對部分高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的反思

我們對現(xiàn)行高中化學(xué)教科書(人教社化學(xué)室全日制普通高中教科書《化學(xué)》第1-3冊，人民教育出版社2003年版)中的部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了梳理。現(xiàn)將其中的一些觀點(diǎn)整理出來，請同仁賜教。

第一冊演示實(shí)驗(yàn)2-2 “金屬鈉燃燒”的改進(jìn)

教科書中金屬鈉燃燒是放在石棉網(wǎng)上進(jìn)行的，燃燒過程中容易發(fā)生飛濺，導(dǎo)致過氧化鈉過少而淺黃色不明顯。如將實(shí)驗(yàn)改成在蒸發(fā)皿中進(jìn)行，不易發(fā)生飛濺，淺黃色現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)效果非常好。

第一冊演示實(shí)驗(yàn)3-1配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液

2000年版的教科書上只是歸納為計(jì)算、稱量、溶解(稀釋)、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容和搖勻等幾步。2003年版的教科書上，在洗滌液轉(zhuǎn)移入容量瓶后加上了“振蕩”一步。我們認(rèn)為是必要的，因?yàn)榇藭r容量瓶內(nèi)的溶液，其下半部分比上半部分的濃度要高，如果不經(jīng)過輕輕振蕩均勻就進(jìn)行定容操作，則會造成溶液的實(shí)際體積偏小，使得溶液的實(shí)際濃度比理論值要高，帶來了測定誤差。

第一冊演示實(shí)驗(yàn)3-8 配制一定物質(zhì)的量濃度溶液

學(xué)生實(shí)驗(yàn)六 同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變

這兩個實(shí)驗(yàn)都用到了量筒。實(shí)驗(yàn)3-8的意思是用量筒準(zhǔn)確量取一定體積的水用于溶解。實(shí)際上沒有必要用量筒，因?yàn)橛糜谌芙獾乃吭谶m可范圍內(nèi)即可，多些少點(diǎn)對實(shí)驗(yàn)并無影響，燒杯本身固有的刻度即能滿足要求。學(xué)生實(shí)驗(yàn)六中沒有必要按教科書中所講的先用量筒量得50ml的水，只要讓學(xué)生在錐形瓶中注入約2cm高的水即可。所以定量實(shí)驗(yàn)時選用的儀器只要符合有效數(shù)字的要求就行，如果過分追求準(zhǔn)(精)確值，必然會阻礙思維的變通和流暢，顯得呆板機(jī)械。

第一冊演示實(shí)驗(yàn)4-4次氯酸的漂白作用

教科書采用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而圖2的裝置也能達(dá)到同樣的效果。我們并不認(rèn)為所有的實(shí)驗(yàn)都得微型化，但對于操作復(fù)雜化或儀器容量過大的實(shí)驗(yàn)，最好采用合理的微型裝置，可能會縮短實(shí)驗(yàn)時間或節(jié)約藥品用量。教科書選用的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)突出可持續(xù)發(fā)展的思想，過程簡約有效。

第一冊學(xué)生實(shí)驗(yàn)一 化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作(一)

本實(shí)驗(yàn)安排是一課時。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雖不多，但大部分學(xué)生的時間化在氫氧化銅的過濾、蒸發(fā)和分解上，使得未能制得氧化銅就到下課時間了，下面的氯酸鉀催化分解的實(shí)驗(yàn)就無法完成。若按教師用書建議開兩課時，對每星期才三課時的高一化學(xué)，做一個并無多少實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)似乎效率太低。課前提示和實(shí)驗(yàn)整理已占去一些時間，實(shí)驗(yàn)課如缺乏有意義的內(nèi)容或課堂容量過于飽和緊張，學(xué)生勢必會忽略仔細(xì)觀察與認(rèn)真思考的過程，或?yàn)橼s進(jìn)度而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。故學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容應(yīng)是有意義的且容量要適度，這樣學(xué)生就有興趣、有時空去認(rèn)真觀察與思考。

學(xué)生在做用氧化銅為催化劑加熱氯酸鉀分解實(shí)驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)其中的現(xiàn)象有:當(dāng)加熱一段時間后混合物會變成液體，沿試管內(nèi)壁緩緩流下。我們以為可能是氯酸鉀中含有結(jié)晶水，氯酸鉀的溶解性隨著溫度的升高很快增大，在較高溫度時形成了氯酸鉀過飽和溶液。

第一冊學(xué)生實(shí)驗(yàn)三(一)4.燃燒鈉制取過氧化鈉

如圖3操作。此實(shí)驗(yàn)的設(shè)想是，當(dāng)鈉開始燃燒后，熱氣體從玻璃管上方排出，新鮮的空氣從下口進(jìn)入，形成對流以期給反應(yīng)提供充足的氧氣。我們經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)存在如下問題:當(dāng)鈉開始燃燒后，鈉熔化而粘在玻璃內(nèi)壁上。如傾斜玻璃管并加熱金屬鈉，玻璃管確實(shí)可起到一定的“煙囪”作用，形成一定的空氣對流，鈉表面完全燃燒。但貼著玻璃管內(nèi)壁的那部分鈉的產(chǎn)物往往是灰色的，如將其取出置于水中有鈉和水反應(yīng)的明顯跡象，說明燃燒產(chǎn)物中還含有一定量的金屬鈉，不全是過氧化鈉，實(shí)驗(yàn)效果并不理想。

上述現(xiàn)象可用流體力學(xué)原理來解釋。當(dāng)空氣進(jìn)入管道時由于氣體分子間的摩擦而產(chǎn)生粘滯現(xiàn)象，管內(nèi)中心部分的氣體分子運(yùn)動得較快，可使鈉獲得充足的氧氣而生成過氧化鈉;貼近管壁的氣體分子運(yùn)動速度幾乎為零。因難以獲得充足的氧氣，粘在管壁的鈉只有部分被氧化。在狹長的玻璃管內(nèi)形成的對流效果遠(yuǎn)不如在敞開環(huán)境中好。實(shí)際上，制取過氧化鈉最好的方法就是把鈉放在蒸發(fā)皿中燃燒，操作簡便，效果明顯，且取用過氧化鈉也方便，可避免鈉球在玻璃管內(nèi)未燃燒前滾落、玻璃管在燃燒及冷卻時易破裂等毛病。教科書中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)是更嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作必須與科學(xué)的思想與方法相一致。

第二冊演示實(shí)驗(yàn) 41鋁與氧氣反應(yīng)

教科書使用的反應(yīng)物是鋁箔與氧氣，但我們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中很難看到反應(yīng)所放出的耀眼白光，實(shí)驗(yàn)的成功率不高。該實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是控制好火柴的長短?；鸩裉L，會耗盡集氣瓶內(nèi)有限的氧氣，只能看到火柴在氧氣中燃燒的現(xiàn)象;火柴過短，燃燒程度不夠，無法提供足夠的熱量使鋁箔的溫度達(dá)到著火點(diǎn)。對該實(shí)驗(yàn)，我們只要改一下鋁的狀態(tài)用鋁粉，而不是用鋁箔作為反應(yīng)物，就可以達(dá)到很好的實(shí)驗(yàn)效果。用鋁箔包上少量的鋁粉，一端裹上兩根火柴，點(diǎn)燃火柴后將鋁箔包伸入氧氣瓶內(nèi)，輕輕地抖動鋁箔包使鋁粉落下，就可以看到強(qiáng)烈的耀眼白光。像這種實(shí)驗(yàn)有必要提醒學(xué)生，在觀察時怎樣保護(hù)好自己的眼睛。對于教科書中的一些危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)，若能添加相關(guān)的溫馨提示，就更能強(qiáng)化學(xué)生的安全意識。

第二冊演示實(shí)驗(yàn) 48鐵與水反應(yīng)

按教科書上的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)容易失敗，究其原因是在于硬質(zhì)玻璃管和干燥管之間缺乏一個冷凝裝置，未反應(yīng)完的高溫水蒸氣持續(xù)快速通過干燥管，溶解了干燥劑并將其吹出，試管里收集的只是含有一定量氫氣的高溫水蒸氣，點(diǎn)燃很難聽到爆鳴聲。我們可在硬質(zhì)玻璃管和干燥管之間接一個冷凝裝置(如洗氣瓶，內(nèi)裝較多量的水)，用于冷卻高溫水蒸氣就能解決上述問題。

其實(shí)，我們認(rèn)為沒有必要設(shè)置該實(shí)驗(yàn)。理由是⑴在學(xué)習(xí)《物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律》時，學(xué)生已經(jīng)掌握了金屬的金屬性強(qiáng)弱與水之間反應(yīng)的難易程度，并且已經(jīng)做過鈉與冷水劇烈反應(yīng)、鎂與熱水可以反應(yīng)、鋁與沸水較難反應(yīng)的對比實(shí)驗(yàn)，他們很容易推得鐵如能與水反應(yīng)，則需要更高的溫度，這樣，水應(yīng)是高溫的水蒸氣;⑵該實(shí)驗(yàn)裝備過于復(fù)雜，且加熱使水沸騰及解釋石棉絨的作用等要15分鐘以上，耗時太長。設(shè)置演示實(shí)驗(yàn)，應(yīng)以有利于提高教學(xué)效率為準(zhǔn)則，并盡量避免簡單重復(fù)。

第二冊 演示實(shí)驗(yàn)6-8 乙醛的費(fèi)林反應(yīng)(乙醛溶液與新制的氫氧化銅反應(yīng))

按課本的用量加入0.5ml乙醛溶液往往使新制的氫氧化銅溶解而得不到紅色沉淀，事實(shí)上只需加1-2滴乙醛溶液就有明顯現(xiàn)象。教科書中許多實(shí)驗(yàn)雖然強(qiáng)化了“量”的概念，但仍有許多試劑用量不甚合理，其結(jié)果可能會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗或反應(yīng)現(xiàn)象不一致。教科書如能給出實(shí)驗(yàn)最佳效果時實(shí)際用量的下限合理值，可以減少實(shí)驗(yàn)的盲目性，又能節(jié)約藥品，體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和人的環(huán)保意識。

(責(zé)任編輯 付一靜)