化学作为一门以实验为基础的自然科学, 要实施素质教育、创新教育以及新课程改革教学, 实验教学发挥着极其重要的作用。在化学实验教学过程中, 无论是教师课堂演示还是学生实验, 由于种种原因, 有时会出现一些与预料的正常实验结果不相符合的现象, 其中有颜色变化的异常, 生成物气味的异常, 事故发生的异常等等。
实验中异常现象的出现, 会对学生造成认知冲突的失衡。教师若不及时加以正确的引导和彻底解决, 势必会影响教学效果, 给学生留下知识盲点, 并自身失去对实验教学的信心。找出产生异常现象的原因, 变“异常”为“正常”, 是培养学生实事求是、严谨认真、善于观察、自主探究的科学素质的一种有效的方法和途径, 对教师本身也提供了一个提高专业素质, 增强分析问题和解决问题能力的机会。
1 实验现象异常的成因
高中化学实验中, 不同的实验对其所选择的实验药品纯度的要求也是不同的。限于中学化学实验条件, 有些实验往往产生“失常”现象。
例如在做甲烷的燃烧实验时, 用无水醋酸钠和碱石灰制备CH4气体, 在用石英玻璃管燃烧时却发现火焰呈黄色。这是由于制备气体时反应物受热不均匀, 局部温度过高所致, 使产生的甲烷不纯, 含有丙酮等杂质气体。因此可以在实验前将无水醋酸钠和碱石灰充分炒干、研细、混匀, 同时要保证碱石灰过量。
再如在做原电池实验时, 在观察到除了铜片上有大量气泡产生以外, 作为负极的锌片上也会有较多的气泡生成。这种现象是由于锌片不纯, 含有C、Fe等杂质且金属表面粗糙, 容易产生微小电池而使氢的超电压减小, 最终使得一部分氢气在锌表面析出。
教师或学生在实验中, 若将化学试剂的加入顺序变更以后, 有可能引起实验现象不明显甚至得到截然不同的实验结果。
实验室购置的药品不一定会马上使用。有些药品会因为在实验室保存过程中, 由于长时间与空气中的氧气、水蒸气等作用或者人为地药品保存不当而发生变质, 最终导致实验过程中异常现象的出现。
实验过程中, 特别是在学生做学生实验时由于实验习惯的问题, 在取用药品时用量很随意, 很容易出现出乎意料的现象。
例如在做银镜反应时, 在一洗净的试管里注入1mLAgNO3溶液, 然后加氨水到完全溶解, 再滴几滴新配的乙醛溶液后水浴加热几分钟却始终得不到光亮的银镜。分析原因, 应该是银氨溶液配制时氨水量未控制好引起的。在向AgNO3溶液中滴加氨水不可过量, 教材描述为“氨水加到生成的沉淀刚好溶解为止”。实践经验证明, 氨水过量越多, 银镜反应的效果越差。所以我个人建议, 加氨水时直到最初产生的沉淀溶解到还略显浑浊 (不可使沉淀恰好溶解至溶液澄清) 为止, 这种银氨溶液氧化能力最强, 实验效果非常好。
很多化学反应中都有副反应的存在, 有些副反应甚至影响实验结果, 干扰实验现象。
例如高中化学《氮和磷》一节有这样的练习:“用大试管收集一试管NO2气体, 倒扣在盛水的水槽中, 不久看到试管里红棕色气体消失, 水面上升至容积的约2/3处……”事实上由于收集的气体中常常含有NO等物质, 存在副反应
NO2+NO+H2O====2HNO2, 实际水面上升要远远大于试管体积的2/3。
温度是影响化学反应速率和反应趋势的一个重要方面。温度的高低往往决定了一个反应能否发生、向什么方向发生等问题。所以, 温度的合理控制对实验现象与实验结果至关重要。
例如在做乙醇的氧化实验时, 将螺旋状的铜丝加热变黑后, 如不迅速插入乙醇, 反复几次, 并不会看到铜丝变红亮, 也不会闻到有刺激性气味。因为铜丝插入速度太慢, 使铜丝温度下降后反应就不能发生了。
在实际的实验教学中, 除了上述原因以外, 所用试剂的浓度大小, 试剂选用的恰当与否, 酸碱介质环境, 仪器的选用及装置是否合理, 以及实验操作者自身基本操作是否过关等方面也会引起实验的异常现象。
2 异常现象采取的措施
实验出现预料之外的情况是可能的, 关键是采取正确的补救措施。如何对待实验过程中出现的异常现象?意外中蕴含着正常, 关键是透过表象看到本质。如果设法搪塞或者回避的话, 就错过了最好的教育时机。抓住实验中的意外, 也就抓住了学生旺盛的求知欲, 若能积极引导并给予合理的分析解释, 也就能化慌乱为沉着、化意外为平常, 反而能因化腐朽为神奇的“意外”给学生留下更深刻的记忆, 教学目的也就能轻易实现, 使师生双方在探索活动中相互得到提高。
当学生在实验中出现的实验失败或误差较大时, 教师应见缝插针积极引导学生如实记录实验结果, 反思失败的原因以找到切实可行的方法改进实验, 培养学生严谨的科学态度。
例如:在做盐类水解实验时, 学生在测定NaCl溶液的pH时却发现其结果往往不等于7, 而是略大于7。这时就不能主观臆断地把结果记为7, 而应该让学生从溶液、环境、试纸等方面仔细探索产生异常现象的原因。教师此时要当好“领路人”角色, 多与学生交流, 鼓励其对这些异常现象进行探讨, 这样不但提供学生主动思考、表达的机会, 也有助于学生树立自信心。
在化学教学中, 只要学生留心观察实验过程, 注意捕捉奇特的变化, 就可以发现许多实验异常现象, 对这些异常现象进行探究会得到很多重要的发现。教师应根据教学内容, 指导学生对见怪不怪的现象着手探究、发现问题。中学化学中异常现象很多, 其中很多异常现象都可以成为学生进行探究的极好材料。
高中化学实验中由于受试剂的纯度, 试剂添加顺序, 药品用量, 副反应, 温度, 催化剂, 实验装置等各方面制约, 有时会导致实验现象异常。
如果我们教师转换观念, 把实验的目的看作是带领学生探究知识, “发现”他们尚未认识的客观事物, 并从中学到认知的本领, 就不会因为出现异常现象而手忙脚乱, 影响教学。所以我们教师应实事求是地面对实验现实, 并引导学生运用已有的知识经验, 分析发生异常现象的原因, 师生共同研究, 改变实验方法和策略, 最后把实验做成功。这样虽多占了一些教学时间, 影响到上课的进度, 但由于学生参与了实验从失败到成功的全过程, 在知识、技能、意志、能力等方面得到了提升, 是非常值得的。
摘要：在化学实验教学中, 我们不可避免地会遇到一些意料之外的异常实验现象。本文总结归纳和简单分析了高中化学实验出现异常现象的常见原因, 提出了相应的解决方法, 并在如何选择教学策略, 使实验异常现象变废为宝进行综合利用等方面结合我自身经验与体会进行了简单的分析与探讨, 不妥之处望同行批评指正。
关键词：化学实验,现象异常,分析,解决方法
参考文献
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