物質(zhì)溶解性比較實驗的新方案

李馬寧　閆帥

摘 要：分組實驗有利于培養(yǎng)學生的化學學科的核心素養(yǎng)，而實驗藥品的安全性與環(huán)保性是決定分組實驗是否具備大規(guī)模推廣的重要依據(jù).為了解決人教版教材中對物質(zhì)的溶解性進行探究的碘、高錳酸鉀、汽油的安全及環(huán)保問題，藥品改用紅糖、松香、酒精，讓學生在安全的實驗環(huán)境下進行分組實驗，既達到了實驗?zāi)康模峙囵B(yǎng)了學生的科學精神與社會責任的核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：溶解性;分組實驗;綠色化學

《義務(wù)教育化學課程標準（2011版）》指出，教師在教學中應(yīng)高度重視和加強實驗教學，應(yīng)根據(jù)學校實際情況合理地選擇實驗形式，有條件的學校盡可能多地為學生提供動手做實驗的機會，在實驗教學中，應(yīng)重視培養(yǎng)學生的實驗安全和環(huán)境保護意識，形成良好的實驗習慣.

人教版九年級化學第九單元溶液課題1溶液的形成實驗9-2，教師通常用作演示實驗，用以說明“同一種物質(zhì)在不同溶劑中的溶解性是不同的，不同的物質(zhì)在統(tǒng)一溶劑中的溶解性也是不同的”.

如果使用紅糖與松香分別替代教材中的碘和高錳酸鉀，實驗的安全性、環(huán)保性能夠得到提升，而且演示實驗也能夠推廣為分組實驗，甚至是家庭實驗，可以有效培養(yǎng)學生的實驗觀察能力、上手操作能力，實驗教學的有效性也會因此得到顯著提升[1].

1 本知識點的教學現(xiàn)狀及問題

本文討論的知識點，是人教版九年級化學第九單元溶液課題1溶液的形成部分的第二個實驗，教材中要求使用1～2粒碘和高錳酸鉀分別溶于5mL水和汽油，大多是教師在講臺上進行演示實驗操作，邊做邊給學生講解，順便提出一些問題，然后讓學生通過觀察實驗步驟和現(xiàn)象來回答問題，進而得出實驗結(jié)論[2].

1.1 演示實驗的不足之處

演示實驗，是初中化學教學中實驗教學的重要手段，初中化學教師在演示實驗教學中依然遵循著理論灌輸教學程序，一五一十地講解每一個實驗操作步驟、實驗現(xiàn)象與實驗結(jié)論，導致初中生依然一直處于被動接受狀態(tài)[3].在實驗過程中，藥品的用量、實驗的過程等引起的實驗結(jié)果的差別，無法在演示實驗中有所體現(xiàn)，導致學生對實驗的感知固化，不利于培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng).演示實驗的普及，是由經(jīng)濟條件、社會發(fā)展等時代背景決定的，現(xiàn)在國家對于教育的投入較高，一般學校均具備變演示實驗為分組實驗的條件.

1.2 碘、高錳酸鉀、汽油的安全性及環(huán)保性

碘單質(zhì)具有毒性和腐蝕性;高錳酸鉀粉末，可致皮膚灼傷[4]，汽油是由多種脂肪烴、環(huán)烷烴和一定量的芳香烴組成的混合物，有很強的揮發(fā)性，能迅速作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使大腦皮質(zhì)的抑制功能失常，引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的麻痹，嚴重者可抽搐及昏迷而死亡，汽油主要以蒸汽形態(tài)經(jīng)呼吸道吸入，也可因液體吸入肺或誤服從消化道吸收，經(jīng)皮膚吸收較少;汽油吸入肺內(nèi)可能會損害肺的上皮細胞，造成肺水腫和吸入性肺炎，高濃度引起呼吸中樞麻痹[5].

由于這三種物質(zhì)的性質(zhì)，以及實驗產(chǎn)物的后續(xù)處理較復雜，在此實驗中，這三種物質(zhì)均不具備推廣為分組實驗的條件.

2 實驗改進方案及優(yōu)點

為解決上述問題、將演示實驗擴展為學生能夠親自動手實踐的分組實驗，特對藥品的選擇進行了改進.使用紅糖與松香替代教材中的碘單質(zhì)和高錳酸鉀，使用95%酒精溶液替代汽油.紅糖，是生活中常用的調(diào)味品，無毒，且廉價易得.松香，目前在市場上在售的主要是脂松香，其主要成分為α-蒎烯[6]，有刺激性氣味，但量小時毒性較低.酒精，是一種易揮發(fā)低毒性的液體，雖然也有刺激性氣味，但同體積的酒精溶液刺激性比汽油小.

實驗效果如下：

左圖是紅糖分別溶于水和酒精的實拍圖，右圖是松香分別溶于酒精和水的實拍圖.從圖中可以看出，紅糖在水中的溶解性顯著強于在酒精中的溶解性，松香在酒精中的溶解性顯著強于在水中的溶解性.物質(zhì)溶解性對比明顯，能夠達到通過實驗說明“同一種物質(zhì)在不同溶劑中的溶解性是不同的，不同的物質(zhì)在統(tǒng)一溶劑中的溶解性也是不同的”這一知識點的目的.

它不僅適合于教師演示，而且也適合學生進行分組實驗，實驗操作與教材所述完全一致，實驗材料安全且環(huán)保，無危險，廉價易得，整個實驗只需2分鐘左右的時間，且效果與教材圖中所展示的類似.

3 總結(jié)和反思

這項實驗改進，將原本有毒性的碘、汽油和具有腐蝕性的高錳酸鉀，更換為常用的紅糖、酒精、無毒的松香，實驗效果與教科書中等同，實驗材料安全且環(huán)保，廉價易得，符合現(xiàn)代主流的綠色化學的觀點;其二，教材中使用的碘、高錳酸鉀、汽油等，清洗起來較為困難，且易造成水污染，而紅糖、松香、酒精等，均無毒無害，不會造成水污染;第三，經(jīng)過這種改進，學生們可以變觀看教師做演示實驗為自己動手的分組實驗，亦可推廣為家庭實驗，有利于培養(yǎng)學生實驗觀察分析總結(jié)的能力，培養(yǎng)學生的實驗探究與創(chuàng)新意識和科學精神與社會責任的核心素養(yǎng).

但值得注意的是，教材中所用物質(zhì)為碘和高錳酸鉀，分別是單質(zhì)和化合物，有利于學生從物質(zhì)分類的角度認識物質(zhì)溶解性，這種功能是松香、紅糖這些混合物所不具備的.然而學生要進行分組實驗甚至家庭實驗，必須選用安全、環(huán)保、對環(huán)境友好的材料，這也是目前初中化學實驗發(fā)展的趨勢.

參考文獻：

[1]張興建.分組實驗在初中化學教學中的實施研究[J].課程教育研究，2019（03）：165.

[2]王華美.初中化學分組實驗教學中學生探究能力培養(yǎng)的研究[J].科學咨詢（教育科研），2019（08）：148.

[3]羅成.新課改下初中化學演示實驗的有效改進策略[J].課程教育研究，2019（35）：155-156.

[4]任艷華.高錳酸鉀粉致皮膚灼傷1例[J].臨床皮膚科雜志，2014，43（12）：715.

[5]閔利，劉麗容，賀思位，淡珊瑚.急性重度汽油中毒1例救治體會[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2019，35（15）：2422-2423.

[6]岡特·魏斯曼，錢慧娟.中國馬尾松脂松香的樹脂酸分析[J].林化科技通訊，1987（01）：21-23.

（收稿日期：2019-10-10）