有趣问题和妙解方案

宋心琦

食盐提纯是小沛自己动手做的第一个化学实验。他和小组里的同学在仔细阅读实验指示书和认真讨论之后，明确了实验的目的和所要用到的仪器，并做了适当的分工。因为准备工作做得很认真，所以实验进行得很顺利，大家都学会了使用漏斗过滤的基本操作。看着除去不溶性杂质后食盐晶莹剔透的本来面目，同学们兴奋不已，啊！利用如此简单的仪器和操作就可以达到粗盐提纯的目的。化学实验真是太有趣了！在实验报告中，孩子们写下了各自的体会。

老师在批改报告时，仔细阅读了同学们的实验总结和体会，非常赞许他们在实验中表现出来的科学精神和勤奋好学的态度。鉴于在科学实验中发现和思考问题方面还需要进一步努力，老师特意为这个班的同学安排了一次活动，活动的主题叫做“如何通过实验学习化学”。对于初学化学的同学来说，他们感到这是一个从来没有想过的很有趣的问题，所以他们带着种种想法和疑问，表示愿意积极参加这次活动。

活动课上，看到同学们闪烁着疑惑的目光和急于求知的神情，老师说：“今天的活动由我开始提问，大家可以自由地提出自己的想法，不要受追求唯一正确答案思维惯性的约束，好吗？”同学们用掌声表达了对提议的支持和参与的积极性。

老师提出第一个问题：“用过滤法提纯粗盐的依据是什么？”孩子们齐声回答：“根据杂质和食盐在水中溶解程度的不同。”老师接着说：“分离不溶性杂质一定要用过滤法吗？过滤法一定能够把所有的不溶性杂质都去掉吗？”孩子们从来没有想过这个问题，课堂陷入一片沉寂之中。老师没有急于给出答案，她提示道：“不要着急，想想看在日常生活中遇到类似情况时人们是如何处理的，也许可以找到问题的答案。”小慧是关注公共卫生的同学，她首先想到在沙尘暴时外出如何选择口罩的情景，如果不用特制的口罩仍然会吸入极微细的飘尘。由此得到启发，她回答说：“过滤法是否能够把不溶性杂质全都去掉，决定于所用滤纸或滤布孔径的大小和不溶性杂质颗粒的大小。如果杂质中含有比过滤器孔径小的颗粒就不能除尽。”老师和同学们都为小慧的精彩回答报以热烈掌声。因为她不仅能够从生活中找到类似的事例，而且表示她经过思考之后已经掌握了过滤法的要点。这时小沛突然想到，捕鱼时网孔的大小、粮食过筛时筛孔的大小不都是类似的事例吗？他再次感悟到“科学源于生活，而且高于生活”的含义。小强最喜欢欣赏飞驰的自行车和汽车，且仔细观察过车轮通过泥泞或积水时的情景，对物体旋转时产生的离心现象印象很深，所以他认为用离心方法也可以把不溶性杂质和食盐溶液分开，另一位同学根据静置泥水会自动分层的事例提出静置倾析法也可以考虑。奇思妙想迭出。笑声掌声不断。

老师在总结时指出：“实验现象为我们积累了感性知识，也为我们开启了探究性思索之门，我们也体会到学习带来的快乐。但学习也是艰苦的过程，不可能一蹴而就。从上面的讨论里我们应当认识到。要从混合物中分离出某种纯净物（例如从粗盐中得到纯的食盐），关键在于找到它们之间的某种差别。例如，在某种溶剂中溶解程度的不同，颗粒或质点密度的不同，彼此间粒径的不同，液体沸点的不同（如从液态空气中分离出氧气），对某种试剂反应能力的不同（如空气组成测定实验中氧气、氮气及稀有气体化学性质的不同），等等。这就是化学为什么要详尽地研究物质的物理性质和化学性质的原因。此外，你们还可以把物质的分离和分类法作比较，虽然前者主要用于化学，其实二者是相通的。依据什么来分类和依据什么来分离，着眼点不是相似的吗？”听到这里，喜欢数学的小明站起来说：“老师，我觉得也有点像数学中的同类项合并。”小明这个“发现”使课堂的欢乐气氛再一次进入高潮。

课间休息后，老师说：“上面我们讨论了和过滤功能相关的问题，现在回到实验本身，看看能够学到些什么，好吗？”孩子们瞪大了眼睛，想不出实验本身还有什么可以讨论的问题。老师看得出同学们不知道从哪里想起，但他们仍然在思索，说明孩子们一直保持着探究积极性。稍加启发，他们就能找到思索和探究的方向。老师说：“如果第一步是过滤除去不溶性杂质，当然是粒径大于滤纸孔径的杂质，那么又如何除去粗盐中包含的可溶性杂质以及第一次过滤时的‘漏网之鱼呢？实验指示书介绍的方法是通过蒸发使滤液浓缩到出现晶体，然后再过滤一次，这次留在滤纸上的就是提纯后的氯化钠。所用的原理和第一次不同，它是利用了氯化钠和可溶性杂质在水中溶解程度的不同以及温度对溶解程度影响的不同（有关原理将在九年级化学里讨论）。我们现在就实验本身来思考几个问题。第一个问题是指示书上规定的粗盐和水的用量是根据什么原理和原则确定的？第二个问题是把滤液蒸发至干不是可以得到更多的食盐吗？为什么要求留下少量滤液？同学们不要急于回答，你们可以猜想各种理由，到九年级在学习了溶液一章后再来检查我们的假设，好吗？第三个问题就更有趣了，已知氯化钠晶体内部不包含水（更严格地说应当是不包含留有可溶性杂质的滤液），你能用实验证明吗？”略作停顿后老师笑着说，“用结晶方法可以提纯化学物质的依据就在于此，由此你们应该知道为什么结晶方法是固态物质提纯方法中应用最广的一种。以后用到固态化学试剂时不要忘了仔细观察它们的形貌啊！”这时老师拿出几个放大镜，建议同学用来观察所得到的氯化钠晶体，并报告自己的发现。“哇！纯净的氯化钠晶体晶莹剔透，真是美极了！”孩子们一面观察一面交流着自己对氯化钠晶体形貌的印象。这时，细心的小沛和小慧发现氯化钠晶体有一个奇怪的特征，虽然品体外形各异，但表面的夹角都呈直角。这是为什么呢？老师对同学们观察时的认真细致给予肯定和鼓励。特别是有的同学能够通过观察。从外形各异的众多晶体中发现它们所具有的共同特征（结晶化学中称为而角不变定律，不同的晶型面角不同）。这个发现远远超出实验指示书的要求，其中隐含的理论问题为同学们保持旺盛的求知欲及探究主动性起到很好的作用。

通过这个简单的化学实验，同学们是否已经感到开始步入科学之门了？

责任编辑 侯秀姣