初中化學(xué)“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)優(yōu)化思考

張歡

【內(nèi)容摘要】在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要著重幫助學(xué)生了解相關(guān)概念與實(shí)驗(yàn)原理，培養(yǎng)他們?cè)诨瘜W(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)過程中的操作、思考以及觀察能力。就“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)而言，其所應(yīng)用的原理主要是物質(zhì)的相互溶解性，以及硝酸鉀在加熱后溶解性的變化。在此實(shí)驗(yàn)流程中，教師要著重引發(fā)學(xué)生思考，讓他們通過觀察和實(shí)際操作，得出區(qū)分飽和溶液與不飽和溶液的實(shí)驗(yàn)依據(jù)?；诖耍恼略诿鞔_“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)相關(guān)流程的基礎(chǔ)上，嘗試提出幾點(diǎn)對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化策略。

【關(guān)鍵詞】溶解性 ?飽和溶液 ?學(xué)生觀察

在初中化學(xué)教學(xué)中，會(huì)遇到很多化學(xué)概念和實(shí)驗(yàn)，對(duì)此，教師要注意優(yōu)化課堂引入的方式方法，要以幫助學(xué)生更好地了解常見化學(xué)物質(zhì)及相關(guān)知識(shí)為目的。就初中化學(xué)“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)而言，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕菫橐搿拔镔|(zhì)的溶解性質(zhì)”這一知識(shí)，讓學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)和親身實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)物質(zhì)的組成與性質(zhì)相關(guān)知識(shí)。對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的開展而言，教師有必要進(jìn)一步優(yōu)化示范和實(shí)驗(yàn)講解過程，以便引導(dǎo)學(xué)生更好地理解與掌握相關(guān)概念。

一、初中化學(xué)“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)流程

飽和溶液與不飽和溶液這兩個(gè)概念，是初中階段的重要化學(xué)概念，通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生區(qū)分兩種溶液，明確兩種溶液的性質(zhì)，可以為學(xué)生今后化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

1.設(shè)計(jì)問題導(dǎo)入，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在剛接觸“飽和溶液”這個(gè)實(shí)驗(yàn)概念時(shí)，學(xué)生大都不清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，因而，教師就要給學(xué)生布置預(yù)習(xí)作業(yè)，讓他們事先預(yù)習(xí)課本內(nèi)容，了解“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)中所需要的藥品和實(shí)驗(yàn)儀器，并自主思考怎樣制作飽和溶液、所制作的溶液涉及了哪些化學(xué)知識(shí)等教學(xué)問題。

（1）問題導(dǎo)入

就“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)的問題導(dǎo)入環(huán)節(jié)而言，筆者認(rèn)為，我們所設(shè)計(jì)的導(dǎo)入問題需要具備激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、引出實(shí)驗(yàn)過程的作用，基于此，筆者設(shè)置了一系列啟發(fā)式的引入問題，著重引發(fā)學(xué)生的自主思考，如表1所示：

（2）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在實(shí)驗(yàn)開始前，教師要讓學(xué)生充分明確“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的。筆者認(rèn)為，就“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)及知識(shí)講解而言，我們主要需解決兩個(gè)方面的問題，這也是實(shí)驗(yàn)的目的所在，如表2所示：

同時(shí)，我們要引導(dǎo)學(xué)生思考溶液中溶質(zhì)和溶劑的關(guān)系，讓他們帶著學(xué)習(xí)問題觀看實(shí)驗(yàn)的演示過程，從而進(jìn)一步思考實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)所涉及的化學(xué)知識(shí)。

2.演示實(shí)驗(yàn)過程

在進(jìn)行“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)演示前，教師首先要向?qū)W生提問，“實(shí)驗(yàn)中涉及哪些藥品和實(shí)驗(yàn)儀器呢？”并根據(jù)學(xué)生的回答來檢驗(yàn)他們的預(yù)習(xí)成果。一般而言，該實(shí)驗(yàn)需要用到純水、硝酸鉀、酒精燈、玻璃棒、石棉網(wǎng)等，我們使用細(xì)口瓶裝液體藥品純水，廣口瓶裝固體藥品硝酸鉀，溶解操作在燒杯中進(jìn)行，用玻璃棒攪拌。就實(shí)驗(yàn)過程而言，首先要在燒杯中加入一定量的純水，然后將硝酸鉀固體加入其中，并使用玻璃棒攪拌燒杯中的兩種物質(zhì)，攪拌時(shí)避免觸碰燒杯壁、燒杯底，觀察硝酸鉀固體是否能夠溶解于純水中。待硝酸鉀完全溶解后，要再次進(jìn)行物質(zhì)形態(tài)觀察，可以使用酒精燈和石棉網(wǎng)對(duì)燒杯進(jìn)行加熱處理，觀察硝酸鉀固體因外部溫度上升及燒杯冷卻而出現(xiàn)的溶解性方面的變化。

3.驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過觀察教師的實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生能夠很好地了解硝酸鉀固體在溶于純水過程中溶解性的變化，這有助于他們對(duì)于飽和溶液與不飽和溶液相關(guān)概念的理解。水是最常見的溶劑，純水作為實(shí)驗(yàn)溶劑，可以使學(xué)生能夠更加清晰地觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，當(dāng)然，根據(jù)溶質(zhì)的溶解情況選擇合適溶劑是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵（如果溶質(zhì)是碘，溶劑就要選酒精）。對(duì)于實(shí)驗(yàn)所需容器而言，其必須能夠完全容納物質(zhì)的前后變化，且需不具備吸收或融入物質(zhì)的性質(zhì)或條件，燒杯是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，其能夠使學(xué)生良好觀察飽和實(shí)驗(yàn)過程，觀察燒杯中物質(zhì)形態(tài)的變化。此外，在對(duì)燒杯進(jìn)行加熱時(shí)，要墊上石棉網(wǎng)，防止燒杯因溫度變化而產(chǎn)生碎裂，同時(shí)也要適時(shí)提醒學(xué)生在加熱操作中注意安全，防止?fàn)C傷。通過實(shí)際操作，學(xué)生可以進(jìn)一步驗(yàn)證“飽和溶液在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為不飽和溶液”這一結(jié)論的準(zhǔn)確性。

二、初中化學(xué)“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化策略

1.多次加熱硝酸鉀溶液

在進(jìn)行“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，教師往往會(huì)忽略時(shí)間這個(gè)變量，學(xué)生在觀察和親身實(shí)驗(yàn)過后，可能會(huì)由于課本答案與自身觀察、實(shí)驗(yàn)存在誤差而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生一定的疑問。比如，在“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)中，硝酸鉀固體能夠溶解于純水，而如果采用硝酸鉀溶液進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也能夠得到相同的結(jié)論，若出現(xiàn)這種情況，學(xué)生往往會(huì)把關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)所使用的純水上，從而產(chǎn)生對(duì)于“水”這種溶物物質(zhì)作為溶劑時(shí)的溶解性這一知識(shí)點(diǎn)的研究興趣。顯然，這一思路會(huì)涉及更為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，觀察對(duì)象也從硝酸鉀固體變成了純水或其他溶劑的溶解性方面。

對(duì)于上述狀況，教師要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的觀察對(duì)象，要引導(dǎo)學(xué)生將注意力持續(xù)集中在觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)論方面，而不能在本知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)過程中對(duì)某些自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行發(fā)散思考，這并不利于學(xué)生對(duì)于知識(shí)的良好掌握。而為了照顧學(xué)生的疑問，教師可以多次加熱硝酸鉀與純水所混合的溶液，讓學(xué)生觀察硝酸鉀固體是否會(huì)因加熱而溶解到純水中，從而使他們對(duì)溶解性這個(gè)概念產(chǎn)生更進(jìn)一步的理解，同時(shí)也進(jìn)一步佐證原本的實(shí)驗(yàn)過程以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性。

2.適當(dāng)調(diào)整純水添加次數(shù)

我們知道，在一定溫度下溶液中溶質(zhì)與溶劑的含量是判斷某溶液為飽和溶液還是不飽和溶液的主要標(biāo)準(zhǔn)。而學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)過程，可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：飽和溶液不能繼續(xù)溶解該溶質(zhì)。對(duì)此，我們可以通過人為改變?nèi)芤旱耐獠凯h(huán)境的方式，使飽和溶液轉(zhuǎn)化為不飽和溶液，或者讓飽和溶液在一定狀態(tài)下溶解更多溶質(zhì)。

然而，學(xué)生很難通過肉眼觀察飽和溶液的溶解性，因而，教師要在實(shí)驗(yàn)過程中少量多次的調(diào)整純水含量，并依據(jù)硝酸鉀固體溶于純水中的含量，對(duì)原本的飽和溶液中溶質(zhì)的溶解性進(jìn)行記錄。而通過多次添加純水，也可以讓學(xué)生通過觀察和記錄，直觀得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，而多次實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論顯然更具有數(shù)據(jù)支撐。此外，教師還可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程為學(xué)生講解飽和溶液與不飽和溶液之間的轉(zhuǎn)換，例如，可以在不使用酒精燈加熱溶液的情況下，通以純水的添加量的多少來演示硝酸鉀固體能夠溶于純水的溶解性的變化條件，這樣可以確保實(shí)驗(yàn)不受外界溫度變化的影響，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更加客觀。

3.增加晶體析出觀察過程

“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)就在于飽和溶液與不飽和溶液的區(qū)分。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們要把溶液看作一個(gè)整體環(huán)境，學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)，要引導(dǎo)他們體會(huì)“溶質(zhì)達(dá)到溶解限度即為飽和溶液”的概念，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有晶體未溶解，即為“飽和”。在加熱溶液的過程中，發(fā)現(xiàn)晶體逐漸析出，即為不飽和溶液轉(zhuǎn)化為飽和溶液。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，思考兩種溶液之間的轉(zhuǎn)化途徑。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，得出具體轉(zhuǎn)化途徑如表3所示：

4.強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)總結(jié)

在實(shí)驗(yàn)演示過程完成后，教師要引導(dǎo)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)過程，如在純水中添加硝酸鉀固體時(shí)，用玻璃棒攪拌加快分子運(yùn)動(dòng)可以加速溶解。在學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)的過程中，教師要引導(dǎo)他們將自主觀察到的現(xiàn)象與課本知識(shí)相結(jié)合，從而順利理解“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)所涉及的相關(guān)概念，例如，在溫度和溶液恒定的情況下，飽和溶液不能持續(xù)溶解更多的溶質(zhì)，如果加入更多溶質(zhì)，這部分溶質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)出固體狀態(tài);相對(duì)應(yīng)的，不飽和溶液可以通過玻璃棒攪拌而呈現(xiàn)出溶解更多溶質(zhì)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;通過加熱，會(huì)促使飽和溶液與不飽和溶液之間的相互轉(zhuǎn)變……只有事先掌握這些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中才能更好地展開觀察、分辨溶液性質(zhì)。

筆者認(rèn)為，我們要著重在實(shí)驗(yàn)過程中幫助學(xué)生明確一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即使用玻璃棒攪拌溶液的操作過程并不會(huì)改變?nèi)苜|(zhì)本身的性質(zhì)，該操作不會(huì)使原本不溶于溶液的溶質(zhì)溶解。此外，在學(xué)生進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)并操作完畢后，要將溶液靜置一段時(shí)間進(jìn)行散熱，然后再讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，幫助他們良好梳理“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)的系列結(jié)論。

結(jié)語(yǔ)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生通過進(jìn)行客觀實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步掌握相對(duì)抽象的課本知識(shí)和相關(guān)化學(xué)概念。而就初中化學(xué)“飽和溶液”實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化而言，要將重點(diǎn)放在學(xué)生的觀察效果的提升方面，并據(jù)此科學(xué)選擇實(shí)驗(yàn)用具及實(shí)驗(yàn)流程，要引導(dǎo)學(xué)生通過多層次、多角度的實(shí)驗(yàn)觀察，進(jìn)一步理解溶液的概念以及物質(zhì)溶解性的相關(guān)知識(shí)。同時(shí)，要強(qiáng)化安全教育，提前明確學(xué)生獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)時(shí)容易發(fā)生的事故或者錯(cuò)誤，切實(shí)提升實(shí)驗(yàn)過程的安全性。

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（作者單位：山東省膠州市第八中學(xué)）