近日小编精心整理了《氮化镁的问题探讨论文(精选3篇)》仅供参考，大家一起来看看吧。摘要：拓展性教学一直是广大教师关注的话题，但在“度”的把握上又存在一些值得探讨和商榷的问题。文章通过同一课题的两节不同拓展性教学设计，阐述了拓展性教学的价值实现以及几点思考。
氮化镁的问题探讨论文 篇1：
在地理教学中培养学生正确学习态度与人生价值观
摘 要:在地理教学中培养学生正确学习态度与人生价值观是地理教师的重要任务,本文通过四个方面,阐述了如何激发学生探究地理问题的兴趣与动机,培养学生的团队合作精神,树立学生理论联系实际的观念,帮助学生了解国际合作的价值,树立学生理论联系实际的观念,培养学生“地球村公民”的初步意识。
关键词:地理教学学习态度人生价值观
受傳统教学评价内容的束缚,地理教学的主要任务,往往是向学生传授地理知识与原理、训练基本的地理技能,以高成绩为根本目标。所以学生在学习了很多地理知识之后,不能学以致用,往往考试过后就全盘放弃了,这样的情况,对于地理教学而言,是莫大的浪费。笔者认为,地理教学除了要为学生提供充足的地理知识,还需要通过地理学习,培养学生正确的学习态度与人生价值观。
只有通过学习,实现学生自己对知识的兴趣,实现他们主动追寻知识的过程,进而在学习中形成正确的人生态度,才能实现地理教学的真正意义,有鉴于此,下面提出几点在地理教学中培养学生正确学习态度与人生价值观的方法。
1 通过自主学习与小组合作学习等方式,激发学生探究地理问题的兴趣与动机,培养学生的团队合作精神
自主学习,即教师选定几个热门的地理问题,让学生根据所选择的主题进行资料搜集。根据每个知识点的重要程度与课时安排,教师可以进一步要求学生将收集回来的学习资源制作成剪报本、手抄报、多媒体课件或写出地理小论文,然后将一些优秀的作品展出,通过对学生作业的点评,及对学生作业中的问题进行解答,教师引出各个知识点中的重点知识。
小组合作学习,即教师将全班学生分为若干小组,以小组内部的个人体验与同伴进行互助交流,作为学习的主要形式,强调将小组的总体成绩作为评判学习效能的依据,并在此过程中提高学生主动探索的能力与协作交往的品质。小组合作学习是对现行知识本位、以教士为中心的传授式课堂教学模式的革新,其最大意义在于对学生人格的尊重和塑造,以及培育群体的合作精神,为学生提供相互交流、相互学习、相互促进的机会。
下面是小组合作的两种学习类型:
(1)辩论型合作学习。对于存在分歧的地理现象或原理,可以采用分组辩论的方法,将观点相同或相近的学生聚合成组。如果只有正、反两大观点就分为两大方阵,每一方阵内可进一步分出小组。学习过程主要分为两个阶段,第一阶段是小组成员共同探寻证明本观点的论据;第二阶段是不同小组之间展开针锋相对的辩论。
(2)竞赛型合作学习。对于通过量化测评方式检查学习成效的地理知识,不妨以小组为单位开展课堂竞赛活动。这是依据竞争中有合作、合作中有竞争的原则而设计的,主要是同组合作,异组竞争的课堂结构形式。教师需要将学习任务转换为可测试的竞赛试题,小组合作完成相关学习内容后,在教师引导下开展必答或抢答活动,以分值高低判断各小组的学习质量。
2 通过对生活实际问题的探讨,树立学生理论联系实际的观念
在地理教学中,引入对生活实际问题的探讨,不但有助提高学生的学习兴趣,对知识点深度记忆有所帮助,还能帮助学生培养学以致用,理论联系实际的正确学习态度。
一方面,教师可以让学生利用课余时间参与收集生活中的地理新闻和地理趣闻,以及各种关于地理的谚语、灯谜等学习资源。每节课留出最后两分钟时间由轮到的学生进行陈述,老师进行点评。
这些学习资源的来源包括:学校地理课程资源,校外的有广播、电视、报刊、网络等媒体;图书馆、科技馆、气象台、天文馆、博物馆等场所;各种自然风光与人文旅游景观;课外活动小组、专家演讲等智力资源;还有学生在生活中耳闻目见的地理现象。
另一方面,教师可以在课堂上挑选部分知识点,提出能够与实际生活相关的问题,让学生提出自己的感受、想法,进而引导他们进行自由提问、讨论、交流,使学生养成理论联系实际的习惯。
例如,讲《海水的盐度》时,我提出这个问题导入:“在座有哪位同学去过海边玩,并且尝过海水的味道？”学生当中有不少是去过海边的,有的说:“我尝过海水是咸的,连海风都有一股咸味。”有的说:“海水是苦的。”有的说:“他们说的都不全,海水是又苦又咸的。”听了学生们的对海水的体验后,我立即给予评价:“前面两位同学说对了一半,第三位同学说全了,海水的确是又苦又咸的。那为什么海水是又苦又咸的呢？”问题一提出,学生的学习兴趣就带动起来了,进入问题的思考,这样很自然地就把学生引入到新课的学习中。这与单调地告诉学生海水里的盐包括有氯化钠和氮化镁相比,效果当然不言而喻。
引导学生走进生活,为学生提供理论联系实际的空间,学生的思维火花就会在这里自由地绽放。
3 通过地理教学,增强学生民族自尊、自信的情感,帮助学生了解国际合作的价值,培养学生“地球村公民”的初步意识
首先,教师可以根据教学的进程,通过实例来说明不同大洲主要国家的经济发展状况,同时通过实例告诉学生,即使在某一大洲内部,各个国家的经济发展水平也是不平衡的。例如七年级下册,在讲第七章第二节“韩国”时,就可以将韩国和亚洲的一些发展中国家比较。
其次,教师应该通过教学,强调国际合作的价值,培养学生“地球村公民”的初步意识。任何国家在世界上都不是孤立存在的,总是与其他国家发生不同程度的联系。发达国家需要在发展中国家购买原料、出售产品。发展中国家则需要从发达国家引进资金、设备、先进的生产技术和管理经验,并购买一些本国难以生产的产品。伴随地球村概念的推广,今天无论身处世界的那一个角落,总是能感觉到“地球村”给我们带来的便捷与变革。各个都市中,外国友人已经不再是稀罕的物事了。无论是发达国家还是发展中国家,都需要在彼此之间进行积极的交往与合作。而给予学生“地球村”的概念,培养学生“地球村公民”的初步意识,将有助于学生将视野投向更广阔的五洲大地,从而增强对学习地理的兴趣;同时还能让学生们充分意识到国际合作的重要性,培养学生对不同国家、不同人种都采取友善互通、不分彼此的态度,拓宽学生的发展道路。在教学中,教师还可以列举联合国等国际组织在国际合作中的作用,让学生通过实例见证国际合作的重要性。学生们还可以通过对国际互助实例和方式的了解,增加友爱互助的精神。
最后,生长在华侨和归侨故事众多的中国,教师还可以要求学生通过搜集材料等方式,了解华人与华侨对所在国科学技术与社会文化发展的贡献。如对祖国建设投注毕生精力的陈嘉庚、在建国初期积极回国参加祖国建设工作的李四光、钱学森等。通过对知名爱国华侨的生平事迹进行学习,学生可以坚定报效祖国的爱国主义精神,同时还能对我国著名的几个侨乡进行了解。
4 通过了解环境、资源问题,增强对环境、资源的保护意识,形成可持续发展观念,增强关心和爱护环境的社会责任感,养成良好的行为习惯
通过地理教育,可以为学生灌输初步的环保知识,通过了解环境、资源问题,增强对环境、资源的保护意识,形成可持续发展观念,增强关心和爱护环境的社会责任感,养成良好的行为习惯。
实施环境保护教育的场地可以是家里、校园、小区、公园或野外等,尽量让学生能直接接触环境下学习相关知识,在富有启发性的情景下,认识周围的环境和培育有关环保的兴趣及能力,特别是采用以生活事件的方式去培养学生的环保价值观和可持续发展观。在学生成长的阶段中,不论家庭、学校、社交、工作或社会所遇到的各种事件,都可以作为学习素材,使他们对学习内容产生认同感,反思事件当中所蕴含的环保价值和态度。具体做法如下。
首先,在日常教学中进行环境教育。
(1)充分利用教材。
教材是教学活动的主要依据,努力发掘教材的环境教育内容,特别注重发掘教材中的“隐性”环境教育因素,做到地理知识教学、环境知识教学和环境意识培养的有机结合,是发挥地理环境教育的主要途径。除此以外,教师在上课时还可以举一些典型事例来教育学生,培养他们的环保意识。
(2)开展课外环境教育活动。
教师在日常教学中应多引导、鼓励学生参与小区的环保工作,如加入环保组织、捐款及支持小区的环保活动等。课外亦可带领走出去看看周围出现的环境问题,留意本区的污染事件,及时投诉。通过调查访问和亲身体验环境事例,容易使学生对环保的必要性、紧迫性产生共鸣,增强环保自觉性。
其次,在日常生活中进行环境教育。
(1)把环保带回家。
家是进行环境教育的最好地点之一,因为每一个人活动最多和最密切的地方就是家,因此,教师要充分利用学生在家的时间进行环境教育。例如在“运用资料,说出我国水资源的时空分布特点以及对于社会经济发展的影响”的教学中,要使学生认识到我国水资源总量虽大,但人均占有量很少,因此需要有忧患意识,并在日常生活中养成节约用水的良好习惯。
也可以让学生对家中耗电量进行调查,从而教会学生一些节能的办法。比如,使用节能灯较省电;离开房间时及时关掉电灯和空调等;少买、少用一次性物品;使用电子贺卡代替纸制贺卡等。通过这些做法,使学生认识到环境保护是每个人应有的责任,应该“从小事做起,从我做起”。
(2)绿化学校。
学校是对学生进行教育的场所,亦是学生的第二个“家”,作为教育机构,学校有责任为开展环境教育做出适当的配合和支持。如在校园内可多栽种植物,有条件的话可设立有机耕种园;多组织绿色展览、讲座、节能活动周等活动;校内多设饮水机,减少师生使用包装饮品等。
通过地理教学,我们不但能够给学生带来初步的地理知识,多样化的人文常识,相关的历史地理知识,还能通过教学内容的适当延展,增加很多趣味性,培养性的相关内容。这样不仅能够让学生在地理教学中感受到更多乐趣,更能让学生把地理知识运用到生活中去,实现理论与实践的结合。最后,通过地理学不同内容的特点,培养学生正确的学习态度与人生价值观,是地理教师重要的工作内容。
参考文献
[1] 全日制义务教育地理课程标准教师读本[M].武汉:华中师范大学出版社,2002.
作者：吴婉晖
氮化镁的问题探讨论文 篇2：
例谈两节“燃烧再探究”课的拓展性教学设计
摘要：拓展性教学一直是广大教师关注的话题，但在“度”的把握上又存在一些值得探讨和商榷的问题。文章通过同一课题的两节不同拓展性教学设计，阐述了拓展性教学的价值实现以及几点思考。
关键词：拓展；燃烧；教学
doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１１．１２．０３３
随着新课程实施的不断深化，初中化学教学中对课程资源的适度挖掘、对教学内容的拓展延伸越来越备受广大化学教师的青睐。尤其是研究课或观摩课，拓展性教学内容成了一道独特而靓丽的风景线，能给听课老师耳目一新的感觉。同时拓展训练也成为中考复习和命题的“制高点”。但实际教学中，许多初中化学教师困惑于哪些知识点该拓展、拓展到哪一步、“度”如何把握等问题，感觉初中化学新教材拓展教学不太好把握。笔者现结合两节“燃烧再探究”课例的拓展教学设计，谈谈本人的一些思考，仅供同行们参考。
一、两节拓展课例的教学设计
１．课例１
【导入】（先点燃蜡烛后问）这是一支燃着的蜡烛。燃烧需要哪些条件呢？
（边演示边问）如果将集气瓶罩在蜡烛上，会观察到什么现象呢？
【设问】蜡烛为什么会熄灭呢？
【猜想】（１）瓶内的氧气耗尽了；
（２）瓶内二氧化碳浓度过高；
（３）上述两种猜想兼而有之。
【实验探究１】验证上述猜想：
在集气瓶底预先放入少量着火点比较低的白磷，将燃烧匙中的蜡烛点燃后放入瓶中燃烧（图１），待蜡烛熄灭后，再引燃白磷。
【分析说明】集气瓶中的白磷继续燃烧，说明瓶内还有氧气；但由于蜡烛燃烧生成的ＣＯ２气体温度高，密度小，聚集在集气瓶上方，导致蜡烛周围的氧气浓度低，使蜡烛熄灭。猜想（１）不成立，猜想（２）成立。
【解释与结论】燃烧不仅需要与氧气接触，还需要氧气达到一定的浓度。
【设问】集气瓶内剩余的气体主要有哪些呢？（学生回答：Ｎ２和ＣＯ２），为什么氧气被消耗了，而Ｎ２和ＣＯ２有剩余呢？（学生回答：Ｎ２和ＣＯ２不可燃、不助燃）。ＣＯ２是否真的没有助燃性呢？
【实验探究２】镁条能在ＣＯ２中燃烧吗？
【交流与讨论】
①镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式为 ；
②为什么在瓶底铺一层细砂？ 。
【解释与结论】燃烧不一定仅需要氧气，ＣＯ２在一般情况下没有助燃性，在特殊情况下它也具有一定的助燃性。
【设问】活泼金属镁能否像在ＣＯ２中燃烧一样，可以在Ｎ２中燃烧呢？
【实验探究３】镁条可以在Ｎ２中燃烧吗？
【查阅资料】
（１）镁在空气中燃烧，不仅能与氧气反应，还能与氮气和二氧化碳反应。
（２）镁和氮气反应生成的氮化镁是一种淡黄色固体，在７００℃会升华。
（３）氮化镁遇到热水会迅速反应：Ｍｇ３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ３Ｍｇ（ＯＨ）２↓＋２ＮＨ３↑
【解释与结论】镁在氮气中燃烧的化学方程式为
。
【交流与讨论】若钟罩内看不到明显的淡黄色固体，该如何检验有氮化镁（Ｍｇ３Ｎ２）生成？
【实验探究４】如何证明有Ｍｇ３Ｎ２生成？
【总结与反思】
在一般情况下，ＣＯ２和Ｎ２没有助燃性，但在某些特殊情况下，它们也能表现出一定的助燃性。由此可见，燃烧的第二个条件“与氧气接触”应该加以完善，改为：“与一定浓度的助燃性气体充分接触”。
２．课例２
【导入】夏天的夜晚，每家都要点燃蚊香驱散蚊虫。
【趣味实验１】 用一根火柴点蚊香。
【交流讨论】学生交流用一根火柴点燃蚊香的经验。
【设问】如何将燃着的蚊香熄灭？
【交流讨论】学生根据灭火原理和生活经验得到多个不同的答案。
【小结】燃烧必须具备两个条件。
【设问】如何自制定时蚊香（即：将燃着的蚊香自动熄灭）？
（学生根据提供的水、废弃的易拉罐、铁夹等物质，分组实验得到不同的答案）
【设问】蚊香盘上与蚊香接触的地方，为什么要做成细丝状或锯齿状？
【交流讨论】 使得蚊香与氧气充分接触。
【设问】 若手边没有蚊香架和蚊香盘，如何自制简易蚊香盘？
【交流讨论】 把一张厚纸折成扇形，将蚊香放在上面燃烧。分组进行实验
【设问】纸折蚊香盘为何不能燃烧？
【趣味实验２】 蚊香点纸魔术（用饱和的ＫＮＯ３溶液在一张纸上写“Ｚ”字形的图案，然后晾干）。
【交流讨论】 纸为什么被烧成“Ｚ”字形而没有持续燃烧？
【提出猜想】 １．ＫＮＯ３自身着火点较低，容易燃烧，然后使纸张燃烧。
２．ＫＮＯ３是纸张燃烧的催化剂。
３． ＫＮＯ３受热分解放出氧气，使纸张画痕处氧气浓度增高，纸张容易燃烧。
【交流讨论】 如何设计实验验证你的猜想。
【设计实验】
针对猜想１、２、３，分别设计实验验证：
【得出结论】ＫＮＯ３受热分解出氧气，使纸张容易燃烧。验证猜想１、２是错误的。
二、两节课例的比较与分析
这两节课从不同向度、不同维度对“燃烧的条件”进行了再探究，充分彰显了“同课异构”的魅力以及两位设计者对教材的高度把握和深度挖掘的大智大慧，他们分别采撷了不同的新旧知识生长点作为延伸的切入点，很自然地把初中化学中学生容易理解掌握的“燃烧的条件”向外拓展延伸了一步，拓宽了学生的视野，激发了学生的兴趣，考量了学生的思维，提升了学生的能力。
课例１ 是从学生熟悉的旧知识“燃烧的条件”出发，通过创设问题情境，生长出初中教材未涉及到的新观点：“燃烧不仅需要与氧气接触，还需要氧气达到一定的浓度”。再通过实验探究，为学生提供“前导性信息”材料，并对所给信息进行加工处理，同化新的学习内容，获取新知识：ＣＯ２和Ｎ２也有助燃性，在特定的条件下，Ｍｇ也能与ＣＯ２、Ｎ２发生化学反应。这不仅进一步消化巩固了旧知识，又由旧到新，合情合理地演绎出化学知识学习的发展性，激发了学生进行探究性学习的热情。
课例２是从学生生活化的视角出发，复习巩固“燃烧的条件”和“灭火的原理”， 再通过“蚊香点纸魔术”作为新知识的生长点，引导出“ＫＮＯ３受热分解放出氧气”这一学生不为熟知的知识点，并围绕３个猜想组织学生进行探究。与课例１不同的是，并没有要求学生完成课本外的信息给予的化学反应方程式，而是使学生有一个初步的认识：ＫＮＯ３受热分解能放出氧气，拓展的触角相对短一些，学生学习的难度相对小一些。
三、拓展性教学的价值实现
１．活用了教材
拓展性教学充分体现了教师对教材内容的剖析与挖掘以及对超越教材内容的取舍与整合的个性与风格，打破了“唯本为纲”的禁锢，使得教材为“我”所用，用活用足了教材。同一教学内容，教师可以因学生的具体情况而异，从不同的视角、不同的层面选择拓展素材，辅助知识的建构。从前面的案例中可以看出：两节课虽课题相同，但拓展的内容不同，教学的要求也有所差别，起到了异曲同工的教学效果。案例１相对于案例２，在知识技能方面要拓展得更深一些，生长出“燃烧不仅需要与氧气接触，还需要氧气达到一定的浓度”以及“在特定的条件下，ＣＯ２和Ｎ２也有助燃性”等初中生感到陌生的新知识点，更适合于理科思维基础较好的班级教学。
２．发展了学生
拓展性教学能有效地扭转以往那种不敢越“课本”雷池半步，采用死记硬背、机械训练能获得高分的“低能儿”状况，拓宽了学生的知识视野，锻炼了学生的思维能力，使学生能站在更高更深的角度思考问题、解决问题。长期受到拓展训练的学生，问题意识比较敏感，捕获信息、处理信息的能力要强于一般学生，解决问题的策略也比较优化，不仅能更好地适应中考综合探究题的挑战，取得中考高分，而且到了高中阶段学习化学的后劲十足。
３．成长了教师
实施拓展性教学需要教师有敢于挑战的创新精神和勇气，敢于说“不”，不苟同于课本、同行的观点——“课本上就是这么说的”、“他就是这么教的”；需要教师有潜心钻研教材的学科素养和灵气，不过分依赖于教材、照本宣科。如何有效地将拓展内容与教材内容整合为自己的教学内容，是需要深见功底的，比如采撷什么样的拓展素材，拓展素材与教学内容乃至全册内容是什么关系，如何剪接，按照什么样的逻辑关系呈现，按照什么样的方式呈现等都是需要仔细斟酌、反复酝酿、不断推敲、认真思考的，在这样一个日积月累的二度创作、创新的过程中，教师的思维不断受到考量，驾驭教材的能力逐渐增强，业务水平逐步提高。一般说来，教材研究得比较透彻、善于挖掘和拓展的教师，教学思维相对比较活跃，教学智慧相对比较突出，教学的效果相对较好，专业成长速度也相对较快。
四、几点思考
１．拓展教学是否会加重学生的学习负担
教材是学生学习、教师教学的重要课程资源。实施新课程以来，经过不同层面的多次培训，广大的一线教师对于是“教教材”还是“用教材教”这样的教学观念，应该说不会存在多大的异议，但如何挖掘与超越教材，哪些知识点值得挖掘，“度”又如何把握，一直处于“摸着石头过河”的状态。中考具有检测和选拔的双向功能，通过对教材的创造性拓展处理，能更好地突出能力立意，为高一级学校选拔“学得活”、“能力强”、“有后劲”的合格新生。但也隐藏着一些问题，一是为了在中考试卷上３－５分带有区分难度的题目上赢得优势，对教材是否拓展得越深越好，盲目拓展，甚至将高中内容不加任何处理而直接下放，是否会增加学生的额外学习负担？二是拓展后是否会有部分甚至一批基础差、理解能力跟不上的学生“囫囵吞枣”， 造成思维的混乱和知识点的误解，从此掉队而被“落”下，失去了学习化学的信心与兴趣？三是是否影响义务教育初中阶段的化学教学方向，会不会把教师引向忽视基础、“钻牛角尖”的死胡同而“顾此失彼”？
２．什么样的知识点值得拓展
从理论上说，位于学生“最近发展区”的问题，是最能激发学生的认知冲突，最具有启发性、最有拓展价值的，但实际上这是个很难把握的问题。在平常的研讨课以及示范课等公开教学中，往往更多看到的是针对中考的知识性拓展，尤其是生源较好的学校，这也可能是由于学生文化基础整体偏高以及升学方面的社会压力大的缘故。如：上述案例１中，对ＣＯ２和Ｎ２的助燃性进行拓展；再如Ｍｇ条放进ＣｕＳＯ４溶液中，产物究竟是什么？浓的ＮａＯＨ溶液为何使酚酞褪色？诸如此类的问题去组织学生拓展探究。那么有两个问题值得思考，一是拓展是否一定要与中考考试内容挂钩？二是一般学校以及农村学校又如何实施拓展教学？笔者认为，要根据初中生的心理、年龄特点以及学生的文化基础而定，拓展的触角要相对宽泛一点、内容相对丰富一点，可以是学生感兴趣的生活方面的，如：如何吃醋和用醋、衣服是怎么干洗的等；也可以是激发学生兴趣或励志方面的，如：科学家的生平故事、新物质或新元素是怎么发现的等；还可以是综合培养学生科学素养科技活动方面的，如：组织学生到自来水厂参观，了解自来水的生产流程等。当然这些中考试卷不一定能涉及到，但对于提高学生的综合素质是有益的，影响着学生的终身发展。
拓展教学是永恒的研究课题，需要广大的教师用心琢磨、潜心挖掘适合于学生的各种拓展素材并进行适当的加工整合，设计谋划出有利于提高学生思维能力的教学方案。只要我们教师独具慧眼，能悉心引导学生发现问题并利用对疑问点的探究，就一定能提高学生分析问题、解决问题的能力。
作者：王国峥
氮化镁的问题探讨论文 篇3：
化学教学中的几个疑难探讨
江苏新课程改革已经历了一个轮回,大家通过自己的身体力行,发挥自己的聪明才智,对新课程有了更深的认识和领会。新课程强调“从学生的实际出发,促进每个学生的发展”,鉴于此,教材在编排上很注重学生能力的培养,开放性和探究性的内容比较多,再加上现在的学生思维很活,会问你很多的为什么,这许多为什么有很多是出乎教师意料的,甚至有些是教师自己都不知道的。而这些疑惑在实践过程中是不可避免的。面对这些疑难,我们怎么办?听之任之是不行的,因为这样一些问题中有很多是非常好的课堂动态生成资源,我们积极地正确地解决对学生的学习、教师的成长通常会收到很好的效果。以下试举我们在教学实践中遇到的诸多问题中的几例和大家共同探讨。
【疑难1】
苏教版《化学1》(王祖浩主编)专题2“从海水中获得的化学物质”,第一单元“氯、溴、碘及其化合物”中遇到这样一道题目:氯气通入淀粉碘化钾溶液会看到什么现象?继续通氯气溶液会有怎样的现象?为什么?
这道题目看上去很简单,大家都很容易得出答案:首先看到溶液变蓝,是因为发生了如下反应:2KI+Cl2=2KCl+I2,生成的碘单质使淀粉变蓝;通入过量氯气时,氯气与碘分子发生反应:5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl,碘单质不断消耗,溶液的蓝色不断变浅,直至消失。
问题来了:碘为什么能使淀粉变蓝?淀粉遇碘都变蓝吗?那显色原理是什么?为什么我们实际做实验时发现淀粉溶液的蓝色中略带紫色?等等。
对于这些问题要想模糊回答很容易,但要想深入下去,解释清楚,是相当不容易的。解决这些问题,我们首先得认识一下淀粉。
淀粉(starch)主要存在于植物的种子和块根里,谷类中含量较多,大米中约含淀粉80%,小麦中约含70%,土豆中约含20%。淀粉为白色粉末,不溶于水和一般有机溶剂。天然淀粉主要由直链淀粉(amylose)和支链淀粉(amylopectin)两部分组成。
直链淀粉在淀粉中约占20%,能溶于热水,又叫可溶性淀粉(soluble starch)或糖淀粉,与碘作用呈蓝色。直链淀粉的相对分子质量约为32000～160000,相当于200～980个葡萄糖单元依次组成的直链高分子化合物。如以小圈表示葡萄糖单元,则直链淀粉结构的一部分可表示如下:
支链淀粉在淀粉中约占80%,它不溶于热水,但遇热水变粘成糊状,又叫不溶性淀粉(insoluble starch)或胶淀粉,与碘作用呈紫色。淀粉和碘作用呈现蓝紫色的反应常用于碘或淀粉的检验。支链淀粉的相对分子质量约为100000～1000000,相当于600～6000个葡萄糖单元依次组成的支链高分子化合物。糯米之所以粘性较大,就是由于含支链淀粉较多(支链淀粉的结构如图所示)。
在稀酸的作用下,淀粉水解生成一系列中间产物,最终生成α-葡萄糖。
糊精(dextrin)是淀粉水解的最初产物,它的分子虽比淀粉小,但仍是多糖,随着糊精水解分子逐渐变小,它与碘作用分别呈红色、黄色和无色。
所以由上可知,直链淀粉遇碘呈蓝色,支链淀粉遇碘呈紫红色,糊精遇碘呈蓝紫、紫、橙等颜色。通常的淀粉都是直链淀粉和支链淀粉的混合物,所以实际实验时会看到蓝色溶液中略带紫色。
那显色原理是什么呢?以前认为是淀粉吸附碘,使碘吸收的光的波长向短的方向移动,棕色的碘液就变成蓝色。近年来通过先进的分析技术证明主要是由于生成包合物的缘故。直链淀粉是由α-葡萄糖分子缩合而成螺旋状的长长的螺旋体,这个螺旋状圆柱刚好容纳碘钻入并吸附成包合物。实质是碘分子(或I3-)与葡萄糖单元暴露在螺旋外的羟基作用,一个碘分子(或I3-)与6个葡萄糖单元配合,使碘嵌入螺旋体的轴心位置。
形成包合物的颜色为何不同呢?那是与淀粉的聚合度或相对分子质量有关。在一定的聚合度或相对分子质量范围内,颜色随聚合度的增加按无色-橙色-淡红-紫色-蓝色变化。例如直链淀粉的聚合度是200～980。包合物颜色是蓝色;支链淀粉在支链上的直链平均聚合度20～80,包合物颜色是紫色的。糊精的聚合度更低,显棕红色、红色、淡红色等。见下表:
【疑难2】
苏教版《化学1》(王祖浩主编)专题2“从海水中获得的化学物质”,第二单元“钠、镁及其化合物”中讲镁时,为了引起学生的兴趣,就请几位同学做了一个初中做过的实验——镁条燃烧,同学们很兴奋。突然有同学冒了一句:“老师,镁条烧完后的黑色物质是什么?”我一愣,这个不知做了多少次有着同样现象的实验,对这样一个问题从不觉得是个问题,我还没说,周边不少同学就说开了:“碳呗,镁和二氧化碳反应生成的,空气中有二氧化碳呀,没预习。”我笑了,因为我也是这样的看法。“老师,那氮化镁什么颜色?”那位同学又问道,“其实我从初中开始就一直思考这个问题,我觉得空气中氮气更多呀?”教室里安静了,我也哑口了,这个我真的不知道,我坦白说到:“这个老师不知道,课后我们一起查阅资料,一起解决”。
课后,查阅资料,众说纷纭,终于在人民教育出版社的论坛的同名帖子上看到了一个我比较信服的答案,原文如下:氮化镁(Mg3N2)的颜色:黄绿色或棕黄色——《无机化学丛书》;黄色或黄绿色——WebElements.com;黄色或黄绿色——Answer.com;黄绿色——《兰氏化学手册》;黄色——《CRC Handbook of Chemistry and Physics》。去年寒假带学生到南京参加化学竞赛培训,抽空到南京大学的同学那边聚会时,也问了他这个问题,在他的实验室里我们查阅了上述资料中的三本书:《无机化学丛书》、《兰氏化学手册》、《CRC Handbook of Chemistry and Physics》,结果一致。因为实验条件允许,随之又顺势做了这个实验,结果现象一致:黄色。那黑色物质到底是什么呢?利用他的数据库,查阅了不少资料,在看了“轻烧镁、重烧镁、电熔镁中氧化镁晶体结构的XRD分析”一文后,大受启发:原来这三种镁的氧化物结构相同,区别仅在于组成氧化镁晶粒的嵌镶块尺寸大小不同,氧化镁晶粒形成与煅烧温度之间的有着密切关系。那我们看到的黑色物质是不是也是氧化镁,只不过是颗粒大小的问题呢?这是不是就类似于铁块和铁粉,银块和银粉,因为颗粒大小不同对光的吸收不同的情况。于是我们翻阅了《固体光谱学》 、《波谱学》 以及《光谱分析与色谱分析》 一系列书籍,从而得到了证实,总结如下:我们看到各种颜色都是由可见光引起的,可见光在物理学上是一种电磁波,只有在0.38微米到0.78微米波长之间的电磁波,才能引起人们的色彩视觉感受。
不同物体反射不同色光的反射率不同,我们看到草是绿的是因为草反射绿色的能力最强。黑色物体则是因为它吸收了几乎所有频率的光,没有光反射时我们看到的就是黑色。当白光照射到不透明的物体表面时,一部分波长的光被物体吸收,一部分波长的光被反射出来。不同波长的光有不同的颜色,被反射的光波是什么颜色的,物体就是什么颜色。如三氧化二铬反射绿光,它就是绿色的;硫磺反射黄光,看上去就是黄色的。若物体将全部波长的光都吸收,它就是黑色的,若全部都反射,则为白色。
当任何固体被细分到小于光波波长的尺寸时,即失去了原有的颜色和光泽而呈黑色。事实上,所有的固体在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小,颜色愈黑,银白色的铂(白金)变成铂黑,黄金变成黑色,铁粉变成黑色,白色的氧化镁变成黑色。
【疑难3】
苏教版《化学1》(王祖浩主编)专题3“从矿物到基础材料”第一单元“从铝土矿到铝合金”中遇到这样两个问题:1.从铝土矿制备铝的工艺流程中,铝土矿加NaOH溶液溶解后过滤所得的残渣是什么?2.Al(OH)3为什么具有两性?
对于问题1:很多人很迷惑,对此不是很了解,其实残渣是复杂的硅酸盐的沉淀。具体涉及的反应方程式如下:
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O=Na2O·Al2O3·SiO2·H2O↓+2NaOH
所以通过这种方法部分铝会损失掉。
对于问题2:也许很多人会觉得好笑,这还是问题吗?都知道的。但我不觉得,一次去听课,那位老师解释来解释去就是这样一句话:因为它既能与酸反应生成盐和水又能和碱反应生成盐和水,能酸式电离出H+也能碱式电离出OH-,即两性的含义。那么Al(OH)3为什么既可以电离出H+又可以电离出OH-呢?恐怕也不是每位同志都能解释清楚的吧?
其实无论是氢氧化物还是含氧酸及其盐,都含有R-O-H的结构,该物质显酸性还是显碱性主要取决于它们在水溶液中断键的位置。若O-H键断,则产生H+,显酸性;若R-O键断,则产生OH-,显碱性。而断键的位置取决于O-H及R-O键中H和R对O的吸引能力,当两者对O的吸引力相当时,R-O-H既可以呈酸式电离,又可以呈碱式电离。而R对O的吸引能力又取决于它的离子半径的大小和所带电荷的多少,通过元素周期表,我们知道,铝离子的离子半径和电荷数均介于Mg和Si之间,所以它在水中既可以发生与H2SiO3类似的酸式电离,又可以发生与Mg(OH)2类似的碱式电离。Al(OH)3的酸式电离和碱式电离为:
H++H2O+AlO2- Al(OH)3 Al3++3OH-
当Al(OH)3与强酸反应时,将促进Al(OH)3电离生成OH-,即发生碱式电离,生成铝盐 ; 当Al(OH)3与强碱反应时,将促进Al(OH)3电离生成H+,即发生酸式电离,生成偏铝酸盐。
课后反思及启示
课堂上随时可能都有学生提出的一些意外问题,这些问题可能是教师备课时始料未及的,学生能提出这种问题时,说明学生思维处于激发状态,若教师此时不能回答而随便敷衍,很可能抑制扼杀学生创新思维,然而这种情况在教学中经常遇到的,所以若教师能放下“师道尊严”,虚心承认自己不足,反而让学生尊重你的诚实。如果课后经过你的反思和查阅资料解决了,学生会佩服你、信任你。另外最重要的是激发了他们的学习化学的兴趣,因为他们觉得他提出的问题老师都不懂,很有成就感,更有学习的动力。同时教师在学生的促进下教学水平也会得到提高,也就是所谓的“教学相长”。
参考文献
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作者：张志辉