通過指示劑使反應(yīng)現(xiàn)象清晰呈現(xiàn)的實驗設(shè)計

吳朝輝

摘要：清晰的反應(yīng)現(xiàn)象能有效激發(fā)學(xué)生的興趣與思考，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建化學(xué)觀念。通過5個具體的實驗設(shè)計，介紹常規(guī)實驗中的指示劑在促進(jìn)反應(yīng)現(xiàn)象清晰呈現(xiàn)方面的積極作用，為研究如何實現(xiàn)反應(yīng)現(xiàn)象的清晰呈現(xiàn)提供一個常規(guī)的角度，目的是為化學(xué)教學(xué)提供優(yōu)秀的實驗素材。

關(guān)鍵詞：指示劑；反應(yīng)現(xiàn)象；實驗設(shè)計

文章編號：1005–6629（2014）7–0062–02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

實驗是學(xué)習(xí)化學(xué)的一條重要途徑。通過做實驗以及對實驗現(xiàn)象的觀察、記錄和分析等，可以發(fā)現(xiàn)和驗證化學(xué)原理，獲得化學(xué)知識[1]。另外，收集與分析特定的現(xiàn)象，對培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、實事求是的科學(xué)態(tài)度具有重要作用。正如化學(xué)家傅鷹所說：“化學(xué)是實驗的科學(xué)，只有實驗才是最高的法庭。”無論“證偽”還是“證實”，反應(yīng)現(xiàn)象無疑是最有力的證據(jù)或判詞?？墒牵糠謱嶒灥默F(xiàn)象受到反應(yīng)物本性、試劑濃度、反應(yīng)溫度及觀察距離等因素的影響，或者因?qū)嶒炘O(shè)計的原因?qū)е卢F(xiàn)象不明顯，甚至觀察不到，直接影響教學(xué)效果。也正是由于這一原因，精密儀器（手持技術(shù)）被引進(jìn)到中學(xué)化學(xué)課堂中，解決了部分困擾傳統(tǒng)實驗的現(xiàn)象清晰呈現(xiàn)問題。但它有很大的局限性，只能覆蓋有限的實驗內(nèi)容[2]，而且成本、便利性等原因，也限制了精密儀器在課堂教學(xué)中的規(guī)?；褂?。因此，能用常規(guī)方法解決的實驗就不必用高精密度儀器[3]。如何通過常規(guī)儀器和試劑呈現(xiàn)清晰的反應(yīng)現(xiàn)象呢？筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，常規(guī)實驗中的指示劑在促進(jìn)反應(yīng)現(xiàn)象的清晰呈現(xiàn)上能起積極作用。

1 通過指示劑化“不可見”為“可見”

化學(xué)是從微觀角度認(rèn)識物質(zhì)及其變化的科學(xué)。但觀察微觀世界必須借助一定的實驗手段，如學(xué)生已經(jīng)知道用石蕊、酚酞可“看到”溶液中的H+、OH-。因此，指示劑可將一些“不可見”的反應(yīng)現(xiàn)象變?yōu)椤翱梢姟?，促進(jìn)反應(yīng)現(xiàn)象的清晰呈現(xiàn)。

實驗設(shè)計1 以酚酞作指示劑，探究Ca（OH）2與Na2CO3的離子反應(yīng)。

實驗1-1 在試管中加入2 mL飽和澄清石灰水，滴加0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液。生成白色沉淀。

實驗1-2 在試管中加入2 mL飽和澄清石灰水，滴入2滴0.1%酚酞，溶液變紅色。再加入少量Na2CO3固體。生成白色沉淀，但紅色無明顯變化。

離子反應(yīng)是典型的微觀過程，筆者結(jié)合《化學(xué)1》[4]中的“交流與討論”欄目設(shè)計了這個實驗帶領(lǐng)學(xué)生順利“入境”。通過實驗1-1讓學(xué)生從復(fù)分解反應(yīng)的角度認(rèn)識Ca（OH）2與Na2CO3的反應(yīng)，并就此設(shè)問：Na+與OH-是否也如化學(xué)方程式那樣結(jié)合呢？實驗1-2通過酚酞“看到”O(jiān)H-的“表現(xiàn)”：自始至終都留在溶液中，未與其他粒子結(jié)合。至此，學(xué)生通過“觀察”清晰的反應(yīng)現(xiàn)象認(rèn)識到Ca（OH）2與Na2CO3的反應(yīng)實質(zhì)是Ca2+和CO3

2-之間的離子反應(yīng)。實驗1-2中的Na2CO3應(yīng)選擇固體，避免因溶液被稀釋使紅色變淺，影響后面的分析。

實驗設(shè)計2 以酚酞作指示劑，探究NaHCO3與Na2CO3的相互轉(zhuǎn)化。

實驗2-1 在2 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中加入2滴0.1%酚酞，再加入少量NaHCO3固體，振蕩。溶液紅色變淺。

實驗2-2 在2 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液加入2滴0.1%酚酞，再通入CO2氣體。溶液紅色變淺。

實驗2-3 待實驗2-2的溶液顏色不再變化后，加入0.1 mol·L-1 MgCl2[5]溶液。無沉淀生成。

由于NaHCO3與Na2CO3的相互轉(zhuǎn)化無明顯現(xiàn)象，教材中未安排相關(guān)實驗。筆者發(fā)現(xiàn)，可根據(jù)溶液堿性變化，用酚酞作指示劑，清晰呈現(xiàn)兩者相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)現(xiàn)象。實驗2-1的“紅色變淺”使學(xué)生“觀察”到了溶液中OH-減少，即HCO3-可與OH-反應(yīng)。實驗2-2、2-3的“紅色變淺”及“無沉淀”讓學(xué)生“觀察”到了CO3 2-可與CO2生成HCO3-。在實驗2-1中：NaHCO3要選擇固體，避免因溶液被稀釋使紅色變淺，干擾后面的分析過程，而且一定要在NaOH溶液中加NaHCO3，否則，學(xué)生會產(chǎn)生可能兩者并不反應(yīng)，但因加入NaOH造成溶液堿性增強(qiáng)使紅色變深的干擾性思維。

2 通過指示劑化“模糊”為“清晰”

生動有趣、新奇好看的反應(yīng)現(xiàn)象能極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，實現(xiàn)“寓教于樂”。但有些實驗由于實驗設(shè)計、觀察距離等原因，或因持續(xù)時間短，造成反應(yīng)現(xiàn)象不能清晰呈現(xiàn)，進(jìn)而影響化學(xué)知識的生成。借助指示劑能化“模糊”為“清晰”，實現(xiàn)反應(yīng)現(xiàn)象的清晰呈現(xiàn)。

實驗設(shè)計3 以KSCN、淀粉作指示劑，探究FeCl3和KI反應(yīng)的反應(yīng)限度。

實驗3-1 取3 mL 0.1 mol·L-1的KI溶液，滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液5滴，再將溶液分為2份。

實驗3-2 向第一份溶液中加入2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。溶液變紅色。

實驗3-3 向第二份溶液中加入2滴0.5%淀粉溶液。溶液變藍(lán)色。

本設(shè)計是對《化學(xué)2》[6]中的“活動與探究”欄目的改進(jìn)。原設(shè)計是用CCl4萃取I2后觀察顏色，但因生成的I2很少，萃取后CCl4層紫紅色并不明顯。改進(jìn)后，通過實驗3-2的“紅色”、實驗3-3的“藍(lán)色”讓學(xué)生“看到”了Fe3+、I2。在FeCl3明顯不足的情況下溶液中仍存在Fe3+，是因為Fe3+與I-不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？實驗3-3很好地回答了這個問題。

實驗設(shè)計4 以KSCN、淀粉作指示劑，探究SO2的還原性。

實驗4-1 取1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，加3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液，再滴加SO2水溶液。紅色慢慢變無色。

實驗4-2 取1 mL碘水，加3滴0.5%淀粉溶液，再滴加SO2水溶液。藍(lán)色慢慢變無色。

利用Fe3+、I2證明SO2的還原性是試題中常見的素材，故筆者在教學(xué)中增加了這兩個實驗。但FeCl3溶液由黃色變淺綠色、碘水由褐色變無色的顏色變化比較“模糊”，不利于學(xué)生（特別是后排學(xué)生）觀察到清晰的反應(yīng)現(xiàn)象。以KSCN、淀粉作指示劑，通過提高反應(yīng)前后顏色的對比度促進(jìn)了反應(yīng)現(xiàn)象的清晰呈現(xiàn)。其中實驗4-1中因為生成Fe（SCN）3造成氧化性減弱，紅色褪去較慢（把SO2和Fe3+的方程式寫完，再去觀察，溶液已變無色）。

實驗設(shè)計5 以洗滌劑作指示劑，探究Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)。

在兩支試管中分別取3 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3、NaHCO3溶液，再滴加3滴洗滌劑，輕輕振蕩后向兩支試管中各滴加1 mL 1 mol·L-1的鹽酸。裝NaHCO3的試管泡沫上升快，裝Na2CO3的試管泡沫上升慢。

Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡持續(xù)時間短，不利于學(xué)生觀察。改進(jìn)后，通過洗滌劑產(chǎn)生的泡沫使學(xué)生能“持續(xù)”地觀察和對比，反應(yīng)現(xiàn)象非常明顯。

俗語說：工欲善其事，必先利其器。教師必須用實驗“利器”，觀察反應(yīng)現(xiàn)象收獲“事實”，并以此為載體，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，對化學(xué)知識、反應(yīng)原理進(jìn)行“求是”，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)基本觀念。因此，教師要在教學(xué)過程中尋找規(guī)律、捕捉靈感，積極開發(fā)和設(shè)計出操作簡單、現(xiàn)象清晰的實驗，為化學(xué)教學(xué)提供實驗素材，豐富實驗教學(xué)，讓“觀察與思考”、“活動與探究”真正落實到位。

參考文獻(xiàn)：

[1]張海洋.化學(xué)，我們應(yīng)該教給學(xué)生什么[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（1）：25.

[2]吳俊明.關(guān)于化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)代化的幾個問題（下）[J].化學(xué)教學(xué)，2013，（11）：6.

[3]呂秀麗.使用二氧化碳和pH傳感器進(jìn)行化學(xué)實驗[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（1）：51.

[4]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)1 [M].南京：江蘇教育出版社，2009：54.

[5]王聶海.有關(guān)Na2CO3和NaHCO3溶液鑒別的實驗探究[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（2）：52.

[6]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)2 [M].南京：江蘇教育出版社，2007：32.

利用Fe3+、I2證明SO2的還原性是試題中常見的素材，故筆者在教學(xué)中增加了這兩個實驗。但FeCl3溶液由黃色變淺綠色、碘水由褐色變無色的顏色變化比較“模糊”，不利于學(xué)生（特別是后排學(xué)生）觀察到清晰的反應(yīng)現(xiàn)象。以KSCN、淀粉作指示劑，通過提高反應(yīng)前后顏色的對比度促進(jìn)了反應(yīng)現(xiàn)象的清晰呈現(xiàn)。其中實驗4-1中因為生成Fe（SCN）3造成氧化性減弱，紅色褪去較慢（把SO2和Fe3+的方程式寫完，再去觀察，溶液已變無色）。

實驗設(shè)計5 以洗滌劑作指示劑，探究Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)。

在兩支試管中分別取3 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3、NaHCO3溶液，再滴加3滴洗滌劑，輕輕振蕩后向兩支試管中各滴加1 mL 1 mol·L-1的鹽酸。裝NaHCO3的試管泡沫上升快，裝Na2CO3的試管泡沫上升慢。

Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡持續(xù)時間短，不利于學(xué)生觀察。改進(jìn)后，通過洗滌劑產(chǎn)生的泡沫使學(xué)生能“持續(xù)”地觀察和對比，反應(yīng)現(xiàn)象非常明顯。

俗語說：工欲善其事，必先利其器。教師必須用實驗“利器”，觀察反應(yīng)現(xiàn)象收獲“事實”，并以此為載體，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，對化學(xué)知識、反應(yīng)原理進(jìn)行“求是”，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)基本觀念。因此，教師要在教學(xué)過程中尋找規(guī)律、捕捉靈感，積極開發(fā)和設(shè)計出操作簡單、現(xiàn)象清晰的實驗，為化學(xué)教學(xué)提供實驗素材，豐富實驗教學(xué)，讓“觀察與思考”、“活動與探究”真正落實到位。

參考文獻(xiàn)：

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[5]王聶海.有關(guān)Na2CO3和NaHCO3溶液鑒別的實驗探究[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（2）：52.

[6]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)2 [M].南京：江蘇教育出版社，2007：32.

利用Fe3+、I2證明SO2的還原性是試題中常見的素材，故筆者在教學(xué)中增加了這兩個實驗。但FeCl3溶液由黃色變淺綠色、碘水由褐色變無色的顏色變化比較“模糊”，不利于學(xué)生（特別是后排學(xué)生）觀察到清晰的反應(yīng)現(xiàn)象。以KSCN、淀粉作指示劑，通過提高反應(yīng)前后顏色的對比度促進(jìn)了反應(yīng)現(xiàn)象的清晰呈現(xiàn)。其中實驗4-1中因為生成Fe（SCN）3造成氧化性減弱，紅色褪去較慢（把SO2和Fe3+的方程式寫完，再去觀察，溶液已變無色）。

實驗設(shè)計5 以洗滌劑作指示劑，探究Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)。

在兩支試管中分別取3 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3、NaHCO3溶液，再滴加3滴洗滌劑，輕輕振蕩后向兩支試管中各滴加1 mL 1 mol·L-1的鹽酸。裝NaHCO3的試管泡沫上升快，裝Na2CO3的試管泡沫上升慢。

Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡持續(xù)時間短，不利于學(xué)生觀察。改進(jìn)后，通過洗滌劑產(chǎn)生的泡沫使學(xué)生能“持續(xù)”地觀察和對比，反應(yīng)現(xiàn)象非常明顯。

俗語說：工欲善其事，必先利其器。教師必須用實驗“利器”，觀察反應(yīng)現(xiàn)象收獲“事實”，并以此為載體，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，對化學(xué)知識、反應(yīng)原理進(jìn)行“求是”，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)基本觀念。因此，教師要在教學(xué)過程中尋找規(guī)律、捕捉靈感，積極開發(fā)和設(shè)計出操作簡單、現(xiàn)象清晰的實驗，為化學(xué)教學(xué)提供實驗素材，豐富實驗教學(xué)，讓“觀察與思考”、“活動與探究”真正落實到位。

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[3]呂秀麗.使用二氧化碳和pH傳感器進(jìn)行化學(xué)實驗[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（1）：51.

[4]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)1 [M].南京：江蘇教育出版社，2009：54.

[5]王聶海.有關(guān)Na2CO3和NaHCO3溶液鑒別的實驗探究[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（2）：52.

[6]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)2 [M].南京：江蘇教育出版社，2007：32.