]为什么2号试管现象不明显呢？

      

      [学生M]因为2号试管中

浓度太小，所加NaOH溶液的浓度也很小，所以预期产生的红褐色沉淀的现象很不明显。

      [教师引导]既然2号试管现象不明显，可不可以尝试换个角度完成实验，进而达到实验目的呢？

      [学生M汇报]我们用激光笔检验，滴加NaOH溶液后液体有丁达尔现象。

      [学生N汇报]我们改为滴加浓的NaOH溶液，有少量的浑浊出现。

      [教师总结]M同学和N同学对这个实验的分析和改进做得很好。从这个环节我们要认识到：我们所学习的反应其实都是在一定条件下的反应，所以在研究一个反应时一定注意我们所取的试剂是多大浓度以及所加的量是多少，这都是能否出现预期现象的最基本的条件。

      【设计意图】该环节意在提醒学生：不能认为氯化铁和氢氧化钠的反应是必然的。当两者的浓度很小时，很可能不反应或者看不到明显现象；当没有得到预期现象时要认真分析试剂、浓度、量的控制是否恰当，根据分析适当改进实验条件进行探究。

      

      [教师引导]在上一环节是向红色体系中加入NaOH溶液，因消耗

而使平衡逆向移动。是否可以尝试加入某种试剂因消耗

而使该平衡逆向移动呢？

      [学生]加入氧化剂。

      [教师引导]备用试剂有双氧水、氯水、浓硝酸。请各个小组先讨论用什么试剂？预期现象是什么？如何证明是

被氧化了？如果在实验中没有得到预期的现象，请大家认真分析原因，再改进实验。最后将你们的探究结果进行汇报。

      [小组汇报]见下页表4。

      

      [教师引导]大家所做的探究实验验证了20%双氧水、氯水、浓硝酸等强氧化剂能将

氧化。回忆我们在必修一中学习过的如何用KSCN溶液检验溶液中的

?

      [学生N]先向溶液中滴加KSCN溶液。若无现象，再加氯水；若溶液出现红色，即可证明原溶液中含有

。

      [教师引导]该环节的实验探究结果提醒我们，在用KSCN溶液检验

的实验中应该注意什么问题？

      [学生N]所加氯水要少量。

      [教材回顾]《必修一》P61科学探究。

      在盛有2mL

溶液的试管中加入少量铁粉，振荡。充分反应后，滴加几滴KSCN溶液，观察并记录现象。把上层清液倒入另一试管，再加几滴氯水，又发生了什么变化？

      【设计意图】用KSCN溶液检验溶液中的

是学生比较熟悉的知识，但对于“滴加几滴氯水”这一细节是学生很少能关注到的问题。通过这个环节的设计不仅让学生认识到氯水、双氧水等强氧化剂均能将

氧化，还要由此注意

的检验实验中试剂用量问题。

      三、案例反思

      1.注重条件控制

      通过本节的教学活动，使学生明确：任何一个反应的发生都需要具备一定的条件，比如试剂的浓度、所加试剂的量、温度、酸碱性等，所以对于任何一个反应都不要想当然。当实验现象不如所愿或者出现异常时，我们要从试剂、条件出发，认真分析原因进行改进。

      在教学过程中，学生还展示出对控制变量思想的理解和应用，激发了学生的探究欲望，促使了学生对问题的积极思考和质疑。

      2.注重教材细节

      在二轮复习过程中，要引导学生将已有知识进行整合。比如就探究实验这一专题，我们可以从条件控制、异常现象分析与验证等不同角度对不同实验进行探究和分析。在所有实验的分析过程中，细节的关注尤为重要。本节课不仅引导学生关注到《选修四》P27实验2-6的设计细节，还引导学生关注到《必修一》P61的科学探究内容。在教学过程中学生强烈意识到阅读教材的重要性。

      3.激发求知欲

      影响化学反应的因素很多，有一些现象用现有知识无法解释，比如本节课所呈现的“红色体系加入较多KSCN溶液时呈现黄色”，“红色体系中加入氯化钾固体溶液颜色变浅”等。学生在面对这些问题时所呈现的积极思考的状态是很难得的。

      化学反应又是多变的，条件稍微改变结果就不同。这就是化学学科的魅力所在。正因其多变才创造出五彩缤纷的化学世界，正因其多变才吸引无数学子投身到化学研究中。在本节课的结束语中老师进行了这方面的引导和鼓励，使得学生在积极的情绪下结束课堂，收到了非常好的效果。

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