對初中化學(xué)“飽和溶液”實驗的再優(yōu)化與思考

龔虎 姜跟華

摘要：“飽和溶液”實驗是進(jìn)行“飽和溶液”高效教學(xué)的重要基礎(chǔ)，作者在其他教師改進(jìn)的基礎(chǔ)上，對實驗再進(jìn)行優(yōu)化，取得了較好的實驗效果。并在優(yōu)化實驗的基礎(chǔ)上積極思考，不斷促進(jìn)自己進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：飽和溶液;再優(yōu)化;思考

文章編號：1008-0546（2020）02-0078-02 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.024

一、問題的提出

人教版九年級化學(xué)有關(guān)“飽和溶液”（下冊第33頁）的教學(xué)中，安排了氯化鈉溶于水的實驗9-5和硝酸鉀溶于水的實驗9-6，希望通過這兩個實驗來幫助學(xué)生建立“飽和溶液”和“不飽和溶液”的概念，并總結(jié)在一般情況下飽和溶液與不飽和溶液之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系以及結(jié)晶的方法，因此這兩個實驗是“飽和溶液”高效教學(xué)的重要基礎(chǔ)。然而筆者在實驗教學(xué)時卻發(fā)現(xiàn)：（1）實驗較多，形成的溶液太多，干擾大;（2）時間太長，幾乎要花三十幾分鐘，不利于課堂的深入教學(xué);（3）個別操作難成功，在20mL水中第一次加5g硝酸鉀，很難觀察到完全溶解（例如7min內(nèi)還有未溶）。為了完成教學(xué)任務(wù)，筆者多年來都以講實驗代替做實驗，給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來了極大困惑，也給自己帶來了內(nèi)疚感。為此筆者對該實驗進(jìn)行研究改進(jìn)，取得了較好的實驗效果，希望與各位讀者分享。

二、相關(guān)的研究

筆者通過中國知網(wǎng)和百度學(xué)術(shù)等數(shù)據(jù)庫，以“飽和溶液實驗”為關(guān)鍵詞，查閱到對飽和溶液實驗進(jìn)行改進(jìn)的文獻(xiàn)有3篇。劉丹在40mL水中分三次分別加入5g硝酸鉀，當(dāng)?shù)谌斡邢跛徕浳慈軙r，均勻分為兩等分，其中一份加入10mL水，另一份加熱，然后冷卻。黃華玲在20mL水中依次加入硝酸鉀（每次5g硝酸鉀，直到連續(xù)兩次有不溶），第二次有未溶時也均勻分為兩等分，分別加水和加熱冷卻。賴水福取20mL水后加入5g硝酸鉀，等溶解后再加5g硝酸鉀，加熱，等溶解后再加入5g硝酸鉀，冷卻，加入15mL水。

這些研究者為了節(jié)約實驗時間，都刪減了氯化鈉溶于水的實驗，然而改進(jìn)后的實驗效果又如何呢？這引起了筆者的興趣，決定用這些方法進(jìn)行實驗驗證（硝酸鉀進(jìn)行研磨處理），發(fā)現(xiàn)了一些問題（如表1），認(rèn)為該實驗還有再優(yōu)化的必要。

三、實驗再優(yōu)化

1.實驗探究

筆者在室溫24°C下，分別取20mL水，分別加入1 g、2g、3g、4g硝酸鉀（硝酸鉀進(jìn)行研磨處理），記錄完全溶解所需時間如表2。

實驗結(jié)論：①硝酸鉀溶于水吸熱，硝酸鉀質(zhì)量越大，溶液溫度降的越低;②第一次20mL水中溶解2g硝酸鉀為佳。

2.實驗再優(yōu)化

（1）實驗用品：硝酸鉀、水、酒精燈、三角架、石棉網(wǎng)、100mL燒杯、500mL燒杯、玻璃棒等。

（2）實驗步驟

在100mL燒杯中加入20mL水，然后具體實驗步驟如表3所示。

實驗優(yōu)點：實驗用時較短（10min以內(nèi)，筆者用時約7min）;現(xiàn)象明顯;教學(xué)方便

四、教學(xué)建議

1.實驗準(zhǔn)備工作要充分，例如20mL水可以先量取放入100mL燒杯中;大燒杯中預(yù)先取半燒杯的自來水;三份不同質(zhì)量的硝酸鉀要用紙包好，并做好標(biāo)記。

2.硝酸鉀要進(jìn)行研磨處理;熱的硝酸鉀溶液要用冷水冷卻結(jié)晶;

3.在進(jìn)行實驗教學(xué)時，可將上面表3投影在大屏幕上或打印給學(xué)生，方便學(xué)生進(jìn)行對比分析和歸納總結(jié)，避免目的不明確，對學(xué)生造成干擾。

五、實驗優(yōu)化后的思考

1.一個實驗?zāi)芊駶M足教學(xué)需要？

刪減了氯化鈉溶于水的實驗，可以節(jié)約12min左右，提高了課堂效率。那只通過一個實驗?zāi)芊駶M足我們的課堂教學(xué)需要呢？引起了筆者的深思，隨即筆者找了8位同事一起探討，獲得了肯定的結(jié)論。例如表3中步驟1和2對比，可以說明一定量水中不能無限制地溶解硝酸鉀，幫助學(xué)生形成“飽和溶液”和“不飽和溶液”的概念;步驟3和6指明了溫度和溶劑量對“飽和溶液”和“不飽和溶液”概念的重要意義;步驟5可以幫助學(xué)生體驗結(jié)晶的過程和明確一種結(jié)晶方法;步驟1和2、2和3、4和5、5和6可以歸納出飽和溶液與不飽和溶液之間轉(zhuǎn)化的一般方法等等。

2.為什么在室溫下20mL水難以快速溶解5g硝酸鉀呢？

硝酸鉀的溶解度隨溫度的升高而增大，屬于易溶物質(zhì)。筆者查詢到硝酸鉀在100°C和20°C的溶解度分別為20.9g、31.6g，可知該“室溫”指20°C左右。然而使用人教版化學(xué)的地區(qū)，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，應(yīng)該在每年的2月份或3月初才能進(jìn)行“飽和溶液”的教學(xué)，而這時候氣溫應(yīng)該在10°C左右（例如筆者無錫地區(qū)），根本沒有達(dá)到20°C（個別地區(qū)除外）;筆者還在實驗探究中發(fā)現(xiàn)，5g硝酸鉀溶于20mL水中，溶液溫度下降明顯，可以下降10°C左右（筆者在室溫24°C下所測），這時只有當(dāng)溶液溫度慢慢恢復(fù)到室溫，硝酸鉀才能在此過程中慢慢溶解;同時有些硝酸鉀顆粒有點大，不利于溶解。這些因素的疊加，最終導(dǎo)致20mL水難以快速溶解5g硝酸鉀。

3.還有哪些物質(zhì)溶于水溫度降低呢？

到目前為止，筆者知道了硝酸銨和硝酸鉀溶于水溫度降低，那還有什么物質(zhì)溶于水溫度降低呢？引起了筆者的興趣，隨即筆者到實驗室找了些可溶性鹽進(jìn)行實驗，又發(fā)現(xiàn)了三種物質(zhì)：NANO3、NH4C1和KCl。那還有嗎？筆者不可能做太多的化學(xué)實驗去尋找，為此查閱了大量文獻(xiàn)，最終在文獻(xiàn)中找到了答案，常用的制冷劑有：KSCN、NH4SCN、CaCl2、（NH4）2CO3、NaSO4·10H2O等。同時還知道了致冷的最低溫度，例如，在室溫15°C100g水中加入100g硝酸銨最低溫度為-12°C，加入16g硝酸鉀為5°C等等。如果將這些鹽分別混合溶于水，致冷的最低溫度會更低，有興趣的讀者可以去查閱文獻(xiàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。