氮的氧化物系列实验再探究与再思考，本文主要内容关键词为：氧化物论文,系列论文，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。
从教二十多年，我们发现人们对氮的氧化物一些重要实验的认识，还不十分到位；某些经典实验的设计和操作，需要进行再反思。现将一些认为有益的想法和做法，付诸文字，与同仁作探讨和交流。
一、红棕色气体成分探究
铜与浓硝酸反应的方程式为：
这是尽人皆知的常识。然而，对生成的红棕色气体进行实验探究时，我们却意外地发现了新的实验事实和实验现象，很值得研究。
实验探究：将3支收集满气体的小试管分别倒置于盛有常温水、热水(50℃)和冰水的3只大烧杯中，发现试管内水面上升，同时气体颜色由红棕色变为无色，试管内水面的上升却大相径庭（如表1所示）。
表1 3支试管内水面上升情况
编号水温／K水面上升
实验1298 超过2/3
实验2323 接近2/3
实验3273 超过常温水
另外，温度越高，
稳定性越低，分解生成NO气体的程度越高，所以在热水中，水面上升比在常温水中的低些，介于1/3～2/3之间，接近2/3处；与之相反，在冰水中，水面上升比常温水中的高些。
在新课程实践中，广大教师不应只停留在红棕色气体是
的水平，以上讨论的内容也应成为教师的知识储备，逐步培养解决实验教学生成性问题的能力。
三、一氧化氮制取、氧化组合式创新设计
对改进铜与稀硝酸溶液反应生成五色气体NO的实验，许多老师表现出极大的热情。我们看到，有的老师采用二氧化碳排除空气的干扰，也有的老师改用注射器做反应器，比较而言，多数老师选用两边高度不一的变形∪型管（需订制或截去一段玻璃管）和漏斗的组合式装置。这些多层次、多视角的实验创新极大地丰富了实验教学的方式和手段。这里，我们探讨的问题是：用普通∪型管能进行上述实验吗？答案应该是肯定的。
阅读以下实验设计时，请大家仔细领会u型管的正放、倾斜与胶塞的取下、塞住等操作的设计意图。实验操作步骤及现象如下：
(1)如图1-1所示，向∪型管里注入一半高度的稀硝酸溶液，用附有螺旋状铜丝的胶塞塞住左端，另一胶塞塞住右端。
图1 NO制取与氧气组合式实验示意图
(2)如图1-2所示，将∪型管朝左倾斜，稀酸液流向铜丝端，把全部空气压向右端（一次不成功，可重复多次）。
(3)如图1-3所示，将∪型管正放，取下右端的胶塞。一会儿，铜丝表面有气泡冒出，溶液颜色逐渐变蓝色，左端聚集有许多五色气体(NO)。
(4)如图1-4所示，当酸液与铜丝脱离接触时，用胶塞塞住右端，将∪型管朝右倾斜，稀酸液流向右端，右端的空气被压回左端。
(5)如图1-5所示，再将∪型管正放，观察到无色气体变为红棕色气体()。一会儿，部分红棕色气体溶于水（稀酸液中的水）变为无色气体，气体颜色逐渐变浅。
上述实验设计巧妙地利用稀酸液的人为流动，2次挤压空气，达到排除空气和NO与空气接触的目的，在封闭体系中完成制取NO和氧化NO实验。这种实验方法，具有使用仪器少、无课堂教学污染、魔术般的变化魅力等特点，充分体现了化学实验的控制思想。每每出现在课堂教学中，它总会引起学生很强的探究欲望，我们认为值得向大家推荐。可惜的是，有人误以为铜与稀硝酸的反应速率和铜与浓硝酸一样地迅速，也不明白反应过程中体系压强的变化，错将图1-3中右端胶塞改为不取下[2]。在此，我们向阅读过原先改进文章的老师，表示歉意。
四、平衡移动实验探究
比较、分析和研究不同版本教材中同一专题或某个具体实验设计、呈现方式的差异，我们可以学习到多种风格的教学设计，同时差异之处也反映出人们对某个具体问题的不同认识。其中，有关气体压强变化促使化学平衡移动的实验设计（见表2），颇耐人寻味。
表2 不同版本教材平衡移动呈现方式
从表2中我们可以看出，演绎压强对化学平衡影响原理时，探究压强对
平衡体系的作用无疑是较适宜的实验设计。鲁科版《化学反应原理》第51页，采用数码照片真实展示了气体的颜色变化：将注射器内10mL混合气体推至5 mL处，被压缩的气体颜色先变深再变浅，借此说明压强增大时，平衡朝正方向移动。对上述变化过程的理解（如表3所示），我们大家也似乎没有太多的异议。
表3 对压缩混合气体过程的理解
然而在真实实验中，气体颜色由深变浅的现象难以观察，我们只能依靠意会和暗示来呈现现象——“请同学们认真观察，气体的颜色有没有变浅？”。这或许也是人教版教材编著者弃用该实验的主要原因。
出现这种尴尬局面的原因可能有许多：人眼对颜色的变化不够灵敏，注射器管壁的透明度低，日光在注射器弧形外壁反射造成视觉干扰，等等。然而我们更加关注变化过程中的实质性内容：气体压缩过程中，
发生了多大的改变？
对此，我们进行了如下的实验探究：如图2所示，外接耐腐蚀性的不锈钢压力表显示注射器内气体压强的大小，通过注射器上的卡夹实现对气体体积的定容，相关实验操作及数据如表4所示。
表4 压缩混合气体的操作及实验数据
图2 压强对化学平衡的影响实验装置简图
上述实验探究过程，同时为我们改进实验提供了很好的思路：采用变换现象策略，将混合气体与等体积的空气做对比实验，压缩或增大气体至相同体积时，观察平衡状态下压力表压强读数的不同，证明存在化学平衡移动。
通过上述几则探究实验，引发我们对探究性实验教学作出如下思考：
(1)化学是建立在大量实验事实基础上的成熟的自然科学。一门科学成熟的标志是定量化、数字化；如果一门学科长期处于经验积累的探索阶段，那这门科学至少是欠成熟的[4]。即使是定性实验，也应有一定程度的定量意识作为基础，这既是一种科学方法，也是科学态度的具体表现。意会、暗示、人云亦云有违科学精神，应引起我们大家的警醒。
(2)实验创新远不止变换药品、仪器和方法，它更多地体现了研究者对变化本质的再认识，是实践者实验思想的升华。这就要求广大教师必须具备勇于探索的实践能力，百折不挠的钻研精神，从中获取的喜悦和成功也只有勤于实践、勤于思考的人才能体会得到。
(3)实验活动的方式和内容，影响着实验教学功能的发挥；实验研究水平决定着实验教学的意趣、层次、内涵和外延。遵循“化学是实验的科学，只有实验才是最高法庭”（傅鹰语）的教诲，我们必须高举实验这面大旗，彰显化学的学科特征，充分挖掘化学实验的核心课程价值，为完善和丰富探究性实验教学内涵尽自己的一份力。
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