化学实验出现预料之外的情况是时有发生的,关键是教师如何在安全的前提下,采取怎样的补救措施,合理利用异常情况来实现教学目标。下面结合我的教学实践,谈谈我的几点认识。
1 实验现象异常的原因
1.1 因试剂的纯度引起的实验异常。高中化学实验中,不同的实验对其所选择的实验药品纯度的要求也是不同的。限于中学化学实验条件,有些实验往往产生“异常”现象。例如在做原电池实验时,在观察到除了铜片上有大量气泡产生以外,作为负极的锌片上也会有较多的气泡生成。这种现象是由于锌片不纯,含有C、Fe等杂质且金属表面粗糙,容易产生微小电池而使氢的超电压减小,最终使得一部分氢气在锌表面析出。
1.2 因试剂浓度的大小引起的实验异常。教师或学生在实验中,若将化学试剂的浓度选择不当,有可能引起实验现象不明显甚至得到截然不同的实验结果。例如:Cu(OH)2的制备。按教材要求的方法和步骤,向盛有CuSO4溶液的烧杯中滴加NaOH溶液,可以产生大量的蓝色絮状沉淀,但是对该沉淀进行加热时有时就是看不到黑色沉淀。原因是氢氧化钠溶液过稀或硫酸铜溶液过浓过多,这样生成的沉淀一般是蓝绿色的碱式硫酸铜【Cu2(OH)2SO4】,而碱式硫酸铜受热时不易分解,致使观察不到Cu(OH)2的受热分解现象。所以,Cu(OH)2的制取中不宜用浓度较小的NaOH溶液,可用NaOH饱和溶液。
1.3 药品保存方面引起的实验异常。有些药品会因为在实验室保存过程中,由于长时间与空气中的氧气、水蒸气等作用或者人为地药品保存不当而发生变质,最终导致实验过程中异常现象的出现。比如在检验Na2SO3中的SO32-离子时,加入BaCl2溶液后产生大量白色沉淀,加入稀HCl后,白色沉淀应该完全溶解,产生可以使石蕊试纸变红或品红溶液褪色的气体。但是实验时常常无论加入HCl量多少,试管中始终会有少量白色沉淀无法溶解。实际上,由于SO32-离子具有很强的还原性,很容易被空气中的氧气等氧化成SO42-,所以观察到有不溶于HCl的沉淀也就不足为奇了。再比如:氢氧化亚铁的制备时所用的硫酸亚铁放在空气中会被氧化成硫酸铁,导致滴加NaOH溶液观察不到明显的白色沉淀。
1.4 因药品用量的不同引起的实验异常。实验过程中,特别是在学生做学生实验时由于实验习惯的问题,在取用药品时用量很随意,很容易出现出乎意料的现象。如FeCl3与KI反应:2Fe3++2I-=I2+2Fe2+,为了观察I2的生成,向反应后的溶液中加入CCl4,理论上应该在CCl4层能观察到紫红色,在水层由于生成Fe2+而显浅绿色,但是由于Fe3+略过量,致使水层显棕黄色,同时生成的I2浓度过高,致使CCl4无法萃取完全,而使I2层出现红棕色。
1.5 因副反应的存在导致实验现象异常。很多化学反应中都有副反应的存在,有些副反应甚至影响实验结果,干扰实验现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如在做铜被浓硫酸氧化的实验过程中,往往会观察到黑色固体生成,主要原因是:浓硫酸与铜反应是相当复杂的,首先发生Cu+2H2SO4(浓)+CuSO4+SO2↑+2H2O,但反应的同时伴随着副反应5Cu+4H2SO4+3CuSO4+Cu2S+4H2O,Cu2S+2H2SO4+CuSO4+CuS+SO2↑+2H2O,由于反应中有少量硫化亚铜及硫化铜存在,因此反应后的混合物呈现黑色。
1.6 因温度控制不当引起的实验异常。温度是影响化学反应速率和反应趋势的一个重要方面。温度的高低往往决定了一个反应能否发生、向什么方向发生等问题。所以,温度的合理控制对实验现象与实验结果至关重要。例如在做乙醇的氧化实验时,将螺旋状的铜丝加热变黑后,如不迅速插入乙醇,反复几次,并不会看到铜丝变红亮,也不会闻到有刺激性气味。因为铜丝插入速度太慢,使铜丝温度下降后反应就不能发生了。
2 异常现象的合理利用
实验出现预料之外的情况是时有发生的,关键是采取怎样的补救措施。如何对待实验过程中出现的异常现象?关键是要透过表象看到本质。抓住实验中的意外,积极引导并给予合理的分析解释,也就能化慌乱为沉着、化意外为平常,反而能因化腐朽为神奇的“意外”给学生留下更为深刻的记忆,教学目的也就能轻易实现,使师生双方在探索过程中相互得到提高。
2.1 利用异常现象提高教师自身专业素质。实验中出现的异常现象要求我们教师自觉地在教育教学实践中思考、分析、研究,并不断学习新的知识和理论,进一步使教师树立起“科研先导”的意识,提高教师的科研能力,使教师由“经验型”向“科研型”、“创新型”转化。
2.2 利用异常现象进行反思性实验教学,逐步使学生养成去思考、会思考的习惯。当学生在实验中出现的实验失败或误差较大时,教师应见缝插针积极引导学生如实记录实验结果,反思失败的原因以找到切实可行的方法改进实验,培养学生严谨的科学态度。例如:做钠燃烧实验看到淡黄色固体周围有黑色固体,教师此时要当好“领路人”角色,让学生思考,为何燃烧时产生黑色固体?黑色是什么呢?让学生去对这些异常现象进行探讨,这样培养了学生主动思考的能力。
2.3 利用异常现象,积极开展科学探究活动,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,从而提高学生探究的水平和创新能力。在化学教学中,只要留心观察实验过程,就可以发现许多实验异常现象,对这些异常现象进行探究会得到很多收获。教师应根据教学内容,指导学生对异常现象着手探究、发现问题。例如:在相同的条件下,将两块完全相同的铝片放入C(H+)相同的稀硫酸和稀盐酸中,发现稀盐酸中产生H2速度比稀硫酸中快。疑问:写出离子反应方程式,反应的实质是铝与氢离子反应,那么为什么C(H+)浓度相同的稀盐酸与铝片反应的速率却比稀硫酸要快得多?猜想与假设:溶液中除氢离子外的其它离子(Cl-、SO42-)可能会影响反应速率。稀盐酸中产生H2速度比稀硫酸中快,那么,是否Cl-对反应有促进作用,SO42-对反应有抑制作用呢?然后让学生设计出探究方案,同时学生的探究能力得以提高。
总之,化学实验出现预料之外的情况是时有发生的,关键是教师在安全的前提下,抓住实验中的意外,积极引导并给予合理的分析解释,也就能化慌乱为沉着、化意外为平常,反而能因化腐朽为神奇的“意外”给学生留下更为深刻的记忆,进而实现教学目目标。
作者单位:河北省永年县实验高级中学
论文作者:韩迎春
论文发表刊物:《教育研究·教研版》2016年6月
论文发表时间:2016/8/7
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