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化学是一门以实验为基础的自然科学,实验教学发挥着极其重要的作用。在化学实验教学过程中,无论是教师课堂演示还是学生实验,由于种种原因,有时会出现一些与预料的正常实验结果不相符合的现象。实验中的异常现象,会对学生造成认知冲突的失衡,教师如果能够有效地引导学生深入探究下去,不仅能培养学生实事求是、严肃认真的学习态度,更能激发学生不断探索,勇于创新的精神。教师本身也提高了专业素质,增强了分析问题和解决问题的能力。
一、实验现象异常的原因
(一)从试剂滴加顺序不同寻找实验异常原因
实验中各种试剂的加入一般而言有一定的顺序,但是在学生自行设计实验时往往会根据已有的经验,想当然地设计一些特定的实验步骤,有时往往会出现意想不到的结果。例如在检验Fe2+时很多同学设计了如下的步骤:在含有Fe2+的溶液中加入KSCN溶液,无明显现象,然后再通入足量的Cl2,但实验结果却出乎大多数人的意外,该溶液中未出现预期的血红色。后来经学生再做对比实验,以及查资料后证实,原来(SCN)2称为拟卤素,SCN-的还原性较强,通人足量的Cl2将SCN-氧化为(SCN)2,自然不能生成血红色的络合物。
(二)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“失常”现象。
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。
(三)从试剂用量不同探究实验异常原因
不同浓度、用量的试剂与同一种物质反应有时结果不一定相同,因此实验中的试剂用量、浓度都有一定的限度和范围。有的学生做实验时未按要求进行,导致实验出现异常现象,例如在做银镜反应时,在一洗净的试管里注入lmLAgNO3溶液,然后加氨水到完全溶解,再滴几滴新配的乙醛溶液后水浴加热几分钟却始终得不到光亮的银镜。分析原因,应该是银氨溶液配制时氨水的量未控制好引起的。向AgNO3溶液中滴加的氨水不可过量,教材描述为“氨水加到生成的沉淀刚好溶解为止”。实践经验证明,氨水过量越多,银镜反应的效果越差。所以我认为,加氨水时直到最初产生的沉淀溶解到还略显浑浊(不可使沉淀恰好溶解至溶液澄清)为止,这种银氨溶液氧化能力最强,实验效果非常好。
(四)药品保存方面引起的实验异常
实验室购置的药品不一定会马上使用。有些药品会因为在实验室保存过程中,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Na33中的SO32离子时,加入BaCl2溶液后产生大量白色沉淀,加入稀HCI后,产生可以使石蕊试纸变红的酸f生气体。但是无论HCI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S03。一离子具有很强的还原性,很容易被空气中的氧气等氧化成NazSO,所以看见有不溶于HCI的沉淀也就不足为奇了。
例如在做Fe22+的检验实验时,用硫酸亚铁配制溶液,在含有Fe22+的溶液中加入KSCN溶液,还没滴入新制氯水就出现血红色,这与教材中的结论大相径庭。后来经教师指导学生再做对比实验,用稍过量的铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁溶液,向此溶液中加入KSCN溶液,无血红色出现,再滴入新制氯水立即出现血红色。
(五)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。例如高中化学《氮和磷》一节有这样的练习:“用大试管收集一试管NO2气体,倒扣在盛水的水槽中,不久看到试管里红棕色气体消失,水面上升至容积的约2/3处……”事实上由于收集的气体中常常含有NO等物质,存在副反应N02+NO+H2O=2HNO2,实际水面上升要远远大于试管体积的2/3。在实际的实验教学中,除了上述原因以外,所用试剂的浓度大小,试剂选用的恰当与否,酸碱介质环境,仪器的选用及装置是否合理,以及实验操作者自身基本操作是否过关等方面也会引起实验的异常现象。
二、异常现象的利用
实验出现预料之外的情况是可能的,关键是要采取正确的补救措施。如何对待实验过程中出现的异常现象?意外中蕴含着正常,关键是透过表象看到本质。如果设法搪塞或者回避的活,就错过了最好的教育时机。抓住实验中的意外,也就抓住了学生旺盛的求知欲,若能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”给学生留下更深刻的记忆,教学目的也就能轻易实现,使师生双方在探索活动中相互得到提高。
(一)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。
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(二)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失败或误差较大时,教师应见缝插针地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:在做盐类水解实验时,学生在测定NaCl溶液的pH时却发现其结果往往不等于7,而是略大于7。这时就不能主观臆断地把结果记为7,而应该让学生从溶液、环境、试纸等方面仔细探索产生异常现象的原因。教师此时要当好“领路人”角色,多与学生交流,鼓励其对这些异常现象进行探讨,这样不但提供学生主动思考、表达的机会,也有助于学生树立自信心。
(三)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,只要学生留心观察实验过程,注意捕捉奇特的变化,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重要的发现。通过对“异常”现象加以分析、探究,唤起了学生强烈的求知欲,进而培养学生的学习兴趣,激发学习动机,将“苦学”变为“好学”、“乐学”,这正是当前教育改革所追求的教学理念。
一、实验现象异常的原因
(一)从试剂滴加顺序不同寻找实验异常原因
实验中各种试剂的加入一般而言有一定的顺序,但是在学生自行设计实验时往往会根据已有的经验,想当然地设计一些特定的实验步骤,有时往往会出现意想不到的结果。例如在检验Fe2+时很多同学设计了如下的步骤:在含有Fe2+的溶液中加入KSCN溶液,无明显现象,然后再通入足量的Cl2,但实验结果却出乎大多数人的意外,该溶液中未出现预期的血红色。后来经学生再做对比实验,以及查资料后证实,原来(SCN)2称为拟卤素,SCN-的还原性较强,通人足量的Cl2将SCN-氧化为(SCN)2,自然不能生成血红色的络合物。
(二)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“失常”现象。
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。
(三)从试剂用量不同探究实验异常原因
不同浓度、用量的试剂与同一种物质反应有时结果不一定相同,因此实验中的试剂用量、浓度都有一定的限度和范围。有的学生做实验时未按要求进行,导致实验出现异常现象,例如在做银镜反应时,在一洗净的试管里注入lmLAgNO3溶液,然后加氨水到完全溶解,再滴几滴新配的乙醛溶液后水浴加热几分钟却始终得不到光亮的银镜。分析原因,应该是银氨溶液配制时氨水的量未控制好引起的。向AgNO3溶液中滴加的氨水不可过量,教材描述为“氨水加到生成的沉淀刚好溶解为止”。实践经验证明,氨水过量越多,银镜反应的效果越差。所以我认为,加氨水时直到最初产生的沉淀溶解到还略显浑浊(不可使沉淀恰好溶解至溶液澄清)为止,这种银氨溶液氧化能力最强,实验效果非常好。
(四)药品保存方面引起的实验异常
实验室购置的药品不一定会马上使用。有些药品会因为在实验室保存过程中,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Na33中的SO32离子时,加入BaCl2溶液后产生大量白色沉淀,加入稀HCI后,产生可以使石蕊试纸变红的酸f生气体。但是无论HCI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S03。一离子具有很强的还原性,很容易被空气中的氧气等氧化成NazSO,所以看见有不溶于HCI的沉淀也就不足为奇了。
例如在做Fe22+的检验实验时,用硫酸亚铁配制溶液,在含有Fe22+的溶液中加入KSCN溶液,还没滴入新制氯水就出现血红色,这与教材中的结论大相径庭。后来经教师指导学生再做对比实验,用稍过量的铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁溶液,向此溶液中加入KSCN溶液,无血红色出现,再滴入新制氯水立即出现血红色。
(五)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。例如高中化学《氮和磷》一节有这样的练习:“用大试管收集一试管NO2气体,倒扣在盛水的水槽中,不久看到试管里红棕色气体消失,水面上升至容积的约2/3处……”事实上由于收集的气体中常常含有NO等物质,存在副反应N02+NO+H2O=2HNO2,实际水面上升要远远大于试管体积的2/3。在实际的实验教学中,除了上述原因以外,所用试剂的浓度大小,试剂选用的恰当与否,酸碱介质环境,仪器的选用及装置是否合理,以及实验操作者自身基本操作是否过关等方面也会引起实验的异常现象。
二、异常现象的利用
实验出现预料之外的情况是可能的,关键是要采取正确的补救措施。如何对待实验过程中出现的异常现象?意外中蕴含着正常,关键是透过表象看到本质。如果设法搪塞或者回避的活,就错过了最好的教育时机。抓住实验中的意外,也就抓住了学生旺盛的求知欲,若能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”给学生留下更深刻的记忆,教学目的也就能轻易实现,使师生双方在探索活动中相互得到提高。
(一)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。
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(二)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失败或误差较大时,教师应见缝插针地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:在做盐类水解实验时,学生在测定NaCl溶液的pH时却发现其结果往往不等于7,而是略大于7。这时就不能主观臆断地把结果记为7,而应该让学生从溶液、环境、试纸等方面仔细探索产生异常现象的原因。教师此时要当好“领路人”角色,多与学生交流,鼓励其对这些异常现象进行探讨,这样不但提供学生主动思考、表达的机会,也有助于学生树立自信心。
(三)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,只要学生留心观察实验过程,注意捕捉奇特的变化,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重要的发现。通过对“异常”现象加以分析、探究,唤起了学生强烈的求知欲,进而培养学生的学习兴趣,激发学习动机,将“苦学”变为“好学”、“乐学”,这正是当前教育改革所追求的教学理念。