◇ 甘肅 交巴才旦
化學(xué)教學(xué)中最重要的是實驗,因為實驗?zāi)軐⒖菰锏慕滩闹R生動地表現(xiàn)出來,可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性.但是教材中有些化學(xué)實驗比較煩瑣,且有一定危險性,需要改進(jìn).基于此,教師要多進(jìn)行微型實驗開發(fā)與運(yùn)用的教研,令實驗過程更加環(huán)保、簡單、安全,彌補(bǔ)當(dāng)前教學(xué)中的不足.
科學(xué)性是設(shè)計高中化學(xué)實驗的第一步,也是確定微型實驗是否成功的主要依據(jù).實驗設(shè)計主要依靠實驗現(xiàn)象與記錄結(jié)果,最終得出科學(xué)的結(jié)論.例如,檢驗苯酚的微型實驗設(shè)計中,可以用苯酚鈉與人們呼出的二氧化碳反應(yīng)進(jìn)行測試.實驗過程為:往苯酚鈉溶液中吹氣,實驗現(xiàn)象為溶液可能變渾濁.雖然此實驗也能觀察到實驗現(xiàn)象,但是因為課堂教學(xué)時間有限,有些教師將實驗進(jìn)行了改進(jìn):吹氣前用吹氣玻璃管接觸苯酚鈉溶液,再蘸少量稀鹽酸,然后再吹氣,發(fā)現(xiàn)苯酚鈉溶液立刻變渾濁,此過程雖然效果明顯,但是此實驗沒有遵循科學(xué)性原則,即稀鹽酸溶液影響實驗結(jié)果,且改進(jìn)后的實驗只能說明苯酚是弱酸,不能說明其酸性比碳酸弱.
化學(xué)微型實驗的設(shè)計,需以安全為前提,要保障師生的安全、實驗環(huán)境的安全.教師設(shè)置實驗的時候,要多考慮實驗過程是否存在危險,并采取措施盡量避免這些危險.另外,還要禁止一些可能發(fā)生危險的操作.例如,稀釋濃硫酸的時候,要嚴(yán)格按照實驗要求操作,要將濃硫酸緩緩傾倒入水中,嚴(yán)禁順序發(fā)生變化,否則會出現(xiàn)危險,令實驗者受傷.再如實驗過程中需檢測氣體純度,不能不檢驗純度就直接點(diǎn)燃?xì)怏w,否則會有爆炸的危險.
高中教材中關(guān)于二價與三價鐵離子的描述較多,涉及各自的性質(zhì)、轉(zhuǎn)換和除雜等內(nèi)容也較多.關(guān)于此知識點(diǎn)考查的題型有很多,如涉及化學(xué)方程式、離子方程式、實驗過程與現(xiàn)象等.有文字方面的描述,也有實驗操作方面的內(nèi)容.且這一知識點(diǎn)在高考中頻頻出現(xiàn),不但是因為鐵元素在化學(xué)領(lǐng)域中占有重要的位置,還因為鐵在生活生產(chǎn)中有舉足輕重的作用.所以教師可以設(shè)計關(guān)于Fe2+和Fe3+的微型實驗.
圖1為檢驗Fe2+和Fe3+的常規(guī)實驗,通過沉淀法進(jìn)行檢測,Fe2+和OH-反應(yīng),產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀,因為Fe2+還原性很強(qiáng),且容易被氧化,因此產(chǎn)生的白色沉淀在空氣中很快就會變成紅褐色.此為傳統(tǒng)實驗的缺陷,很多教師為了解決這一問題,在課堂教學(xué)中對實驗做了簡單的改進(jìn),例如,在反應(yīng)前,在氫氧化鈉溶液中加入苯,因為苯不溶于水且密度小于水的特點(diǎn),在實驗中起阻隔空氣的作用.但是本次實驗關(guān)于Fe2+的性質(zhì)檢驗比較單一,如果要繼續(xù)討論Fe2+和Fe3+的檢測與鑒別,還要使用其他藥品和實驗儀器.為了保障學(xué)生實驗的安全性,保證實驗科學(xué)性,教師可讓學(xué)生自主合作,完成微型實驗的設(shè)計與改進(jìn),進(jìn)而更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生在化學(xué)實驗過程中,感受化學(xué)的魅力.本次改進(jìn)實驗需要的藥品有稀H2SO4溶液、FeSO4溶液、NaOH 溶液、氨水、鐵粉、煤油及KSCN 溶液.實驗儀器有試管、導(dǎo)管、膠頭滴管等,實驗裝置如圖2 所示.實驗步驟:第1 步,組裝儀器,在A 試管中加入FeSO4溶液,同時加入少量的鐵粉防止二價鐵離子被氧化,接著使用三孔膠塞塞好.在B試管中裝入煤油與KSCN 溶液.第2步,在A 試管中滴入稀硫酸排出試管中的空氣,然后滴入NaOH 溶液觀察實驗現(xiàn)象,此過程產(chǎn)生白色沉淀,然后觀察試管B的顏色變化.實驗結(jié)束后再向試管B 中滴入氯水,觀察顏色變化.
圖1 常規(guī)實驗裝置
圖2 微型實驗改進(jìn)裝置
在實驗過程中有很多細(xì)節(jié)值得學(xué)生深思,經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行改進(jìn),是對其化學(xué)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),可以順利將新知識運(yùn)用于實際解決問題的過程中,加強(qiáng)對知識的運(yùn)用與理解.該實驗中值得深思的細(xì)節(jié)有:1)為什么在A 試管中加入鐵粉? (為了避免二價鐵離子被氧化.)2)該實驗中的Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化,為什么先加入KSCN 溶液的目的是確定B 試管中是否有三價鐵離子,然后加入氯水(為了觀察二價鐵離子是否被氧化).3)B 試管中為什么要放入煤油? (是為了使實驗更科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn),避免空氣進(jìn)入影響實驗效果.)改進(jìn)后的實驗,不但能檢測鐵離子,還能實現(xiàn)二價與三價鐵離子之間的轉(zhuǎn)換,提升學(xué)生思考的整體性.另外多種藥品的使用便于學(xué)生思考多種物質(zhì)間的反應(yīng),還能節(jié)省藥品,讓學(xué)生在實驗中養(yǎng)成節(jié)約的意識,發(fā)揮微型實驗設(shè)計的環(huán)保性.若站在知識的傳輸方面,此類實驗的設(shè)計,也便于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)Fe2+和Fe3+的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化.
以“氯氣的制取與性質(zhì)”為例,教學(xué)目標(biāo)為:學(xué)生通過實驗與學(xué)習(xí),了解氯氣的性質(zhì);在實驗中提升學(xué)生的探究興趣,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,養(yǎng)成正確的學(xué)習(xí)方法,并為后期學(xué)習(xí)元素周期表提供基礎(chǔ).氯元素對學(xué)生來說很熟悉,在生活中經(jīng)常遇到,如食用鹽中主要元素就是氯,所以在學(xué)習(xí)前,學(xué)生會對此部分內(nèi)容產(chǎn)生親切感,能有效降低探究難度.另外高中生已經(jīng)有自己一套獨(dú)特的學(xué)習(xí)方法與思路,且具備一定實驗?zāi)芰?對于教師教學(xué)很有幫助.氯氣在人們生活中有重要的利用價值,但是氯氣自身有毒,所以為了保證師生安全,教學(xué)過程中關(guān)于此部分的實驗都是通過播放實驗視頻或者教師單方面的演示完成的,這樣使學(xué)生學(xué)習(xí)積極性降低.所以開發(fā)設(shè)置相關(guān)微型實驗很有必要.圖3是制取與探究氯氣性質(zhì)的常規(guī)裝置,可以訓(xùn)練學(xué)生基礎(chǔ)儀器與藥品的使用.但是從整體實驗裝置上分析,裝置過于煩瑣,藥品用量大,產(chǎn)生尾氣過多,在實驗過程中還會有危險性.
圖3 制取氯氣與性質(zhì)探究常規(guī)實驗裝置
教師往往將本次實驗課設(shè)置為演示課,雖然在課堂教學(xué)中教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)基本操作步驟,但是學(xué)生不能很好地提升操作技能.因此設(shè)計微型實驗,彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn),且通過操作簡單、直觀、安全等優(yōu)勢,鍛煉學(xué)生的動手能力.微型實驗中需要的藥品為:濃鹽酸、紅紙條、高錳酸鉀、淀粉KI試紙、溴化鈉試紙、石蕊試紙、氫氧化鈣顆粒等,實驗裝置如圖4所示.
圖4
實驗步驟為:首先,教師帶領(lǐng)學(xué)生組裝實驗裝置,并加入藥品.找1個250mL的空飲料瓶,清洗干凈并干燥后,在瓶蓋處打2 個小孔,先裝入50 mL Ca(OH)2溶液,并挑選長度適合的玻璃棒,一側(cè)穿入小孔中,玻璃棒固定后,從上往下以此粘貼試紙(濕潤紅紙條、淀粉KI試紙、溴化鈉試紙與石蕊試紙.瓶蓋的另一個小孔放置裝有濃鹽酸的膠頭滴管.另取一只試管,裝入5g高錳酸鉀,并固定在空飲料瓶中,將瓶蓋擰緊.其次,學(xué)生捏膠頭滴管,令其中的濃鹽酸滴出,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生黃綠色的氣體,隨著氣體量的增多,逐漸逸出試管,進(jìn)入飲料瓶,此時觀察玻璃棒中多個試紙的顏色變化.最后,將試紙的變化記錄下來,實驗后產(chǎn)生過量的氯氣,通過瓶中的氫氧化鈣吸收,完成尾氣的處理.
高中化學(xué)課堂教學(xué)中,經(jīng)常出現(xiàn)這樣一種情況,就是教師傳遞的知識與學(xué)生可以接受的內(nèi)容失衡,進(jìn)而使得本來就“死氣沉沉”的化學(xué)課更加雪上加霜.借此,在課堂中運(yùn)用實驗,并讓學(xué)生動手操作,可以優(yōu)化教學(xué)方法,活躍課堂氛圍.本次微型實驗設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)有:1)學(xué)生可以參與到傳統(tǒng)實驗裝置的改進(jìn)中,在形成新的實驗裝置圖時,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新與動手能力.2)微型實驗課令學(xué)生更直觀觀察實驗現(xiàn)象,進(jìn)而深刻記憶氯氣的化學(xué)性質(zhì),便于運(yùn)用.3)隨著實現(xiàn)現(xiàn)象明顯地呈現(xiàn)出來,便于學(xué)生以小組的形式分析并討論,以此加強(qiáng)對氧化還原反應(yīng)的理解.4)經(jīng)過本次微型實驗的優(yōu)化,保證氯氣不會外漏,更加安全環(huán)保.
微型實驗的設(shè)計與運(yùn)用,需要每名學(xué)生都參與其中,進(jìn)而令化學(xué)課堂不再“死氣沉沉”,而是“其樂融融”,在生生之間、師生之間有更好的交流與溝通.以此鍛煉學(xué)生的化學(xué)思維,做到真正的教學(xué)相長.