汲取生產(chǎn)生活素材開發(fā)化學實驗的研究

李德前 石磊

摘要：為了豐富初中化學實驗課程，提高實驗教學效益，汲取了生產(chǎn)生活中的素材，精心設計了草木灰除垢、銀元水殺菌、燒烤燃料選擇、波爾多液探析、炸彈糖成分驗證、電石與水反應、火燒水澆石灰石、碳酸氫銨分解8個探究實驗。這些案例具有較強的科學性、趣味性、實用性、探究性及良好的可借鑒性。將實驗案例運用于教學，能激發(fā)學生探究欲望、啟迪學生科學思維、培養(yǎng)學生學以致用的能力。

關鍵詞：生產(chǎn)生活素材；化學實驗；實驗設計

文章編號：1005–6629（2016）8–0043–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

《義務教育化學課程標準（2011年版）》明確指出，教師要善于發(fā)掘日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的學習素材，設計適合學生動手操作的實踐活動[1]。

筆者在多年的初中化學教學中，一直注重聯(lián)系實際，重視化學實驗，并從生產(chǎn)生活中開發(fā)出一些趣味性、實用性和實踐性較強的實驗教學資源[2]，既能用作課堂實驗，又能用于課外探究活動，還可以改造成紙筆測試實驗題。下面舉例說明實驗教學資源的開發(fā)及實驗教學案例的設計。

1 從生活經(jīng)驗中挖掘實驗教學資源

化學教學要促進學生養(yǎng)成用化學視角觀察生活的良好習慣，使課堂內(nèi)外連成一體，充分體現(xiàn)“生活充滿化學、化學服務生活”的理念。要引導學生從生活經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)化學問題，并運用實驗手段解決實際問題，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

案例1 草木灰可以洗滌油污

[生活經(jīng)驗]《禮記·內(nèi)則篇》中記載“冠帶垢，和（huò）灰清漱；衣裳垢，和灰清浣”。目前，一些偏遠的農(nóng)村地區(qū)仍用草木灰清除灶臺上的油垢。

[提出猜想]碳酸鈉能洗滌油污，草木灰浸出液里可能含有像碳酸鈉那樣的堿性物質；考慮到農(nóng)作物的秸稈可用作鉀肥，因此草木灰中可能含有碳酸鉀。

[信息鋪墊]

①很多金屬化合物在灼燒時其火焰會呈現(xiàn)各種特殊的顏色，如鈣-磚紅色、鉀-紫色、銅-綠色。

②碳酸氫鉀在100℃時分解為碳酸鉀、水和二氧化碳。

[實驗過程]

[問題交流]

①草木灰中不可能含有碳酸氫鉀、氫氧化鉀，請分別用化學方程式表示原因。

②為什么碳酸鈉與碳酸鉀的化學性質相似？

③我國古代紡織常用KOH作漂洗劑，生產(chǎn)方法是將生石灰與水、草木灰按一定比例混合，經(jīng)攪拌、過濾等一系列工序而制得。請寫出有關反應的化學方程式。

本探究活動理論結合實驗，探討了堿性碳酸鹽可以用作洗滌劑的系列問題，倡導了生活節(jié)儉、廢物再生的美德。

需要說明的是，在設計的實驗報告上要預留適當?shù)目瞻祝ㄈ绨咐?），以便于學生手腦并用。

案例2 銀元水能消毒殺菌

[生活經(jīng)驗]小時候常得結膜炎（俗稱紅眼?。瑓s很少看醫(yī)生，一方面是家里經(jīng)濟困難，另一方面是老師的祖母會用偏方治療。她老人家借來一塊銀元，放在瓦罐里，加水煮沸，然后用冷卻的銀元水滴眼、洗眼，結膜炎很快治愈。

[信息鋪墊]

①Ag+極易吸附菌體中的蛋白酶，使其喪失活性；Ag+濃度達到2×10-13 mg/L，即可殺滅水中大部分細菌[4]。

②銀元表面一般附著少許Ag2S，Ag2S在水中會有少許溶解，從而解離出Ag+。

③其他條件相同時溶液中離子濃度越大，其電導率越大（導電能力越強）。

[實驗步驟]

①在小燒杯中倒入約30mL自來水，用傳感器測得室溫下自來水的電導率約為1.389ms/cm。

②將一塊普通的銀元放入小燒杯中，加水煮沸3～4min，冷卻至室溫，測得水的電導率約為2.300ms/cm。

[實驗結論]水的電導率增加，說明銀元在熱水中解離出較多的自由移動的離子。

[問題交流]

①本實驗中能否用鹽酸檢驗Ag+的存在？

②現(xiàn)代醫(yī)療中仍用硝酸銀藥液治療眼炎、燒傷感染等。保存硝酸銀藥液必須遮光、密閉，據(jù)此寫出硝酸銀的化學性質。

本實驗較好地破解了傳統(tǒng)偏方中蘊含的科學道理，幫助學生進一步了解Ag+的殺菌作用，并為勞動人民的聰明才智而感到驕傲和自豪。

2 從鄉(xiāng)土資源中開發(fā)實驗探究案例

鄉(xiāng)土、鄉(xiāng)俗都是取之不盡的教育資源[5]。從鄉(xiāng)土資源中開發(fā)化學實驗素材，能彌補課本實驗的不足，使化學教學充滿趣味性、知識性、情感性和實用性。尤其在實驗過程中，能培養(yǎng)學生熱愛家鄉(xiāng)的情感，激發(fā)學生傳承當?shù)匚镔|文化的歷史使命。

案例3 烤羊肉使用木炭而不用煤炭或木柴

[鄉(xiāng)土資源]徐州城鄉(xiāng)各處多有羊肉燒烤店，炭火羊肉串四季飄香。該飲食文化中蘊含著許多化學知識，如烤羊肉使用木炭而不用煤炭或木柴。

[信息鋪墊]用來烤羊肉的燃料應該是清潔能源，而且燃燒時沒有明火、不冒煙。

[實驗步驟]

①截取鐵質易拉罐的中下部，并在底部打孔7～8個，制成簡易的煤炭爐。

②按圖1連接好實驗裝置，引燃木炭，加熱燒杯。觀察到木炭燃燒發(fā)紅光，沒有明火。稍后用濾紙擦拭燒杯底部，沒有黑色污跡。

③將木炭分別換成木柴、煤炭，加熱燒杯。發(fā)現(xiàn)木柴燃燒冒煙、有明火；煤炭燃燒冒煙、產(chǎn)生刺鼻氣味。燒杯底部均被熏黑。

[實驗結論]

①木炭燃燒沒有明火，熱輻射能使羊肉均勻受熱，不會被烤焦。木炭燃燒不冒煙，羊肉不會被熏黑。

②木柴、煤炭燃燒產(chǎn)生明火、冒煙，羊肉容易被烤糊、熏黑。

[問題交流]燒烤店里，烤羊肉的木炭爐中有時會冒出火焰，請你推測可能的原因。

上述案例，能使學生從司空見慣的飲食文化中進一步認識燃燒反應、了解燃燒現(xiàn)象，并從鄉(xiāng)土生活中感受化學的魅力。

案例4 蘋果表面附著的淡藍色固體成分

[鄉(xiāng)土資源]徐州盛產(chǎn)蘋果，尤其是大沙河蘋果全國馳名。為預防干腐病等，常用無機農(nóng)藥波爾多液噴灑蘋果樹；有的蘋果采摘后，其表面會附著少許淡藍色的固體。

[信息鋪墊]配制波爾多液時，要將硫酸銅溶液慢慢倒入過量石灰乳中，并不斷攪拌，發(fā)生的反應主要是：4CuSO4+3Ca（OH）2=[Cu（OH）2]3·CuSO4↓+3CaSO4[6]，其中[Cu（OH）2]3·CuSO4叫堿式硫酸銅，是“CuSO4”與“Ca（OH）2”的復合物（仍是純凈物）。

[提出猜想]因為堿式硫酸銅是不溶于水的藍色沉淀，因此蘋果表面淡藍色固體中可能含有堿式硫酸銅。由于配制波爾多液時氫氧化鈣過量，因此淡藍色固體中還可能含有碳酸鈣，不可能含有硫酸銅。

[實驗過程]

[問題交流]

（1）上述實驗操作②中的稀鹽酸能否用稀硫酸代替？

（2）配制波爾多液時為什么石灰乳要過量？

上述實驗探究活動增進了學生對波爾多液的了解，提高了運用化學基礎知識和實驗基本技能解決身邊問題的能力。

3 從社會熱點中提煉實驗教學素材

中學生尤其要關注社會發(fā)展，了解社會熱點，從而增強社會實踐能力，發(fā)展未來公民所必需的基本素養(yǎng)?；瘜W教師要善于從社會熱點中提煉化學實驗教學資源，使實驗教學深入生活、走向社會，從而培養(yǎng)學生關心時政的情感態(tài)度，提高學生的實驗能力，增強學生的科學風險意識。

案例5 “火燒水澆”會破壞石灰?guī)r的結構

[社會熱點]“5·12”汶川大地震發(fā)生時，一列運送燃油的火車正好運行在寶成鐵路109號隧道中。強震導致列車脫軌，并引燃燃油，突發(fā)大火，救援人員歷時48h才將烈火撲滅?！盎馃疂病笔沟脠怨痰氖?guī)r隧道徹底報廢，這段鐵路線也只好重新選址鋪設[7]。

[提出猜想]石灰石在煅燒、澆水后會發(fā)生化學變化；產(chǎn)生的新物質不再具有堅硬、不溶的性質，從而失去承重能力。

[實驗過程]

①取兩塊外形、質地、硬度相同的石灰石，一塊用錘擊打，發(fā)現(xiàn)不易破碎。然后將其投入水中，完全不溶。這說明石灰石具有堅硬、難溶的物理性質。

②點燃酒精噴燈，加熱另一塊石灰石，灼燒2～3min。停止加熱后冷卻至室溫，用錘輕輕敲打，固體立刻破碎。這說明堅硬的石灰石被高溫灼燒后變成了質地疏松的物質（氧化鈣）。

③將上一步破碎的固體放入水中，固體進一步“粉身碎骨”（變成氫氧化鈣），并放出熱量。

[問題交流]

①圓明園中的漢白玉建筑為什么會被大火燒毀？

②在沒有火藥的古代，人們利用石灰?guī)r受熱酥裂、遇水粉碎的原理興修水利、開鑿古道。請寫出有關反應的化學方程式。

上述實驗設計，能加深學生對碳酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣的認識，喚起他們關心社會、關注生活、學好化學、用好化學的意識。

案例6 ?；贰半娛钡男再|與變化

[新聞背景] 2015年8月12日，天津瑞海公司的危險品倉庫因為硝化棉自燃引爆硝酸銨，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。當時倉庫內(nèi)還存有大量的電石，若用水撲救則會引發(fā)二次災難[8]。

[信息鋪墊]

①電石的主要成分為碳化鈣（CaC2）。

②電石能與水反應，生成一種白色固體和一種易燃氣體。

[提出猜想]根據(jù)電石及水的組成可知，兩者反應生成的白色固體可能是氫氧化鈣或碳酸鈣；反應生成的易燃氣體可能是氫氣、甲烷或乙炔（C2H2）。

[實驗過程]

[問題交流]

①電石與水反應生成的固體中，為什么沒有氧化鈣？

②電石能在大雨中持續(xù)燃燒，說明電石與水反應伴隨怎樣的能量變化？寫出電石與水反應的化學方程式。

③保存和運輸電石時需要注意哪些事項？

本案例探究了危險化學品電石的性質及其變化，有助于學生樹立理性的科學風險態(tài)度，增強學生的安全意識和自我保護能力。

4 從身邊的物質中發(fā)掘實驗教學資源

基于身邊的化學物質開發(fā)實驗教學資源，可以培養(yǎng)學生的“物質觀”，促進學生認識物質的兩面性，深化課本基礎知識和化學實驗技能；借助化學實驗關注生產(chǎn)生活中常見物質或化學現(xiàn)象，能使化學教學體現(xiàn)學科特點、提升實踐價值。

案例7 “深水炸彈糖”成分的驗證

[問題背景]很多學校門口的小賣部里都有“深水炸彈糖”出售。將深水炸彈糖放入水中，固體在水中上下翻滾、溶解，并異?？焖俚叵蛩闹芊懦鰵怏w，給人以“炸”的感覺，從而產(chǎn)生強烈的視覺沖擊。

[信息鋪墊]

①深水炸彈糖的主要成分是蔗糖、小蘇打、檸檬酸、香精等。

②檸檬酸、蔗糖、香精屬于有機物，易溶于酒精；小蘇打不溶于酒精。

[實驗過程]

①取少許炸彈糖放入水中，將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中，很快變渾濁，說明產(chǎn)生了二氧化碳氣體，進而說明炸彈糖中含有酸和碳酸鹽。

②取少許炸彈糖，加入足量的酒精，充分攪拌后過濾（若濾液有色可用活性炭吸附）。向濾液里滴加石蕊試液（或加入鎂帶），溶液變?yōu)榧t色（或鎂帶表面冒氣泡），說明炸彈糖中含有檸檬酸。向濾渣中加入稀鹽酸，冒氣泡，說明炸彈糖中含有小蘇打。

[問題交流]

①深水炸彈糖包裝袋上標注的保存方式是低溫、防潮，這是為什么？

②課后通過查閱資料思考，能否用加熱炸彈糖的方法證明炸彈糖中含有小蘇打？

本實驗是在有干擾的情況下檢驗物質的存在，能培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，深化酸、堿、鹽和有機物的概念，引領學生體驗化學實驗的樂趣。

案例8 碳酸氫銨能作食品膨松劑嗎

[問題背景]吃油條或桃酥時，可能會聞到氨臭味，難道是用碳酸氫銨發(fā)的面？

[信息鋪墊]氨氣、水蒸氣和二氧化碳均是人體代謝的產(chǎn)物，對人體一般無不良影響。

[實驗步驟]

①按圖2連接好實驗裝置，確保裝置氣密性良好。

②點燃酒精燈，加熱碳酸氫銨，觀察到白色固體很快消失，試管內(nèi)壁出現(xiàn)大量水珠，澄清石灰水變渾濁，滴有酚酞的蒸餾水變?yōu)榧t色。說明碳酸氫銨受熱完全分解，分解產(chǎn)物是水蒸氣、二氧化碳和氨氣。

[實驗結論]碳酸氫銨受熱后會很快放出大量的氣體，能使食品快速膨脹。綜上可知，碳酸氫銨能做食品膨松劑。

[問題交流]

①為什么水蒸食品（如饅頭、包子等）不宜用碳酸氫銨作膨松劑？

②能否使用化肥碳酸氫銨代替食品添加劑碳酸氫銨？

上述實驗案例探討了碳酸氫銨的性質及變化，引導學生學習運用化學實驗解釋身邊的化學現(xiàn)象，有助于學生形成合理使用化學物質的良好習慣。

5 結束語

從生產(chǎn)生活中開發(fā)實驗教學資源必須立足于課標、緊扣教材；實驗方案必須科學簡潔、安全環(huán)保；實驗過程要突出主體、引發(fā)興趣；問題設置應該難易適中、面向全體。對于實驗探究活動可以略超課本、適度鋪墊，使學生“跳一跳就能摘到桃子”。

將開發(fā)的實驗資源應用于化學教學，能夠提高學生的動手能力和學科素養(yǎng)，激發(fā)學生學習化學的好奇心，促進學生對實驗探究的體驗，增強學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

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[8]楊櫟.誰對誰錯？天津港大爆炸用水滅火引質疑[EB/OL]. http：//news.uschinapress.com/2015/0813/1033069. shtml.2015-08-13/2016-02-06.