毛楊林

摘要：實(shí)驗(yàn)探究是新課程倡導(dǎo)的化學(xué)教學(xué)的主要方式，準(zhǔn)確把握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。通過(guò)日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)和聽(tīng)課觀察，分析了若干演示實(shí)驗(yàn)失敗的細(xì)節(jié)處理過(guò)程，指出了尚未引起廣大教師注意的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)問(wèn)題，如反應(yīng)溫度、藥品準(zhǔn)備時(shí)間、試劑的滴加順序、振蕩操作、金屬的厚度與寬度、試劑用量、觀察思維等，以期引起同行的關(guān)注和重視。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)；反應(yīng)溫度；滴加順序；振蕩操作；試劑用量

文章編號(hào)：1005–6629（2015）1–0071–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

實(shí)驗(yàn)探究是新課程倡導(dǎo)的化學(xué)教學(xué)的主要方式，一個(gè)規(guī)范、完整、成功的實(shí)驗(yàn)探究，幾乎涵蓋了提出問(wèn)題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)操作、獲得數(shù)據(jù)、分析推理、得出結(jié)論等要素，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)起到非常重要的作用。現(xiàn)在，絕大多數(shù)教師都十分重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)，也能將課本中的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)做得很成功，但也不乏有些教師做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可能是隨性而至，信手拈來(lái)，常常由于一些實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，無(wú)法獲得預(yù)期的、真實(shí)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，從而造成實(shí)驗(yàn)缺憾甚至失敗，得不出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，給學(xué)生自主建構(gòu)化學(xué)知識(shí)造成障礙，更對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)產(chǎn)生不利影響。因此，準(zhǔn)確把握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣，是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)和聽(tīng)課觀察中，發(fā)現(xiàn)了尚未引起廣大教師注意的若干化學(xué)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)問(wèn)題，現(xiàn)擇其典型實(shí)例加以闡述，以期引起同行的關(guān)注和重視。

1 反應(yīng)溫度

溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素，但在實(shí)驗(yàn)操作中，我們時(shí)常并不在意溫度的高低，從而遭遇實(shí)驗(yàn)失敗的尷尬。

1.1 蔗糖在濃硫酸中脫水炭化實(shí)驗(yàn)

這是一個(gè)非常有趣的實(shí)驗(yàn)。有一年筆者接連上兩個(gè)平行班，在第一個(gè)班做演示實(shí)驗(yàn)很成功：在200mL的燒杯中放入20g蔗糖，加入1～1.5mL水，攪拌均勻，再加入15mL濃硫酸，迅速攪拌，可以看到蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成一種海綿狀的炭，并放出刺激性氣味的氣體。但在第二個(gè)班做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)卻意外地失敗了，只看到蔗糖變成黑褐色的稠狀物卻不膨脹。這是什么原因？后來(lái)才發(fā)現(xiàn)原來(lái)是下課時(shí)，筆者把燒杯中的海綿狀炭倒出并用水沖洗干凈后，燒杯中殘留有部分水，導(dǎo)致升溫不足?？梢?jiàn)，本實(shí)驗(yàn)中水的量會(huì)影響溫度的高低，直接影響實(shí)驗(yàn)的成敗。

1.2 過(guò)氧化鈉、棉花與水的燃燒實(shí)驗(yàn)

為了提高過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，教師常常用脫脂棉花包住約0.2g過(guò)氧化鈉粉末，置于石棉網(wǎng)上，往脫脂棉上滴水，可觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來(lái)。該實(shí)驗(yàn)本來(lái)是很容易做成功的，可有一年冬天，一位應(yīng)聘教師在我校招聘面試時(shí)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)卻未能成功，讓他很懊惱。下課時(shí)，筆者隨他到化學(xué)實(shí)驗(yàn)室用熱水滴到包有過(guò)氧化鈉的脫脂棉上，結(jié)果實(shí)驗(yàn)很成功。原來(lái)是冬天的水溫太低，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

1.3 銅-鋅原電池使小燈泡發(fā)光實(shí)驗(yàn)

在銅-鋅原電池實(shí)驗(yàn)中，如何使小燈泡發(fā)光是一直難以解決的問(wèn)題?，F(xiàn)行蘇教版教材[1]采用靈敏電流計(jì)測(cè)電流來(lái)代替小燈泡發(fā)光實(shí)驗(yàn)，也有教師采用發(fā)光二極管代替測(cè)電流，以此判斷是否形成原電池。浙江寧波有位教師經(jīng)過(guò)一系列的對(duì)比實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：選用6 mol·L-1 H2SO4、電極板浸入表面積為10cm2、電極板間距5cm、對(duì)銅片表面加熱30s左右等反應(yīng)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，小燈泡會(huì)奇跡般地亮起來(lái)。

2 藥品準(zhǔn)備時(shí)間

有一次，筆者的兩位同事同課異構(gòu)上匯報(bào)課，課題是蘇教版“鎂的提取與應(yīng)用”。兩位同事不約而同地補(bǔ)充了鎂與水反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)。

教師1實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)場(chǎng)擦除鎂條上的氧化鎂，投入蒸餾水中產(chǎn)生的氣泡幾乎看不到，加熱后有少許氣泡產(chǎn)生，溶液中滴入酚酞后出現(xiàn)淺紅色。實(shí)驗(yàn)很成功。

教師2實(shí)驗(yàn)：在實(shí)驗(yàn)室提前一天擦除鎂條上的氧化鎂，放置在提籃中，上課演示時(shí)直接將鎂條投入蒸餾水中，幾乎沒(méi)有氣泡，加熱后氣泡仍然很少，溶液中滴入酚酞，不出現(xiàn)淺紅色。實(shí)驗(yàn)失敗。

教師2準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)很認(rèn)真，很充分，可是實(shí)驗(yàn)還是失敗了，課后重做了幾次還是不成功，他心中一陣迷茫。筆者提醒他用現(xiàn)場(chǎng)擦拭的鎂帶試試，結(jié)果成功了?？磥?lái)藥品準(zhǔn)備的時(shí)間也很講究。

3 試劑滴加順序

AlCl3溶液與NaOH溶液、NaAlO2溶液與稀鹽酸、Na2CO3溶液與稀鹽酸、AgNO3溶液與氨水等反應(yīng)，其試劑的滴加順序不同，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不同，這是我們所熟知的。但中學(xué)階段還有一些反應(yīng)，其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也與試劑的滴加順序有關(guān)。

3.1 濃溴水與苯酚溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

在苯酚稀溶液中逐滴加入濃溴水，可以清楚地觀察到有白色沉淀生成。但有一次上課做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)卻意外地觀察到生成淡黃色沉淀，令人錯(cuò)愕！后來(lái)筆者查閱了相關(guān)資料[2]才發(fā)現(xiàn)，由于實(shí)驗(yàn)時(shí)不在意試劑的滴加順序，錯(cuò)將苯酚滴加到濃溴水中：濃溴水過(guò)量，三溴苯酚會(huì)繼續(xù)被溴水（HOBr）氧化生成淡黃色的2，4，4，6-四溴-2，5-環(huán)己二烯酮：

因此，做苯酚與溴水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意：在苯酚稀溶液中逐滴加入濃溴水，當(dāng)出現(xiàn)白色沉淀時(shí)，立即停止滴加溴水。

3.2 加熱Cu（OH）2制CuO實(shí)驗(yàn)

向盛有NaOH溶液的燒杯中滴加幾滴CuSO4溶液，確保在生成Cu（OH）2過(guò)程中NaOH過(guò)量，加熱就有黑色CuO生成。若向盛有CuSO4溶液的燒杯中滴加NaOH溶液，也可以產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，但是對(duì)該沉淀進(jìn)行加熱有時(shí)就看不到黑色CuO生成。原因是：當(dāng)堿液不足時(shí)，Cu2+離子轉(zhuǎn)化為Cu2（OH）2SO4沉淀而不是Cu（OH）2沉淀，從而觀察不到Cu（OH）2的受熱分解現(xiàn)象；當(dāng)堿液過(guò)量時(shí)，Cu2+離子轉(zhuǎn)化為[Cu（OH）4]2-，而[Cu（OH）4]2-受熱易分解為黑色氧化銅沉淀[3]。

4 振蕩操作

有關(guān)氣體溶于水的實(shí)驗(yàn)，盛放氣體的容器是否振蕩、搖動(dòng)或晃動(dòng)，實(shí)驗(yàn)效果大不相同。

4.1 SO2溶于水實(shí)驗(yàn)

SO2在20℃時(shí)易溶于水，在1L水中能溶解40L氣體，按理說(shuō)充滿SO2的試管倒立在水槽中時(shí)，水面應(yīng)立即上升并充滿整個(gè)試管。但在實(shí)際操作中會(huì)發(fā)現(xiàn)，試管中的水面常常只上升一個(gè)很小的高度，就不會(huì)再上升了。為什么？我們通常給學(xué)生解釋為收集到的SO2不純，混有一部分空氣的緣故。但有一次筆者讓學(xué)生上講臺(tái)做該演示實(shí)驗(yàn)，當(dāng)液面不再上升時(shí)，學(xué)生不經(jīng)意間輕輕晃動(dòng)試管，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水面會(huì)隨之上升，直至充滿整個(gè)試管。這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明充滿SO2的試管倒立在水槽中，試管中的水面只上升一個(gè)很小高度的主要原因，不是氣體不純，而是試管中SO2與水接觸面小，使局部達(dá)到了飽和狀態(tài)，試管中其余的氣體不能再繼續(xù)溶解，從而使液面無(wú)法上升。輕輕晃動(dòng)試管可使上層SO2飽和溶液與下面的水進(jìn)行混合，這樣SO2就可以繼續(xù)溶解了。另外，CO2等氣體溶于水也有類似情況。

4.2 HCl或NH3的噴泉實(shí)驗(yàn)

HCl、NH3常溫下在水中的溶解度為1：500、1：700，1膠頭滴管的水約1～2mL，用于做噴泉實(shí)驗(yàn)的燒瓶容積通常為500mL，按理說(shuō)1膠頭滴管的水完全可以溶解燒瓶中所有的氣體，但有些教師在做HCl或NH3的噴泉實(shí)驗(yàn)時(shí)，即使在裝置的氣密性良好、氣體收集很滿的情況下，將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶中，打開(kāi)止水夾，也常常不能產(chǎn)生噴泉。為什么？是收集到的HCl或NH3不純嗎？不是，根本原因是由于燒瓶中的氣體沒(méi)有被水充分接觸溶解。筆者做該演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶，然后將燒瓶從鐵圈上取下，倒轉(zhuǎn)兩次，使燒瓶中的氣體與擠入燒瓶中的水充分接觸，再將燒瓶固定在鐵架臺(tái)上，打開(kāi)止水夾，每次都能產(chǎn)生美麗的噴泉。

5 金屬的厚薄與寬窄

每次教學(xué)“鋁的性質(zhì)”時(shí)，總想做一個(gè)鋁箔在氧氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)，以便與鎂在空氣中燃燒作比較，但每次用常規(guī)市售的鋁箔進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)都以失敗而告終。如將2cm×5cm的市售鋁箔一端固定在粗鐵絲上，另一端裹一根火柴，待火柴快燃盡時(shí)，立即將鋁箔伸入充滿氧氣的集氣瓶中，鋁箔不易點(diǎn)燃。若將鋁箔放在酒精燈火焰上持續(xù)加熱，則可看到鋁箔融化，有一層薄膜兜住液體，使其不滴落，且呈現(xiàn)紅熱狀態(tài)。然而有一次，在實(shí)驗(yàn)室操作臺(tái)上看見(jiàn)有一包紅雙喜香煙殼放著，筆者隨手取出香煙盒內(nèi)層包裝紙，平鋪在桌面上，用手指輕輕摩擦除去紙層，將得到的干凈鋁箔一端固定在粗鐵絲上，另一端裹一根鎂條，待鎂條快燃盡時(shí)，立即將鋁箔伸入充滿氧氣（用排水法收集）的集氣瓶中，可見(jiàn)鋁箔猛烈地燃燒起來(lái)，放出耀眼的白光，產(chǎn)生大量白煙。實(shí)驗(yàn)成功率達(dá)到100%。因此，本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵：鋁箔一定要薄且鮮亮干凈，氧氣要純。

另外，每次按課本做鐵釘鍍鋅實(shí)驗(yàn)，效果總不理想，鐵釘表面的鍍鋅層松散而易脫落，但將鐵釘換成鐵皮鍍鋅，效果就好得多?？梢?jiàn)，金屬的厚度、寬度、粗細(xì)等因素有時(shí)會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的效果，故要合理選擇。

6 試劑用量

6.1 銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

有一次做銀鏡反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)，漫不經(jīng)心地在一潔凈的試管中注入1mL AgNO3溶液，然后加入氨水至沉淀完全溶解，滴加幾滴乙醛溶液，水浴加熱，結(jié)果始終得不到光亮銀鏡。后來(lái)認(rèn)真地按課本要求重新做實(shí)驗(yàn)：逐漸滴加氨水至沉淀剛好溶解為止，則現(xiàn)象明顯?？梢?jiàn)，氨水的量未控制好，也難以發(fā)生銀鏡反應(yīng)，氨水過(guò)量越多，銀鏡反應(yīng)效果越差。

6.2 1-溴丙烷的消去反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

按現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)選修教材[4]實(shí)驗(yàn)方案做，該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生氣泡耗時(shí)長(zhǎng)，生成丙烯少，使酸性高錳酸鉀溶液褪色慢。但將KOH乙醇飽和溶液與1-溴丙烷的體積比按4：1混合均勻，加熱至70℃左右，則現(xiàn)象明顯，1分鐘后就產(chǎn)生大量氣泡，酸性高錳酸鉀溶液1分鐘左右就褪色。

因此，不少化學(xué)實(shí)驗(yàn)的效果與反應(yīng)物的量有關(guān)，實(shí)驗(yàn)時(shí)滴加試劑不能大意。

7 觀察思維

鈉與水反應(yīng)“浮、熔、游、響、紅”等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可讓學(xué)生終身難忘。透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，教師常常會(huì)給學(xué)生解釋“浮”說(shuō)明鈉比水輕。在高一，學(xué)生對(duì)教師的這種說(shuō)法一般不會(huì)提出異議，但到高二，當(dāng)學(xué)生在做鈉與乙醇反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)鈉也會(huì)浮在表面，但投入瞬間鈉會(huì)下沉，從而得出鈉的密度比乙醇大的結(jié)論。這時(shí)學(xué)生會(huì)提出質(zhì)疑：鈉與水反應(yīng)時(shí)由“浮”的現(xiàn)象得出鈉比水輕的結(jié)論科學(xué)嗎？這個(gè)問(wèn)題提得很好，鈉的密度為 0.97g/cm3，雖然實(shí)際上鈉比水輕，但用“浮”的現(xiàn)象不足以說(shuō)明這一點(diǎn)。因?yàn)殁c與水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣不溶于水，附在鈉的表面形成氫氣泡層，產(chǎn)生了浮力。因此，做鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，難以得出鈉與水的密度誰(shuí)大誰(shuí)小的結(jié)論，應(yīng)調(diào)整觀察思維：鈉投入水的瞬間是沉還是??？

“天下之大事必作于細(xì)”（《韓非子·喻老》），實(shí)驗(yàn)教學(xué)上任何一次成功的嘗試，都離不開(kāi)許許多多閃光的細(xì)節(jié)。每個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都有不同的細(xì)節(jié)問(wèn)題，如濃度、純度、壓強(qiáng)、光照、介質(zhì)、容器的大小和材質(zhì)等，都會(huì)影響化學(xué)實(shí)驗(yàn)的效果甚至決定成敗?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)失敗的原因可能有多種，或許是教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)忽視了有關(guān)細(xì)節(jié)，或許是教師本身在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)不經(jīng)意間忽視了有關(guān)細(xì)節(jié)。當(dāng)課堂教學(xué)遭遇化學(xué)實(shí)驗(yàn)失敗時(shí)，不能搪塞，要把它當(dāng)作重要的教學(xué)資源，與學(xué)生一起冷靜地分析與研究，找出失敗的原因，并提出改進(jìn)的方案，從而提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值與魅力，不斷地提高教育與教學(xué)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]邢其毅，裴偉偉，徐瑞秋，裴堅(jiān).基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)（第三版）（下冊(cè)）[M].北京：高等教育出版社，2009：836.

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[4]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)[M].南京：江蘇教育出版社，2010：62.