高中化學實驗現(xiàn)象異常的成因和利用

1、中學化學實驗現(xiàn)象異常分析淮陽縣白樓人民中學 袁永麗摘要：本文總結歸納和簡單分析了中學化學實驗出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的常見原因，提出了相應的解決方法，并在如何選擇教學策略，使實驗異?，F(xiàn)象變廢為寶進行綜合利用等方面結合我自身經(jīng)驗與體會進行了簡單的分析與探討，不妥之處望同行批評指正。關鍵詞：化學實驗 現(xiàn)象異常 成因 利用化學作為一門以實驗為基礎的自然科學，要實施素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育以及新課程改革教學，實驗教學發(fā)揮著極其重要的作用。在化學實驗教學過程中，無論是教師課堂演示還是學生實驗，由于種種原因，有時會出現(xiàn)一些與預料的正常實驗結果不相符合的現(xiàn)象，其中有顏色變化的異常，生成物氣味的異常，事故發(fā)生的異常等等。實驗中

2、異常現(xiàn)象的出現(xiàn)，會對學生造成認知沖突的失衡。教師若不及時加以正確的引導和徹底解決，勢必會影響教學效果，給學生留下知識盲點，并自身失去對實驗教學的信心。找出產(chǎn)生異常現(xiàn)象的原因，變“異常”為“正?！保桥囵B(yǎng)學生實事求是、嚴謹認真、善于觀察、自主探究的科學素質(zhì)的一種有效的方法和途徑，對教師本身也提供了一個提高專業(yè)素質(zhì)，增強分析問題和解決問題能力的機會。一 、實驗現(xiàn)象異常的成因1 因試劑的純度引起的實驗異常 中學化學實驗中，不同的實驗對其所選擇的實驗藥品純度的要求也是不同的。限于中學化學實驗條件，有些實驗往往產(chǎn)生“失常”現(xiàn)象。例如在做甲烷的燃燒實驗時，用無水醋酸鈉和堿石灰制備CH4氣體，在用石英玻璃管

3、燃燒時卻發(fā)現(xiàn)火焰呈黃色。這是由于制備氣體時反應物受熱不均勻，局部溫度過高所致，使產(chǎn)生的甲烷不純，含有丙酮等雜質(zhì)氣體。因此可以在實驗前將無水醋酸鈉和堿石灰充分炒干、研細、混勻，同時要保證堿石灰過量。再如在做原電池實驗時，在觀察到除了銅片上有大量氣泡產(chǎn)生以外，作為負極的鋅片上也會有較多的氣泡生成。這種現(xiàn)象是由于鋅片不純，含有C、Fe等雜質(zhì)且金屬表面粗糙，容易產(chǎn)生微小電池而使氫的超電壓減小，最終使得一部分氫氣在鋅表面析出。2 因試劑加入順序的先后引起的實驗異常 教師或學生在實驗中，若將化學試劑的加入順序變更以后，有可能引起實驗現(xiàn)象不明顯甚至得到截然不同的實驗結果。例如在做溴與苯酚取代實驗時，將苯酚溶

4、液加到濃溴水中，觀察不到白色沉淀，而只能見到溶液變成了黃色。若將反應物的加入順序改為“將1-2滴濃溴水滴入苯酚溶液中”，保證反應中苯酚過量，則預期現(xiàn)象很明顯。再如Cu(OH)2的制備是高一的一個學生實驗。若按教材要求的方法和步驟，向盛有CuSO4溶液的燒杯中滴加NaOH溶液，可以產(chǎn)生大量的絮狀沉淀，但是對該沉淀進行加熱時有時就是看不到黑色CuO。實際上，按如上操作一般生成的沉淀只能是綠色的堿式硫酸銅，致使觀察不到Cu(OH)2的受熱分解現(xiàn)象。所以，建議將步驟改為“向盛有NaOH溶液的燒杯中滴加幾滴CuSO4溶液”，確保生成Cu(OH)2過程中NaOH始終是過量的。3 藥品保存方面引起的實驗異常

5、 實驗室購置的藥品不一定會馬上使用。有些藥品會因為在實驗室保存過程中，由于長時間與空氣中的氧氣、水蒸氣等作用或者人為地藥品保存不當而發(fā)生變質(zhì)，最終導致實驗過程中異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)。比如在檢驗Na2SO3中的SO32-離子時，加入BaCl2溶液后產(chǎn)生大量白色沉淀，加入稀HCl后，產(chǎn)生可以使石蕊試紙變紅的酸性氣體。但是無論HCl量多少，試管中始終會有少量白色沉淀無法溶解。實際上，由于SO32-離子具有很強的還原性，很容易被空氣中的氧氣等氧化成Na2SO4，所以看見有不溶于HCl的沉淀也就不足為奇了。4. 因藥品用量的不同引起的實驗異常 實驗過程中，特別是在學生做學生實驗時由于實驗習慣的問題，在取用藥品

6、時用量很隨意，很容易出現(xiàn)出乎意料的現(xiàn)象。例如在做銀鏡反應時，在一洗凈的試管里注入1mlAgNO3溶液，然后加氨水到完全溶解，再滴幾滴新配的乙醛溶液后水浴加熱幾分鐘卻始終得不到光亮的銀鏡。分析原因，應該是銀氨溶液配制時氨水量未控制好引起的。在向AgNO3溶液中滴加氨水不可過量，教材描述為“氨水加到生成的沉淀剛好溶解為止”。實踐經(jīng)驗證明，氨水過量越多，銀鏡反應的效果越差。所以我個人建議，加氨水時直到最初產(chǎn)生的沉淀溶解到還略顯渾濁（不可使沉淀恰好溶解至溶液澄清）為止，這種銀氨溶液氧化能力最強，實驗效果非常好。5 因副反應的存在導致實驗現(xiàn)象異常 很多化學反應中都有副反應的存在，有些副反應甚至影響實驗結

7、果，干擾實驗現(xiàn)象。例如中學化學氮和磷一節(jié)有這樣的練習：“用大試管收集一試管NO2氣體，倒扣在盛水的水槽中，不久看到試管里紅棕色氣體消失，水面上升至容積的約2/3處”事實上由于收集的氣體中常常含有NO等物質(zhì)，存在副反應NO2 + NO + H2O = 2HNO2，實際水面上升要遠遠大于試管體積的2/3 。6 因實驗溫度控制不當引起的實驗異常 溫度是影響化學反應速率和反應趨勢的一個重要方面。溫度的高低往往決定了一個反應能否發(fā)生、向什么方向發(fā)生等問題。所以，溫度的合理控制對實驗現(xiàn)象與實驗結果至關重要。例如在做乙醇的氧化實驗時，將螺旋狀的銅絲加熱變黑后，如不迅速插入乙醇，反復幾次，并不會看到銅絲變紅亮

8、，也不會聞到有刺激性氣味。因為銅絲插入速度太慢，使銅絲溫度下降后反應就不能發(fā)生了。在實際的實驗教學中，除了上述原因以外，所用試劑的濃度大小，試劑選用的恰當與否，酸堿介質(zhì)環(huán)境，儀器的選用及裝置是否合理，以及實驗操作者自身基本操作是否過關等方面也會引起實驗的異?，F(xiàn)象。二、異常現(xiàn)象的合理利用實驗出現(xiàn)預料之外的情況是可能的，關鍵是采取正確的補救措施。如何對待實驗過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象？意外中蘊含著正常，關鍵是透過表象看到本質(zhì)。如果設法搪塞或者回避的話，就錯過了最好的教育時機。抓住實驗中的意外，也就抓住了學生旺盛的求知欲，若能積極引導并給予合理的分析解釋，也就能化慌亂為沉著、化意外為平常，反而能因化腐朽為

9、神奇的“意外”給學生留下更深刻的記憶，教學目的也就能輕易實現(xiàn)，使師生雙方在探索活動中相互得到提高。1利用異?，F(xiàn)象提高教師自身專業(yè)素質(zhì)實驗中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象要求我們教師自覺地在教育教學實踐中思考、分析、研究，并不斷學習新的知識和理論，進一步使教師樹立起“科研先導”的意識，提高教師的科研能力，使教師由“經(jīng)驗型”向“科研型”、“創(chuàng)新型”轉化。去年高二我校邀請了溫嶺中學郭君瑞老師和黃巖中學王萬林老師來校指導，我被要求上鐵和鐵的化合物第一課時，需要演示Fe和水蒸氣反應制H2實驗，但是按中學化學教材圖示和步驟操作實驗幾乎就不能成功，為此我采用了多媒體模擬實驗來代替，在課后評析中有了較大的爭議。之后我再認真的

10、進行反思總結，查閱資料，終于發(fā)現(xiàn)陸燕海：鐵與水蒸氣反應的裝置改進和鐵粉選擇一文中采用石英兩通管、用電熱絲豎直加熱方法（下圖），此裝置不但克服了原方法的弊端，還具有升溫時間短，出氣速率快，課堂演示效果好等優(yōu)點。2利用異?，F(xiàn)象進行反思性實驗教學，逐步使學生養(yǎng)成去思考、會思考的習慣當學生在實驗中出現(xiàn)的實驗失敗或誤差較大時，教師應見縫插針積極引導學生如實記錄實驗結果，反思失敗的原因以找到切實可行的方法改進實驗，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。例如：在做鹽類水解實驗時，學生在測定NaCl溶液的pH時卻發(fā)現(xiàn)其結果往往不等于7，而是略大于7。這時就不能主觀臆斷地把結果記為7，而應該讓學生從溶液、環(huán)境、試紙等方面仔細

11、探索產(chǎn)生異?，F(xiàn)象的原因。教師此時要當好“領路人”角色，多與學生交流，鼓勵其對這些異常現(xiàn)象進行探討，這樣不但提供學生主動思考、表達的機會，也有助于學生樹立自信心。3利用異?，F(xiàn)象，積極開展科學探究活動,培養(yǎng)學生觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題的能力，從而提高學生探究的水平和創(chuàng)新能力在化學教學中，只要學生留心觀察實驗過程，注意捕捉奇特的變化，就可以發(fā)現(xiàn)許多實驗異?，F(xiàn)象，對這些異常現(xiàn)象進行探究會得到很多重要的發(fā)現(xiàn)。教師應根據(jù)教學內(nèi)容，指導學生對見怪不怪的現(xiàn)象著手探究、發(fā)現(xiàn)問題。中學化學中異常現(xiàn)象很多，其中很多異?，F(xiàn)象都可以成為學生進行探究的極好材料。三、總結中學化學實驗中由于受試劑的純度，試劑添加順序，藥品用量，副反應，溫度，催化劑，實驗裝置等各方面制約，有時會導致實驗現(xiàn)象異常。如果我們教師轉換觀念，把實驗的目的看作是帶領學生探究知識，“發(fā)現(xiàn)”他們尚未認識的客觀事物，并從中學到認知的本領，就不會因為出現(xiàn)異?，F(xiàn)象而手忙腳亂，影響教學。所以我們教師應實事求是地面對實驗現(xiàn)實，并引導學生運用已有的知識經(jīng)驗，分析發(fā)生異?，F(xiàn)象的原因，師生共同研究，改變實驗方法和策略，最后把實驗做成功。這樣雖多占了一些教學時間，影響到上課的進度，但由于學生參與了實驗從失敗到成功的全過程，在知識、技能、意志、能力等方面得到了提升，是非常值得的。參 考