淺談高中化學(xué)《膠體》學(xué)習(xí)中如何領(lǐng)悟方法提高能力

高李靚潔 修明磊

摘要：化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在與物理學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科的相互滲透中，得到了迅速的發(fā)展，也推動(dòng)了其他學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展.本文從善于利用實(shí)驗(yàn)獲取證據(jù)，基于證據(jù)推理理解知識(shí)、注重宏觀與微觀的結(jié)合、善于打破思維定勢(shì)，透過現(xiàn)象看本質(zhì)三個(gè)方面探討了如何在學(xué)習(xí)高中化學(xué)膠體知識(shí)的同時(shí)，領(lǐng)悟方法，提高能力.

關(guān)鍵詞：膠體 學(xué)習(xí)方法 高中化學(xué)

在化學(xué)科學(xué)漫長(zhǎng)的發(fā)展過程中，不僅積累了豐富的化學(xué)知識(shí)，更積淀了化學(xué)家們認(rèn)識(shí)物質(zhì)、改造物質(zhì)和應(yīng)用物質(zhì)的思想觀點(diǎn)、科學(xué)方法、思維方式等.高中化學(xué)學(xué)習(xí)不僅是化學(xué)知識(shí)的獲得，更要有對(duì)這些思想、觀點(diǎn)、方法的領(lǐng)悟.

膠體知識(shí)是高中化學(xué)必修1的內(nèi)容，從知識(shí)點(diǎn)上看，它包括膠體的本質(zhì)特征、丁達(dá)爾現(xiàn)象、聚沉等膠體的性質(zhì).如何學(xué)好這些知識(shí)，并且在學(xué)習(xí)知識(shí)同時(shí)領(lǐng)悟其中蘊(yùn)含的科學(xué)觀念和思維方法，下面筆者談?wù)勛约涸趯W(xué)習(xí)中的體會(huì).

一、善于利用實(shí)驗(yàn)獲取證據(jù)，基于證據(jù)推理理解知識(shí)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，它起源于實(shí)驗(yàn)又依賴于實(shí)驗(yàn).化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)閷W(xué)生認(rèn)識(shí)元素化合物知識(shí)、學(xué)習(xí)化學(xué)概念和理論提供“事實(shí)證據(jù)”，在膠體學(xué)習(xí)中要善于利用實(shí)驗(yàn)獲取證據(jù)，進(jìn)而基于證據(jù)進(jìn)行推理以達(dá)到對(duì)知識(shí)的理解，而不是機(jī)械記憶.其中在以下內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中可以利用這個(gè)方法.

1.膠體的本質(zhì)特征的學(xué)習(xí).膠體的本質(zhì)特征是分散質(zhì)粒徑介于1nm-100nm之間這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，如果只是機(jī)械地記住結(jié)論，容易產(chǎn)生這樣的困惑：為什么分散質(zhì)粒徑介于1nm-100nm之間就是膠體？這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是如何確立的？確立的依據(jù)是什么？而這些困惑如果不解決，則很難將知識(shí)進(jìn)行靈活運(yùn)用，所以，在膠體本質(zhì)特征的學(xué)習(xí)中需要充分利用實(shí)驗(yàn)獲取證據(jù).

例如，用孔徑為100nm的濾紙分別過濾泥水（濁液）、豆?jié){（膠體）和食鹽水（溶液），然后向盛豆?jié){濾液的燒杯中加入雙縮脲試劑，向盛食鹽水濾液的燒杯中加入硝酸酸化的AgNO3溶液.通過觀察盛豆?jié){濾液的燒杯中出現(xiàn)紫色和盛食鹽水濾液的燒杯中出現(xiàn)白色沉淀這樣的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，推理得出：膠體和溶液的分散質(zhì)粒徑都小于100nm.然后，將孔徑為100nm的濾紙換成孔徑為1nm的半透膜再次分別過濾豆?jié){和食鹽水，同樣向盛豆?jié){濾液的燒杯中加入雙縮脲試劑，向盛食鹽水濾液的燒杯中加入硝酸酸化的AgNO3溶液.通過觀察盛豆?jié){濾液的燒杯中并未出現(xiàn)紫色，而盛食鹽水濾液的燒杯中依然出現(xiàn)白色沉淀這樣的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，推理得出：膠體的分散質(zhì)粒徑大于1nm，而溶液的分散質(zhì)粒徑小于1nm.

將兩次對(duì)比實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，就很容易理解膠體不同于溶液和濁液的本質(zhì)特征是分散質(zhì)粒徑介于1nm-100nm之間.

2.丁達(dá)爾現(xiàn)象的學(xué)習(xí).當(dāng)一束光線透過膠體，從入射光垂直方向可以觀察到出現(xiàn)的一條光亮的“通路”，這種現(xiàn)象叫丁達(dá)爾現(xiàn)象.如果不是親眼看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，很難想象出這個(gè)“光亮的光通路”是什么樣子，而實(shí)驗(yàn)就是解決這個(gè)問題的最好辦法，這個(gè)實(shí)驗(yàn)甚至可以在家中完成.具體實(shí)驗(yàn)過程如下：用激光筆照射淀粉、豆?jié){等膠體，然后同樣的方法分別照射泥水、食鹽水、糖水，觀察現(xiàn)象，進(jìn)行對(duì)比.這樣，通過用可見光照射膠體和溶液、濁液的實(shí)驗(yàn)做對(duì)比，有助于學(xué)生加深對(duì)丁達(dá)爾現(xiàn)象的認(rèn)識(shí).

3.聚沉的學(xué)習(xí).膠體的聚沉是指向膠體中加入電解質(zhì)溶液時(shí)，其中的陽離子或陰離子能中和膠體粒子帶的電荷，從而使分散質(zhì)聚集成較大顆粒而析出的現(xiàn)象.如果沒有恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象做支持，記住膠體聚沉的定義是比較困難的.此時(shí)，如果能夠借助一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行類比，則會(huì)容易得多.

例如，可以進(jìn)行模擬“鹵水點(diǎn)豆腐”實(shí)驗(yàn)：向豆?jié){里加入氯化鎂或硫酸鈣溶液，可以觀察到豆?jié){里有沉淀樣的物質(zhì)析出.然后將這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的“豆?jié){”“氯化鎂或硫酸鈣溶液”和“沉淀樣物質(zhì)析出”分別類比膠體聚沉定義中的“膠體”“電解質(zhì)溶液”和“較大顆粒而析出”，有了具體的實(shí)驗(yàn)事實(shí)支撐，則聚沉的理解就容易多了.

二、學(xué)習(xí)過程中注重宏觀與微觀的結(jié)合

化學(xué)的鮮明特點(diǎn)之一是從微觀角度揭示物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化的本質(zhì).因此，學(xué)習(xí)化學(xué)要樹立微觀概念，善于把宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)聯(lián)系起來，學(xué)會(huì)從宏觀和微觀相結(jié)合的視角去分析問題和解決問題.

例如，膠體的丁達(dá)爾現(xiàn)象、聚沉等是我們的眼睛能夠直接看到的宏觀現(xiàn)象，而膠體的分散質(zhì)粒徑介于1nm-100nm之間則是微觀本質(zhì).二者之間并不是互相獨(dú)立的，相反，宏觀現(xiàn)象和微觀本質(zhì)之間有著必然的聯(lián)系.具體表現(xiàn)在：一方面，膠體之所以具有丁達(dá)爾現(xiàn)象、聚沉、電泳等宏觀性質(zhì)，根本原因就在于其分散質(zhì)粒徑介于1nm-100nm之間這一微觀本質(zhì)，換句話說，膠體的性質(zhì)是其微觀本質(zhì)的宏觀表現(xiàn);另一方面，膠體不同于溶液、濁液的本質(zhì)區(qū)別是其分散質(zhì)粒徑的大小，制備膠體的本質(zhì)依據(jù)就是想辦法控制分散質(zhì)粒徑的大小范圍在1nm-100nm之間，也就是說膠體的本質(zhì)特征是其制備方法的依據(jù).

認(rèn)識(shí)到膠體的宏觀現(xiàn)象與微觀實(shí)質(zhì)之間的關(guān)系，有助于增進(jìn)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的有機(jī)聯(lián)系，使知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系不再零散，而相互聯(lián)系的知識(shí)有助于在解決問題時(shí)靈活提取和運(yùn)用.

三、善于打破思維定勢(shì)，透過現(xiàn)象看本質(zhì)

受傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的影響，氯化鈉可以配成溶液，氯化銀是沉淀，這些觀點(diǎn)在學(xué)生心中可以說是根深蒂固的.而實(shí)際上，只要控制分散質(zhì)粒徑介于1nm-100nm之間，也可以制備出氯化鈉膠體和氯化銀膠體.

例如，向2mL-3mL的無水乙醇中加入一滴飽和食鹽水，充分震蕩，可以得到氯化鈉膠體;而向質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%的NaCl溶液中緩慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%的AgNO3溶液，則可以制備出氯化銀膠體.這是為什么呢？還是要回到膠體本質(zhì)特征的認(rèn)識(shí)上，膠體的本質(zhì)特征是分散質(zhì)粒徑在1nm-100nm之間，也就是說，如果能夠保證分散質(zhì)的粒徑落在1nm-100nm之間，那么溶液可以制成膠體，濁液也可以制成膠體.

又如，教材或習(xí)題中經(jīng)常將豆?jié){和淀粉作為膠體的典型代表來使用，所以我們也習(xí)慣于想當(dāng)然地認(rèn)為豆?jié){和淀粉有丁達(dá)爾現(xiàn)象，但是實(shí)驗(yàn)證明新鮮豆?jié){和濃度過高的淀粉并無明顯的丁達(dá)爾現(xiàn)象，以下是關(guān)于豆?jié){和淀粉丁達(dá)爾現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)探究.

1.豆?jié){丁達(dá)爾現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)探究.

（1）實(shí)驗(yàn)藥品和儀器：新鮮豆?jié){、蒸餾水、燒杯、量筒、玻璃棒、激光筆.

（2）實(shí)驗(yàn)過程：

①不同稀釋比例豆?jié){的配制.

量取新鮮豆?jié){50 mL于容積為100 mL燒杯中，加入50 mL蒸餾水稀釋，配制成稀釋比為1∶1的豆?jié){溶液，依次將豆?jié){和蒸餾水按照1∶4、1∶10、1∶50、1∶100、1∶200、1∶500、1∶1000的比例進(jìn)行稀釋，得到不同濃度的豆?jié){.

②丁達(dá)爾現(xiàn)象的測(cè)試.

用激光筆照射不同稀釋比例的豆?jié){，在垂直入射光方向觀察光路照射情況，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;通過觀察豆?jié){的外觀狀態(tài)及光路的清晰程度對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行評(píng)估.

（3）結(jié)果與討論：

圖1為不同稀釋比例下用激光筆照射豆?jié){的情況.從圖1a中可以看出，純豆?jié){用激光筆照射無光路出現(xiàn);圖1b、c、d分別為稀釋比1∶4、1∶10、1∶50時(shí)的豆?jié){，可以看出依然無明顯的光路出現(xiàn);從圖1e可以看出，當(dāng)稀釋比例達(dá)到1∶100時(shí)，用激光筆照射出現(xiàn)一半的光路;繼續(xù)增大稀釋比至1∶150、1∶200、1∶500時(shí)，如圖1f、g、h所示，可觀察到燒杯中出現(xiàn)清晰明亮的光路;從圖i中可以看出，當(dāng)繼續(xù)增大稀釋比至1∶1000時(shí)，用激光筆照射依然可觀察到清晰的光路，但此時(shí)豆?jié){的外觀特征已變得不明顯.由上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，稀釋比例對(duì)豆?jié){的丁達(dá)爾現(xiàn)象有一定的影響.

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，當(dāng)稀釋比例低于1∶150時(shí)，豆?jié){的丁達(dá)爾現(xiàn)象不明顯;稀釋比例達(dá)到1∶150時(shí)，用光照射豆?jié){開始出現(xiàn)清晰的光路;1∶200時(shí)，丁達(dá)爾現(xiàn)象明顯.隨著稀釋比例的增加，光路逐漸清晰明亮，當(dāng)稀釋比例達(dá)到1∶1000時(shí)，豆?jié){的丁達(dá)爾現(xiàn)象依舊明顯，但此時(shí)豆?jié){的外觀特征已變得不明顯.

2.淀粉丁達(dá)爾現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)探究.

（1）實(shí)驗(yàn)藥品和儀器：可溶性淀粉、蒸餾水、托盤天平、燒杯、量筒、玻璃棒、激光筆.

（2）實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)驗(yàn)過程基本與探究豆?jié){的丁達(dá)爾效應(yīng)相同，不同之處在于分別配制1∶2、1∶10、1∶50、1∶100、1∶300、1∶500、1∶1000、1∶2000的淀粉與水混合物（以下簡(jiǎn)稱“混合物”）.

（3）結(jié)果與討論：圖2為不同稀釋比例下用激光筆照射淀粉與水混合物的情況.從圖2a、b中可以看出，當(dāng)稀釋比為1∶2、1∶10時(shí)，得到的混合物用激光筆照射無光路出現(xiàn);當(dāng)稀釋比為1∶50、1∶100、1∶300、1∶400時(shí)，如圖2c、d、e、f所示，用激光筆照射出現(xiàn)一半光路;從圖2g可以看出，當(dāng)稀釋比例達(dá)到1∶500時(shí)，用激光筆照射出現(xiàn)一條清晰的光路;繼續(xù)增大稀釋比至1∶1000時(shí)，如圖2h所示，可觀察到燒杯中出現(xiàn)清晰明亮的光路;從圖2i中可以看出，當(dāng)繼續(xù)增大稀釋比至1∶2000時(shí)，用激光筆照射出現(xiàn)的光路變得不清晰，此時(shí)混合物因?yàn)闈舛冗^低，也難以從外觀上進(jìn)行辨別.由上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，稀釋比例對(duì)淀粉的丁達(dá)爾現(xiàn)象有一定的影響.

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，當(dāng)稀釋比例達(dá)到1∶500時(shí)，用光照射淀粉混合物開始出現(xiàn)清晰的光路，隨著稀釋比例的增加，光路逐漸清晰明亮，丁達(dá)爾現(xiàn)象逐漸明顯，當(dāng)稀釋比例達(dá)到1∶2000時(shí)，光路又開始變?nèi)?，而且從外觀特征上看不出是淀粉混合物.

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，豆?jié){的稀釋比例在1∶200到1∶500之間時(shí)丁達(dá)爾現(xiàn)象明顯，淀粉的稀釋比例1∶500到1∶1000之間丁達(dá)爾現(xiàn)象明顯，而并非任意濃度的豆?jié){和淀粉都有丁達(dá)爾現(xiàn)象.

以上事實(shí)告訴我們：化學(xué)的學(xué)習(xí)不能浮于表面，要具有探究精神，善于打破思維定勢(shì)，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，這樣才能真正領(lǐng)悟化學(xué)科學(xué)的魅力，提高解決問題的綜合能力.

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