[摘要]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,其中有颜色变化的异常,生成物气味的异常,事故发生的异常等等。找出产生异常现象的原因,变“异常”为“正常”,是培养学生实事求是、严谨认真、善于观察、自主探究的科学素质的一种有效的方法和途径,对教师本身也提供了一个提高专业素质,增强分析问题和解决问题能力的机会。
[关键词]化学试验 异常现象 分析
一、实验现象异常的成因
1.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。
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。
2.因试剂加入顺序的先后引起的实验异常。教师或学生在实验中,若将化学试剂的加入顺序变更以后,有可能引起实验现象不明显甚至得到截然不同的实验结果。
例如在做溴与苯酚取代实验时,将苯酚溶液加到浓溴水中,观察不到白色沉淀,而只能见到溶液变成了黄色。若将反应物的加入顺序改为“将1-2滴浓溴水滴入苯酚溶液中”,保证反应中苯酚过量,则预期现象很明显。
3.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,由于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.因药品用量的不同引起的实验异常。实验过程中,特别是在学生做学生实验时由于实验习惯的问题,在取用药品时用量很随意,很容易出现出乎意料的现象。
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。所以我个人建议,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。
5.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NO2 + NO + H2O === 2HNO2,实际水面上升要远远大于试管体积的2/3。
6.因实验温度控制不当引起的实验异常。温度是影响化学反应速率和反应趋势的一个重要方面。温度的高低往往决定了一个反应能否发生、向什么方向发生等问题。所以,温度的合理控制对实验现象与实验结果至关重要。
例如在做乙醇的氧化实验时,将螺旋状的铜丝加热变黑后,如不迅速插入乙醇,反复几次,并不会看到铜丝变红亮,也不会闻到有刺激性气味。因为铜丝插入速度太慢,使铜丝温度下降后反应就不能发生了。
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、异常现象的合理利用
实验出现预料之外的情况是可能的,关键是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话,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。
1.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。
2.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的实验失败或误差较大时,教师应见缝插针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。
3.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。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。
通过对这些“异常”现象加以分析、探究,唤起了学生的强烈的求知欲,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。装置不但克服了原方法的弊端,还具有升温时间短,出气速率快,课堂演示效果好等优点。
作者：陈月凤
来源：233网校