浙江省湖州市長(zhǎng)興縣小浦鎮(zhèn)中學(xué) 鄭國(guó)海

《科學(xué)》是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門(mén)學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力、思維能力和分析能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，從而達(dá)到提高其綜合素質(zhì)的目的。前蘇聯(lián)教育學(xué)家蘇霍姆林斯基說(shuō)：“讓學(xué)生體驗(yàn)到一種自己在親身參與掌握知識(shí)的情感，乃是喚起少年特有的對(duì)知識(shí)興趣的重要條件。”但在實(shí)際的教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)事與愿違，特別是有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的現(xiàn)象，在現(xiàn)有的學(xué)生認(rèn)知條件下很難解釋，使得有些教師害怕做實(shí)驗(yàn)，害怕不成功，只好用口頭講述或視頻代替演示實(shí)驗(yàn)，雖然也能完成教學(xué)任務(wù)，但效果沒(méi)有老師一步一步演示來(lái)得直觀有效。

浙江教育出版社出版《科學(xué)》，九年級(jí)上第一章中探究酸的共性實(shí)驗(yàn)中一共提到酸的五種性質(zhì)，其中在以鹽酸為例演示酸與氧化銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，反應(yīng)后試管中可能會(huì)出現(xiàn)綠色而不是預(yù)期藍(lán)色的異?，F(xiàn)象，鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)，在氫氧化鈉中滴加酚酞試液后，試液紅色會(huì)褪去或紅色變淺的異?，F(xiàn)象，在變淺的溶液中滴加鹽酸時(shí)顏色先變得更紅再褪色的異?，F(xiàn)象。這些異?，F(xiàn)象激起了我的好奇心，是什么原因?qū)е逻@些異常現(xiàn)象呢？

經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)和查找資料，我得出這些異?，F(xiàn)象與鹽酸的濃度和所用物質(zhì)的量有關(guān)，如果不注意反應(yīng)物的濃度會(huì)出現(xiàn)一些我們都無(wú)法和學(xué)生解釋清楚的現(xiàn)象。這些“異常現(xiàn)象”所涉及的知識(shí)超出了初中生認(rèn)知的范圍，會(huì)對(duì)我們的教學(xué)產(chǎn)生干擾，無(wú)法完成教學(xué)任務(wù)。我經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，最后總結(jié)出鹽酸與相關(guān)反應(yīng)物的濃度和用量，使教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中少走彎路。

一、鹽酸與氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探索

教材中只給出稀鹽酸和少量氧化銅反應(yīng)，并觀察反應(yīng)現(xiàn)象，在實(shí)際操作中，我按照書(shū)本上的要求，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后，并沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)期的藍(lán)色，而是綠色，回想以前也做過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，藍(lán)色也不明顯，到底是什么原因呢？難道是氧化銅太多了？還是由于酸的原因呢？我查了相關(guān)的資料，無(wú)水氯化銅呈棕黃色，很濃的氯化銅溶液呈黃綠色，濃溶液呈綠色，稀溶液呈藍(lán)色，而實(shí)驗(yàn)室用的就是氯化銅的稀溶液，所以實(shí)驗(yàn)室的氯化銅溶液都呈藍(lán)色。為什么濃溶液會(huì)出現(xiàn)綠色呢？原來(lái)在稀溶液中銅離子和水反應(yīng)生成【Cu（HO）】配合離子，這種絡(luò)合物的顏色是藍(lán)色的，也是銅離子的顏色，如果鹽酸的濃度過(guò)大，溶液中的氯離子的多了，有些【Cu（HO）】配合離子就變成了[CuCl]配合離子，而[CuCl]是黃色的，這兩種物質(zhì)在溶液中會(huì)使溶液變成藍(lán)綠色甚至綠色，知道了原因后，我就思考，沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色的原因可能是鹽酸的濃度過(guò)大造成的，如果和鹽酸的濃度有關(guān)，那么究竟多少濃度的鹽酸和氯化銅反應(yīng)能看到預(yù)期的藍(lán)色呢？我?guī)е@個(gè)問(wèn)題開(kāi)始了我的探究之路。

首先我配置了10%、5%、1%濃度的鹽酸溶液備用（如圖1），分別和足量的氧化銅反應(yīng)觀察顏色（如圖2）。發(fā)現(xiàn)氧化銅和10%鹽酸溶液反應(yīng)時(shí)，溶液的顏色明顯呈深綠色，氧化銅與5%鹽酸反應(yīng)時(shí)，溶液的顏色為藍(lán)綠色，與1%鹽酸溶液反應(yīng)時(shí)，溶液的顏色為淡藍(lán)色。經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)都得到相同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我得出氧化銅與鹽酸反應(yīng)后的顏色與鹽酸的濃度有關(guān)。到底濃度為多大時(shí)效果最明顯呢？既然5%時(shí)，已經(jīng)出現(xiàn)了綠色，所以鹽酸的濃度要小于5%，

圖1

圖2

于是，我又配置了2%、3%、4%的三種種鹽酸溶液，再次做實(shí)驗(yàn)對(duì)比（如圖3）。與3%的鹽酸反應(yīng)顏色呈現(xiàn)明顯的藍(lán)色，與4%的鹽酸反應(yīng)后的溶液顏色藍(lán)色更深，也是很明顯的，但與5%的鹽酸反應(yīng)后的溶液顏色就呈綠色了，就看不出藍(lán)色了，在與鹽酸濃度2%反應(yīng)后的溶液藍(lán)色稍淡，但也可以看出明顯的藍(lán)色，與鹽酸濃度為1%的溶液反應(yīng)后藍(lán)色較淡。經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)我得出鹽酸與氧化銅反應(yīng)，鹽酸的最佳濃度為3%左右。那么是否可以控制氯化銅的量也能達(dá)到目的呢？于是，我對(duì)書(shū)本上“向盛有少量的氧化銅粉末的試管中加入兩毫升鹽酸”中“少量的氧化銅”又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，是否只要是少量的氧化銅與鹽酸反應(yīng)就呈現(xiàn)藍(lán)色呢？分別取米粒那么大的氧化銅粉末分別和10%、7%、5%的鹽酸反應(yīng)（圖4）。氧化銅均反應(yīng)完，發(fā)現(xiàn)用少量氧化銅和10%的鹽酸反應(yīng)溶液顏色明顯呈綠色，與7%的鹽酸反應(yīng)溶液顏色也呈綠色但比10%的淡一點(diǎn)，與5%反應(yīng)的溶液顏色呈綠色和藍(lán)色之間，藍(lán)色不明顯且較淡，多次實(shí)驗(yàn)還是這個(gè)現(xiàn)象。以上實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了氧化銅和鹽酸反應(yīng)出現(xiàn)綠色的現(xiàn)象是鹽酸濃度過(guò)大引起的。但為何還要“少量”呢？原來(lái)用較多的氧化銅反應(yīng)會(huì)發(fā)現(xiàn)未反應(yīng)完的氧化銅使得整個(gè)溶液呈現(xiàn)黑色，

圖3

圖4

要等幾分鐘才能等到未反應(yīng)的圖氧化銅沉淀下來(lái)，才能看到藍(lán)色的現(xiàn)象，這樣既浪費(fèi)了藥品，又耽誤了教學(xué)時(shí)間，那么教材上少量的氧化銅到底是多少為宜呢？我分別取黃豆粒那么大的氧化銅，半粒黃豆那么大的氧化銅，和三分之一黃豆粒那么大的氧化銅分別和4毫升的3%的鹽酸反應(yīng)（如圖5），觀察現(xiàn)象（如圖6），黃豆那么大的氧化銅明顯多了，有很多未反應(yīng)完，要等幾分鐘才能等到未反應(yīng)的氧化銅沉淀下來(lái)，半粒黃豆大的氧化銅還有少量的氧化銅未反應(yīng)，三分之一黃豆大的氧化銅基本反應(yīng)完，所以氧化銅還是要盡量的少，以不超過(guò)半粒黃豆那么大一點(diǎn)或米粒那么大點(diǎn)為宜。

圖5

圖6

二、鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)

鹽酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)，教材中取3毫升氫氧化鈉稀溶液，各滴一滴酚酞試液，再分別向試管中滴加稀鹽酸溶液，邊滴邊振蕩觀察現(xiàn)象。在一次的教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中，我向盛有氫氧化鈉溶液中滴加了酚酞，看到了紅色，我并沒(méi)有馬上滴入鹽酸，而是講解為什么要滴入酚酞這一轉(zhuǎn)化法的思想，等我想滴入鹽酸時(shí)，試管中的紅色變得很淡了，這一奇怪的現(xiàn)象激了我的好奇心，難道酚酞試液變質(zhì)了嗎？我又重新做了實(shí)驗(yàn)，滴入酚酞試液，這次我馬上滴加鹽酸完成了教材中的實(shí)驗(yàn)，課后，我對(duì)課堂上實(shí)驗(yàn)中紅色慢慢褪去的現(xiàn)象查閱了相關(guān)資料。找出了這種異常現(xiàn)象的原因。酚酞是一種有機(jī)弱酸，它在酸性溶液中，H濃度較高時(shí)，形成無(wú)色分子。但隨著溶液中H濃度的減小，OH濃度的增大，酚酞結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并進(jìn)一步電離成紅色離子，在pH＜8.2的溶液里為無(wú)色的內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)，當(dāng)pH＞8.2時(shí)為紅色的醌式結(jié)構(gòu)。酚酞的醌式或醌式酸鹽，在堿性介質(zhì)中很不穩(wěn)定，它會(huì)慢慢地轉(zhuǎn)化成無(wú)色羧酸鹽式；遇到較濃的堿液，會(huì)立即轉(zhuǎn)變成無(wú)色的羧酸鹽式。所以，酚酞試劑滴入到濃堿溶液時(shí)，酚酞開(kāi)始變紅，很快紅色褪去變成無(wú)色。由此我得出紅色漸漸褪去的原因是我滴加的氫氧化鈉溶液太濃了，那么實(shí)驗(yàn)中的氫氧化鈉的濃度為多少時(shí)才不會(huì)褪去呢？我又開(kāi)始探索氫氧化鈉的濃度和褪色情況。首先我配置了20%、10%、5%的三種氫氧化鈉溶液，分別取4毫升倒入試管，每支試管中滴入兩滴酚酞試液（如圖7），20%的氫氧化鈉溶液中酚酞試液幾乎是滴入5秒種就褪色了，10%的氫氧化鈉溶液中的酚酞在1分鐘內(nèi)顏色也變淡了，4分鐘顏色完全褪去了，5%的氫氧化鈉溶液中的酚酞也變淡了，說(shuō)明5%的溶液也濃了，于是，我分別配置了1%的、2%、3%的氫氧化鈉溶液滴入酚酞實(shí)驗(yàn)（如圖8），滴入顏色都呈明顯的紅色，但也不能放很久，10分鐘后3%的氫氧化鈉溶液中的酚酞紅色也褪去了（如圖9），如果在教學(xué)中馬上滴加鹽酸做實(shí)驗(yàn)是沒(méi)關(guān)系，如放置幾分鐘是不行的。如果用放置了幾分鐘的淡紅色溶液做實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)隨著鹽酸的滴入，顏色先變得更紅再褪去的現(xiàn)象。這是因?yàn)橄鹊稳氲柠}酸反中和掉一部分的氫氧化鈉，使得氫氧化鈉的濃度降低，酚酞返回到醌式結(jié)構(gòu)，紅色更明顯了。

圖7

圖8

圖9

綜合上述實(shí)驗(yàn)我得出鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，氫氧化鈉的濃度要低于5%，因?yàn)榻滩闹羞€有反應(yīng)后用滴管吸取溶液滴在蒸發(fā)皿中在酒精燈上烘干觀察反應(yīng)生成的鹽，所以濃度不能太稀，建議用4%的氫氧化鈉溶液為宜，否則用1%甚至更低的濃度做實(shí)驗(yàn)也可以。所以教材中用“稀”的氫氧化鈉溶液是有道理的，只不過(guò)沒(méi)有說(shuō)明濃度而已。

綜合以上實(shí)驗(yàn)，我得出這些異常現(xiàn)象都是由于反應(yīng)物的濃度和用量不當(dāng)產(chǎn)生的，鹽酸與氧化銅反應(yīng)鹽酸的濃度控制在3%，體積為4毫升左右，氧化銅不能太多，米粒那么大一點(diǎn)就行了，我建議以后實(shí)驗(yàn)室是要配備容量更小的鑰匙，在取用像氧化銅、二氧化錳等少量藥品時(shí)更方便、更環(huán)保。中和反應(yīng)中氫氧化鈉的濃度4%，并且滴入酚酞后盡早滴加鹽酸，時(shí)間不超過(guò)3分鐘，這幾點(diǎn)把握了，“異?，F(xiàn)象”就不會(huì)出現(xiàn)了。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們要對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些異?，F(xiàn)象留意、研究、鉆研，只有這樣我們才能不斷成長(zhǎng)，使我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大放光彩。