论文部分内容阅读
摘要：中学化学实验中经常会出现一些异常现象，本文就此进行了总结归纳并作简单地分析，提出了一些解决策略，如改进教学策略，选择实验方法，从而使实验中出现的异常现象转变成有利的综合利用。
关键词：中学；化学实验；异常现象；解决策略
中学化学实验中，如老师演示实验，学生做实验，总会难以避免地出现一些出乎意料的实验结果，即与意料不相吻合的现象，如颜色变化，生成物气味改变，还有事故发生等异常现象。这些异常现象会使学生造成对化学科学认知上的冲突。教师若不及时加以正确引导和及时解决，必然会影响教学效果，甚至给学生留下知识盲点，久而久之有可能让学生失去对实验课的信心。因此，及时查找出产生异常现象的原因，变“异常”为“正常”，对于培养学生实事求是、严谨认真、善于观察、自主探究的科学素养是非常重要的。
第一、中学化学实验中异常现象的成因
1）因试剂的纯度引起的实验异常。在高中化学实验中，由于对所选择的实验药品纯度的要求有所不同，加之有限的中学化学实验条件，有时在实验中往往会发生“失常”现象。
例如在做甲烷的燃烧实验时，用无水醋酸钠和碱石灰制备CH4气体，在用石英玻璃管燃烧时却发现火焰呈黄色。这是由于制备气体时反应物受热不均匀，局部温度过高所致，使产生的甲烷不纯，含有丙酮等杂质气体。因此可以在实验前将无水醋酸钠和碱石灰充分炒干、研细、混匀，同时要保证碱石灰过量。再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。
2）因试剂加入顺序的先后不同而引起的异常现象。不管是教师或是学生在实验中，若将化学试剂的加入顺序无意变更，也可能引起实验现象不明显甚至得到截然不同的实验结果。例如Cu（OH）2的制备是高一的一个学生实验。若按教材要求的方法和步骤，向盛有CuSO4溶液的烧杯中滴加NaOH溶液，可以产生大量的絮状沉淀，但是对该沉淀进行加热时有时就是看不到黑色CuO。实际上，按如上操作一般生成的沉淀只能是绿色的碱式硫酸铜，致使观察不到Cu（OH）2的受热分解现象。所以，建议将步骤改为“向盛有NaOH溶液的烧杯中滴加几滴CuSO4溶液”，确保生成Cu（OH）2过程中NaOH始终是过量的。
3）药品保存不当而引起的异常现象。 实验室购置的药品在实验室保存过程中，由于长时间与空气中的氧气、水蒸气等作用或者人为地造成药品保存不当而发生变质，都会导致实验过程中出现异常现象。如在检验Na2SO3中的SO32-离子时，加入BaCl2溶液后产生大量白色沉淀，加入稀HCl后，产生可以使石蕊试纸变红的酸性气体。但是无论HCl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SO32-离子具有很强的还原性，很容易被空气中的氧气等氧化成Na2SO4，所以看见有不溶于HCl的沉淀也就不足为奇了。
4）因药品用量的不同而引起的异常现象。有的学生做实验时由于习惯的问题，在取用药品数量上比较随意，从而出现出乎意料的异常现象。例如在做银镜反应时，在一洗净的试管里注入1mlAgNO3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量未控制好引起的。在向AgNO3溶液中滴加氨水不可过量，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。所以笔者建议，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。
在实验教学中，除上述原因外，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技能等方面问题也都会产生异常现象。
第二、中学化学实验中异常现象的解决策略
实验中出现预料之外的异常现象往往难以避免，但关键在于要及时采取补救措施。相反如果采取搪塞或回避的办法，就会错过良好的教育时机。老师应该利用好实验中的意外，抓住学生求知欲望，积极引导并给予合理的分析解释，就能化慌乱为沉着、化意外为平常，另外还能利用这些“意外”给学生留下更深刻的记忆，达到对化学知识的理解和运用。
首先，要提高化学教师本身的专业素养，使教师由“经验型”向“科研型”、“创新型”转化。例如，笔者在上《铁和铁的化合物》一课时，需要演示Fe和水蒸气反应制H2实验，但是按高中化学教材图示和步骤操作实验几乎是不能完成的，为此笔者采用了多媒体模拟实验来代替，虽然在课后评析中有较大的争议，但笔者经过认真地反思总结，查阅资料，终于发现采用石英两通管、用电热丝竖直加热方法（如上图）会更好。
此装置不但克服了原方法的弊端，而且还具有升温时间短，出气速率快，课堂演示效果好等优点。
其次，利用好异常现象进行反思性实验教学，就可以逐步让学生养成勤于思考、会思考的习惯，培养学生严谨的科学态度。例如：笔者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。
最后，利用好异常现象，方可积极开展科学探究活动，培养和提高学生观察事物现象、分析问题、解决问题的能力，进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。教师应根据教学内容，指导学生对见怪不怪的现象着手探究、发现问题。中学化学中异常现象很多，其中很多异常现象都可以成为学生进行探究的极好材料。笔者在指导高一学生学习元素周期表时，探究“同周期、同主族元素性质递变的递变规律”，分别用镁条和铝片与稀硫酸反应，发现铝片与稀硫酸几乎不反应，基本上看不到气泡。这一现象与金属活动性顺序表和酸的通性等是矛盾的，引起了学生的认知冲突，在疑惑中激发了学生强烈的求知欲。当时笔者也感到困惑，但在复习资料笔者发现有类似类似，于是引起了笔者强大的求知欲，原题大意是这样的：在相同的条件下，将两块完全相同的铝片放入c（H+）相同的稀硫酸和稀盐酸中，发现稀盐酸中产生H2速度比稀硫酸中快，请设计实验分析原因。于是笔者鼓励学生去对此现象大胆猜想、探究，进行了一系列的假设和实验设计，再进行对比实验。
通过以上实验对这些“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，比较符合目前教育改革所倡导的教学理念。
总结。
中学化学实验中导致的实验现象异常是不可避免的，但我们化学教师必须转换观念，把实验目的看作是带领学生探究知识，“发现”认识的活动，从中学到认知的本领，避免因为出现异常现象而手忙脚乱，甚至影响教学。教师应实事求是地面对实验现实，改变实验方法和策略，不怕让学生参与从失败到成功的实验全过程，从而提高学生的知识、技能、意志、能力等。
[参考文献]
[1]赵三银. 无机化学实验现象异常的剖析. 兰州大学学报（自然科学版），2000（4）
[2]胡志彪等. 探索无机实验异常现象，培养创新精神. 北京大学学报，2003（12）
[3]万东北等. 无机化学实验现象异常的原因. 湖南师范大学学报，2004（6）
[4]陆燕海. 铁与水蒸气反应的装置改进和铁粉选择. 化学教学，2006（7）
关键词：中学；化学实验；异常现象；解决策略
中学化学实验中，如老师演示实验，学生做实验，总会难以避免地出现一些出乎意料的实验结果，即与意料不相吻合的现象，如颜色变化，生成物气味改变，还有事故发生等异常现象。这些异常现象会使学生造成对化学科学认知上的冲突。教师若不及时加以正确引导和及时解决，必然会影响教学效果，甚至给学生留下知识盲点，久而久之有可能让学生失去对实验课的信心。因此，及时查找出产生异常现象的原因，变“异常”为“正常”，对于培养学生实事求是、严谨认真、善于观察、自主探究的科学素养是非常重要的。
第一、中学化学实验中异常现象的成因
1）因试剂的纯度引起的实验异常。在高中化学实验中，由于对所选择的实验药品纯度的要求有所不同，加之有限的中学化学实验条件，有时在实验中往往会发生“失常”现象。
例如在做甲烷的燃烧实验时，用无水醋酸钠和碱石灰制备CH4气体，在用石英玻璃管燃烧时却发现火焰呈黄色。这是由于制备气体时反应物受热不均匀，局部温度过高所致，使产生的甲烷不纯，含有丙酮等杂质气体。因此可以在实验前将无水醋酸钠和碱石灰充分炒干、研细、混匀，同时要保证碱石灰过量。再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。
2）因试剂加入顺序的先后不同而引起的异常现象。不管是教师或是学生在实验中，若将化学试剂的加入顺序无意变更，也可能引起实验现象不明显甚至得到截然不同的实验结果。例如Cu（OH）2的制备是高一的一个学生实验。若按教材要求的方法和步骤，向盛有CuSO4溶液的烧杯中滴加NaOH溶液，可以产生大量的絮状沉淀，但是对该沉淀进行加热时有时就是看不到黑色CuO。实际上，按如上操作一般生成的沉淀只能是绿色的碱式硫酸铜，致使观察不到Cu（OH）2的受热分解现象。所以，建议将步骤改为“向盛有NaOH溶液的烧杯中滴加几滴CuSO4溶液”，确保生成Cu（OH）2过程中NaOH始终是过量的。
3）药品保存不当而引起的异常现象。 实验室购置的药品在实验室保存过程中，由于长时间与空气中的氧气、水蒸气等作用或者人为地造成药品保存不当而发生变质，都会导致实验过程中出现异常现象。如在检验Na2SO3中的SO32-离子时，加入BaCl2溶液后产生大量白色沉淀，加入稀HCl后，产生可以使石蕊试纸变红的酸性气体。但是无论HCl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SO32-离子具有很强的还原性，很容易被空气中的氧气等氧化成Na2SO4，所以看见有不溶于HCl的沉淀也就不足为奇了。
4）因药品用量的不同而引起的异常现象。有的学生做实验时由于习惯的问题，在取用药品数量上比较随意，从而出现出乎意料的异常现象。例如在做银镜反应时，在一洗净的试管里注入1mlAgNO3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量未控制好引起的。在向AgNO3溶液中滴加氨水不可过量，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。所以笔者建议，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。
在实验教学中，除上述原因外，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技能等方面问题也都会产生异常现象。
第二、中学化学实验中异常现象的解决策略
实验中出现预料之外的异常现象往往难以避免，但关键在于要及时采取补救措施。相反如果采取搪塞或回避的办法，就会错过良好的教育时机。老师应该利用好实验中的意外，抓住学生求知欲望，积极引导并给予合理的分析解释，就能化慌乱为沉着、化意外为平常，另外还能利用这些“意外”给学生留下更深刻的记忆，达到对化学知识的理解和运用。
首先，要提高化学教师本身的专业素养，使教师由“经验型”向“科研型”、“创新型”转化。例如，笔者在上《铁和铁的化合物》一课时，需要演示Fe和水蒸气反应制H2实验，但是按高中化学教材图示和步骤操作实验几乎是不能完成的，为此笔者采用了多媒体模拟实验来代替，虽然在课后评析中有较大的争议，但笔者经过认真地反思总结，查阅资料，终于发现采用石英两通管、用电热丝竖直加热方法（如上图）会更好。
此装置不但克服了原方法的弊端，而且还具有升温时间短，出气速率快，课堂演示效果好等优点。
其次，利用好异常现象进行反思性实验教学，就可以逐步让学生养成勤于思考、会思考的习惯，培养学生严谨的科学态度。例如：笔者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。
最后，利用好异常现象，方可积极开展科学探究活动，培养和提高学生观察事物现象、分析问题、解决问题的能力，进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。教师应根据教学内容，指导学生对见怪不怪的现象着手探究、发现问题。中学化学中异常现象很多，其中很多异常现象都可以成为学生进行探究的极好材料。笔者在指导高一学生学习元素周期表时，探究“同周期、同主族元素性质递变的递变规律”，分别用镁条和铝片与稀硫酸反应，发现铝片与稀硫酸几乎不反应，基本上看不到气泡。这一现象与金属活动性顺序表和酸的通性等是矛盾的，引起了学生的认知冲突，在疑惑中激发了学生强烈的求知欲。当时笔者也感到困惑，但在复习资料笔者发现有类似类似，于是引起了笔者强大的求知欲，原题大意是这样的：在相同的条件下，将两块完全相同的铝片放入c（H+）相同的稀硫酸和稀盐酸中，发现稀盐酸中产生H2速度比稀硫酸中快，请设计实验分析原因。于是笔者鼓励学生去对此现象大胆猜想、探究，进行了一系列的假设和实验设计，再进行对比实验。
通过以上实验对这些“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，比较符合目前教育改革所倡导的教学理念。
总结。
中学化学实验中导致的实验现象异常是不可避免的，但我们化学教师必须转换观念，把实验目的看作是带领学生探究知识，“发现”认识的活动，从中学到认知的本领，避免因为出现异常现象而手忙脚乱，甚至影响教学。教师应实事求是地面对实验现实，改变实验方法和策略，不怕让学生参与从失败到成功的实验全过程，从而提高学生的知识、技能、意志、能力等。
[参考文献]
[1]赵三银. 无机化学实验现象异常的剖析. 兰州大学学报（自然科学版），2000（4）
[2]胡志彪等. 探索无机实验异常现象，培养创新精神. 北京大学学报，2003（12）
[3]万东北等. 无机化学实验现象异常的原因. 湖南师范大学学报，2004（6）
[4]陆燕海. 铁与水蒸气反应的装置改进和铁粉选择. 化学教学，2006（7）