通過必做實(shí)驗(yàn)學(xué)好化學(xué)的建議（1）

宋心琦

一、為什么溶液是初中化學(xué)的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)

溶液這個(gè)知識(shí)點(diǎn)包括了溶液的形成、濃度和一定濃度溶液的配制方法（包括配料計(jì)算和配制。容量瓶和天平的使用），并延伸到溶解度和飽和溶液（包括溶解度和溫度的關(guān)系——溶解度一溫度曲線的應(yīng)用），溶解過程和結(jié)晶過程等一系列知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)，可以讓同學(xué)們形成一個(gè)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)及邏輯關(guān)系明確的知識(shí)板塊。只有明確了這個(gè)知識(shí)板塊內(nèi)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，同時(shí)充分認(rèn)識(shí)溶液知識(shí)在化學(xué)學(xué)習(xí)和應(yīng)用中的重要性，同學(xué)們才能真正地做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)好有關(guān)的化學(xué)知識(shí)。

從實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)和老師在課堂上做過的演示實(shí)驗(yàn)中，我們應(yīng)當(dāng)留下這樣的印象：化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程（如速率）和結(jié)果（如產(chǎn)物）是可以通過溫度、濃度和催化劑來改變（或調(diào)控）的。由于催化劑往往需要通過繁復(fù)的篩選過程才能確定，所以在初等化學(xué)中。只有溫度和濃度才是最常用、最容易實(shí)現(xiàn)的調(diào)控手段。但是在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下，依靠酒精燈或其他方法加熱時(shí)，對(duì)溫度的調(diào)控難以達(dá)到精確（一般情況下也不要求做到精確）。唯有濃度特別是溶液的濃度比較容易做到精確配制，所以學(xué)會(huì)配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液是進(jìn)行化學(xué)探究活動(dòng)必不可少的一項(xiàng)基本功。

把體積龐大、易因擴(kuò)散而泄漏的氣態(tài)反應(yīng)物和因接觸面積小、密度差別大且需不斷進(jìn)行強(qiáng)力攪拌的固態(tài)反應(yīng)物，用適當(dāng)?shù)娜軇┺D(zhuǎn)化為溶液后，該溶液既具有氣體的流動(dòng)性，又可使反應(yīng)物以分子或離子狀態(tài)均勻地分散在溶劑中。因?yàn)榉磻?yīng)物是以分子或離子狀態(tài)參加化學(xué)反應(yīng)的，溶液的濃度能最直接地反映出它們?cè)诎l(fā)生反應(yīng)時(shí)的有效濃度，因此在進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，仔細(xì)觀察溶質(zhì)在溶劑（此處為水）中的溶解過程和形成溶液后溶液的均一性，都可以幫助我們深入理解溶液在生產(chǎn)和生活中的普遍性和重要性。

由溶液的濃度延伸出來的溶解過程自發(fā)性和溶解度是化學(xué)中極為重要的兩個(gè)概念。前者往往被忽略，但卻是自然界普遍存在的一類過程（水源組成和所處地理環(huán)境密切相關(guān)就源自這個(gè)過程），表現(xiàn)為通過溶解和自行擴(kuò)散使體系內(nèi)溶質(zhì)分布達(dá)到均一的自發(fā)性（在高中化學(xué)選修模塊——化學(xué)反應(yīng)原理中會(huì)把這個(gè)現(xiàn)象的本質(zhì)理論化）。溶解雖然具有自發(fā)性，但是不同的物質(zhì)在同一種溶劑中的最大溶解量并不相同，即存在著飽和現(xiàn)象。于是根據(jù)溶液達(dá)到飽和時(shí)溶劑和溶質(zhì)的量（體積或質(zhì)量）的關(guān)系，形成了溶解度的概念，并進(jìn)一步得出溶解度與體系溫度的關(guān)系。有趣的是，從溫度一溶解度曲線可以看到，在同一溶劑中不同溶質(zhì)的溶解度和溫度之間的關(guān)系并不完全相同。這種差異竟然可以用來分離性質(zhì)極為相近的物質(zhì)（例如稀土元素的分離）。從溶解度概念到結(jié)晶成為一種應(yīng)用廣泛的分離提純方法，其間的邏輯關(guān)系和認(rèn)知發(fā)展途徑的脈絡(luò)十分清晰。這種思維訓(xùn)練在初中化學(xué)學(xué)習(xí)中是非常難得的學(xué)科載體之一。所以同學(xué)們不能只關(guān)注溶液濃度換算、溶解度計(jì)算和用容量瓶配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的實(shí)驗(yàn)基本操作，應(yīng)當(dāng)同時(shí)注重實(shí)驗(yàn)的目的和所能觀察到的現(xiàn)象（包括在粗鹽提純實(shí)驗(yàn)中觀察到的有關(guān)過程，如溶液的飽和和結(jié)晶），這樣有助于同學(xué)們真正領(lǐng)會(huì)這個(gè)知識(shí)板塊所包含的極為豐富的學(xué)科知識(shí)和科學(xué)教育內(nèi)涵。

二、關(guān)于實(shí)驗(yàn)本身的建議

1.實(shí)驗(yàn)體系的特點(diǎn)。這是一個(gè)以訓(xùn)練使用定量類型化學(xué)儀器為主的實(shí)驗(yàn)，重在基本操作的規(guī)范性和培養(yǎng)同學(xué)們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)精神與習(xí)慣。此外，這是初中化學(xué)8個(gè)必做實(shí)驗(yàn)中唯一使用多種定量儀器的實(shí)驗(yàn)。配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，一是要求溶質(zhì)的質(zhì)量確定（精度由稱量手段決定），二是要求溶液的體積確定（由容量瓶的精度決定），三是原則上實(shí)驗(yàn)用的溶質(zhì)和溶劑都應(yīng)當(dāng)是純凈物，溶劑為水時(shí)要用蒸餾水（這個(gè)條件是否太苛刻了？因?yàn)榕渲坪蟮娜芤和鶝]有實(shí)際用途）。建議有條件的學(xué)校把溶質(zhì)換成其他實(shí)驗(yàn)可用的試劑（例如后面的實(shí)驗(yàn)將要用到的某些酸、堿和鹽）。如果并不要求精確，也可以不用容量瓶，改用量筒或有刻度的燒杯（和日常生活中的配料要求相同），但是仍然可以要求計(jì)算配制所需試劑和水的用量，完成配制的基本步驟。農(nóng)村學(xué)校可以把溶質(zhì)改為某種化肥或?qū)Ｓ萌芤海ㄈ绶N子浸泡液等）的配制，但是最好不要配制農(nóng)藥。

2.如果配制的是某種功能性溶液，建議進(jìn)行和檢驗(yàn)功能效果相結(jié)合的探究活動(dòng)。有計(jì)劃地配制不同濃度的溶液，以備實(shí)驗(yàn)之用。探究主題可以包括：污水處理；金屬腐蝕或防腐措施；植物培育；菌種培育或殺滅等。

3.建議部分同學(xué)探究配制溶液時(shí)可行的速算法。

4.如果進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，溶液濃度影響應(yīng)納入實(shí)驗(yàn)總結(jié)，并鼓勵(lì)用圖形表述。

5.實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式應(yīng)在老師指導(dǎo)下由探究活動(dòng)小組自行設(shè)計(jì)。

責(zé)任編輯/彭德利