基于真實情境下的“異?！爆F(xiàn)象

曹俊堯

摘? ?要：化學是以實驗為基礎(chǔ)的一門學科，在實驗中出現(xiàn)“異?！爆F(xiàn)象，通常很多教師迫于教學要求或課時安排只是進行簡單的解釋而并沒有深入探究。文章用一節(jié)真實情境下“異?！爆F(xiàn)象的課例進行期末知識的復習，讓這個“異?！爆F(xiàn)象更合理、更恰當?shù)匕l(fā)揮實驗應(yīng)有的教育作用，從而培養(yǎng)學生觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：化學實驗；“異?！爆F(xiàn)象；過氧化氫；性質(zhì)

引言

化學實驗能激發(fā)學生學習化學的興趣，在實驗操作中可以培養(yǎng)學生的動手能力及對現(xiàn)象的觀察分析能力，能充分調(diào)動學生學習的主動性。然而在科學實驗中往往會有與書本不同的異常現(xiàn)象，面對異常實驗現(xiàn)象該用怎樣的態(tài)度來對待呢[ 1 ] ？演示實驗的“異?！爆F(xiàn)象經(jīng)常讓學生非常興奮，總感覺找到老師的“不足”，所以教師要用好“異常”現(xiàn)象，培養(yǎng)學生觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，“異常”理象也是培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)中“科學探究和創(chuàng)新思想”非常好的素材。

過氧化氫是非常重要的一種化學物質(zhì)，它的用途非常廣泛，在工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、軍工業(yè)、日常生活都用得到，具有很高的社會價值和學科價值，同時它也是高考題中常見的考題切入點。在整個初高中化學知識體系中都有涉及，但初中滬教版教材和高中魯科版教材都沒有一個具體的章節(jié)進行系統(tǒng)學習，都是分散在教材各個模塊中，如實驗探究、課后習題等。

在化學課堂，學生不僅要學會知識，更要經(jīng)歷科學探究的過程，培養(yǎng)實驗能力以及分析問題、解決問題的能力。本文從教學實踐利用四個演示實驗讓學生分析實驗出現(xiàn)的“異?！爆F(xiàn)象為什么跟所學知識有沖突，從而由淺入深地將學生帶入分析問題的思考中來，將驗證性實驗變?yōu)樘骄啃詫嶒?，培養(yǎng)學生分析和探究的能力。

1? 課堂實驗分析

1.1 碘化鉀溶液和過氧化氫溶液反應(yīng)

實驗用品和儀器：30%的過氧化氫溶液、飽和碘化鉀溶液、淀粉溶液、洗潔精、錐形瓶、燒杯、水槽、木條、火柴等。

實驗過程：將錐形瓶放置于水槽中，往錐形瓶中滴幾滴洗潔精，加入30%的過氧化氫溶液，然后用燒杯倒入飽和碘化鉀溶液，觀察現(xiàn)象（趣味性實驗——大象牙膏）。

（1）觀察現(xiàn)象

有無色溶液變成黃色的現(xiàn)象發(fā)生，同時還有大量的氣體產(chǎn)生，將溶液從錐形瓶中噴出來。

（2）發(fā)現(xiàn)問題

①黃色溶液是什么？怎么檢驗？②為什么會有大量氣泡？甚至產(chǎn)生的氣體形成小泡泡噴出錐形瓶，形成“火山噴發(fā)”式的現(xiàn)象。可能是什么氣體？怎么檢驗？

（3）分析問題

①利用氧化還原知識可知，碘離子具有還原性而過氧化氫的氧元素顯-1價具有氧化性，它們肯定是發(fā)生氧化還原，變成碘單質(zhì)和水，學生分析可以用淀粉溶液檢驗碘單質(zhì)的生成。②怎么會有大量氣體產(chǎn)生呢？初中學過與過氧化氫相關(guān)的氣體就是氧氣，可以用帶火星木條檢驗。

（4）解決問題

為了進一步驗證我們的分析是否正確，用5%的過氧化氫溶液和稀碘化鉀溶液反應(yīng)，只看到溶液由無色變黃色，并沒有氣泡產(chǎn)生，滴加淀粉溶液變成黑色，加水稀釋可以觀察到漂亮的藏藍色，驗證了有碘單質(zhì)生成。濃的過氧化氫溶液為什么會有大量氧氣產(chǎn)生？查閱資料得知：過量的碘離子還能催化過氧化氫分解出氧氣。故該實驗體現(xiàn)了過氧化氫的氧化性，也體現(xiàn)過氧化氫遇到催化劑易分解的不穩(wěn)定性。

1.2 過氧化氫與氯化亞鐵溶液的反應(yīng)

實驗用品和儀器：30%的過氧化氫溶液、氯化亞鐵溶液、硫氰酸鉀溶液、氯化鋇溶液、膠頭滴管、試管、木條、火柴等。

實驗過程：往適量氯化亞鐵溶液中滴加硫氰酸鉀溶液觀察，然后再滴30%的過氧化氫溶液，觀察現(xiàn)象。

（1）觀察現(xiàn)象

一開始硫氰酸鉀溶液不變紅，滴加過氧化氫后發(fā)現(xiàn)溶液變紅了，但是很快又變?yōu)辄S色，同時也有大量氣泡產(chǎn)生。

（2）發(fā)現(xiàn)問題

變紅的硫氰酸鉀怎么就褪色了呢？最終為黃色是鐵離子體現(xiàn)的顏色嗎？如果是，硫氰酸根哪里去了？怎么證明？為什么會產(chǎn)生大量的氣泡呢？

（3）分析問題

①導致溶液紅色褪去原因：是因為鐵離子沒有了呢？還是硫氰酸根沒有了？②如果是硫氰酸根沒有了又哪里去了呢？通過分析硫氰酸根中硫、碳、氮的化合價，可知硫顯-2價，碳顯+4價，氮-3價，硫和氮有還原性可能是被過氧化氫氧化了。查閱資料可知硫元素被氧化為硫酸根；碳元素被還原為氰酸：2KSCN + 6H2O2 = 2HCN↑+ K2SO4 + H2SO4 + 4H2O。只要檢驗被氧化的產(chǎn)物有硫酸根即可證明。③大量的氣泡是否也是氧氣？用帶火星木條可以檢驗。

（4）解決問題

過氧化氫與氯化亞鐵溶液的反應(yīng)，按照原有的知識儲備能分析出是過氧化氫把亞鐵離子氧化成鐵離子，體現(xiàn)過氧化氫的氧化性，從溶液最終顯黃色還是能推斷鐵離子存在，再往反應(yīng)后溶液滴加硫氰酸鉀溶液觀察，發(fā)現(xiàn)溶液又變紅確實證明硫氰酸根沒有了，根據(jù)查閱的資料知硫被氧化成硫酸根，滴加氯化鋇溶液觀察到有白色沉淀，確定有硫酸根離子生成。將帶火星木條伸入試管中發(fā)現(xiàn)復燃，證明有氧氣生成。原因是氧化成的鐵離子對過氧化氫的分解產(chǎn)生催化作用，導致過氧化氫大量分解，從而有大量的氣泡產(chǎn)生。

1.3 過氧化氫與滴有酚酞的NaOH溶液的反應(yīng)

實驗用品和儀器：30%的過氧化氫溶液、NaOH溶液、酚酞試液、膠頭滴管、試管等。

實驗過程：取適量滴有酚酞的NaOH溶液于試管中，滴加30%的過氧化氫，觀察現(xiàn)象。

（1）觀察現(xiàn)象

滴有酚酞的紅色NaOH溶液褪色。

（2）發(fā)現(xiàn)問題

為什么溶液會褪色呢？是什么原因?qū)е峦噬?？過氧化氫具有酸性還是漂白性？

（3）分析問題

堿的化學通性中不含氫氧化鈉與過氧化氫的反應(yīng)，從而做出猜想：過氧化氫①是否有酸性？②還是有漂白性？可設(shè)計實驗方案證明：取褪色后溶液于試管中，滴加NaOH溶液觀察，若溶液不恢復紅色，說明酚酞不存在，體現(xiàn)過氧化氫具有漂白性。另取褪色后溶液于試管中，滴加酚酞溶液觀察，若溶液恢復紅色說明堿性還存在。

（4）解決問題

根據(jù)實驗驗證再滴加氫氧化鈉溶液不恢復紅色，而滴加酚酞變紅后又褪色，說明過氧化氫體現(xiàn)了較強的漂白性。同時根據(jù)前面的猜想過氧化氫是否呈酸性，若呈酸性，酸性如何？查閱資料：大學（無機化學》中表明過氧化氫在水溶液中能夠發(fā)生電離，H2O2 = H+ + HO2-。它是一種比碳酸還弱的弱酸，酸性比水的酸性略強[ 2 ]。進一步驗證該實驗是過氧化氫的漂白性使酚酞褪色。

1.4 過氧化氫與酸性高錳酸鉀溶液的反應(yīng)

實驗用品和儀器：30%的過氧化氫溶液、酸性高錳酸鉀溶液、膠頭滴管、試管等。

實驗過程：取適量酸性高錳酸鉀溶液于試管中，滴加30%的過氧化氫，觀察現(xiàn)象。

（1）觀察現(xiàn)象

有大量氣泡產(chǎn)生，且高錳酸鉀溶液會隨著過氧化氫溶液的滴加逐漸褪色。

（2）發(fā)現(xiàn)問題

為什么溶液會褪色呢？是過氧化氫的漂白性還是其它性質(zhì)使其褪色？

（3）分析問題

酸性高錳酸鉀雖然呈紫紅色但也是強氧化劑，根據(jù)過氧化氫的氧元素化合價為-1價分析，具有氧化性也具有還原性，兩者間應(yīng)該是發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。

（4）解決問題

利用反應(yīng)物和看到的氣泡現(xiàn)象分析，引導學生嘗試著寫出兩者反應(yīng)的化學方程式，應(yīng)為5H2O2 + 2MnO4- + 6H+ =8H2O + 2Mn2+ + 5O2↑，進一步驗證的過氧化氫的還原性。

2? 研究結(jié)論及啟示

2.1研究結(jié)論

通過表1真實情境下的課堂實驗“異常”現(xiàn)象的分析，就能夠體現(xiàn)過氧化氫相關(guān)的化學性質(zhì)，如它具有強氧化性，能使碘離子、亞鐵離子和硫氰酸根氧化形成碘單質(zhì)、鐵離子和硫酸根，以及它遇到了催化劑易分解的不穩(wěn)定性，使酚酞褪色體現(xiàn)的漂白性和與高錳酸鉀溶液反應(yīng)體現(xiàn)的還原性。

2.2研究啟示

為深化對過氧化氫的認識，拓寬思維，本文以教學實踐為依據(jù)，通過真實情境下的課堂實驗為載體，“異?！爆F(xiàn)象的分析來激發(fā)學生學習化學的興趣。探究過氧化氫具有的化學性質(zhì)，讓學生掌握在反應(yīng)中過氧化氫體現(xiàn)的化學性質(zhì)是以氧化性為主，還有還原性、漂白性和不穩(wěn)定性。同時在實驗過程中培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)“異?！爆F(xiàn)象會進行分析并解決問題的能力。

3? 結(jié)束語

本課設(shè)計在高一上學期作為知識體系的期末復習課，對過氧化氫的知識重新進行整合，并在課堂教學中注重對學生學科素養(yǎng)的培養(yǎng)。學生在一學期的學習中已經(jīng)有離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和元素化合物知識的學科知識基礎(chǔ)，從兩條知識主線貫穿整堂教學，明線為：觀察現(xiàn)象→發(fā)現(xiàn)問題→分析問題→解決問題；暗線為：價類二維思想分析，價的角度過氧化氫的氧元素化合價為-1價分析，具有氧化性也具有還原性，類的角度它為過氧化物會分解，具有漂白性。故利用這節(jié)課不但進行了期末知識點復習，同時打破期末復習只有知識點的羅列構(gòu)建并沒有實驗的教學常規(guī)，所以課堂上學生也非常積極參與，很好地實現(xiàn)知識點復習的功能。印證了課程標準中重視“素養(yǎng)為本”的教學，倡導真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力[ 3 ]。

參考文獻：

［1］ 張佳.對高中化學實驗中幾個“異常實驗現(xiàn)象”的認識[J].數(shù)理化學習（高中版），2018（7）：63-64.

［2］ 戴錦初.創(chuàng)新教學 提升能力：《過氧化氫的性質(zhì)探究》的教學研究[J].中學教學參考，2013（2）：78-79.

［3］ 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.