高中化学实验异常成因分析

陆卫星

实验过程中，有时会出现一些不可预期的实验结果，这会造成学生对已有认识的冲突。若教师勉强让学生接受，势必造成知识的盲点，学生也因此对实验失去兴趣和信心，影响课堂教学。此时需要教师正确的引导，找出原因，变“异常”为“正常”。这一过程不仅可以培养学生实事求是的科学态度，对教师本身也提供了提高教学素养的机会。

1．实验室的药品保存

空气中的氧气、水蒸气等易与化学试剂发生反应。实验室已有的药品不一定是近期购买的，在保存过程中易发生化学反应而变质。药品也可能由于人为保存不当而变质，最终导致异常实验现象的出现。比如在检验FeCl2溶液中的Fe2+时，加入KSCN后溶液立即出现血红色，这就无法进行加氯水氧化为Fe3+的检验过程。实际上，由于Fe2+具有还原性，很容易被空气中的O2氧化成Fe3+，也就不难解释还没有进行氧化过程已经看到溶液变成血红色了。通常在配置和保存像FeCl2溶液这样有还原性的物质时，可以加入一些还原性的物质防止氧化，比如这里可以加入铁粉。

2．实验药品的纯度

化学药品分为化学纯和分析纯。化学纯是指满足一般生产或分析试验的试剂纯度，在药品前标志CP；分析纯的纯度要比化学纯要高，一般应用于要求比较苛刻的场所，如医院用的试剂，在药品前标志AR。限于中学学校的实验条件，绝大多数都是购买化学纯的药品，难免会有一些杂质产生异常实验现象。

例如在进行原电池实验时，以铜片和锌片作为电极材料，稀硫酸为电解质溶液。为了和以往的锌与稀硫酸反应的实验现象区分开，教师会特别强调让学生观察气泡在哪个电极材料上产生。此时，理论上只在铜片上看到气泡。而在课堂上进行此实验时，学生不仅看到在铜片上产生大量气泡外，作为负极的锌片上也生成较多气泡。原电池的概念中是自发进行的氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应，分别在正负极进行。这种异常实验现象若不讲解清晰，不利于学生知识的区分。这是由于实验过程中锌片不纯含有Fe、C等杂质，易产生微小原电池而使氢的超电压降低，最终使锌表面析出部分氢气。

3．化学试剂的添加顺序

无论是教师或学生在实验过程中，有时会将化学试剂的加入顺序颠倒，或者其他实验操作上的小误差，这有可能会得到截然不同的实验现象。

如做检验葡萄糖含有醛基的实验过程中，需要配置Cu(OH)2悬浊液。若按教材要求的步骤和方法，向CuSO4溶液中滴加NaOH溶液，立即产生絮状沉淀，不会得到悬浊液。若对该沉淀和葡萄糖溶液进行加热，很多时候看不到砖红色沉淀的生成。这是由于按教材操作一般生成的沉淀只能是绿色的碱式硫酸铜，致使观察不到Cu(OH)2受热分解产生的CuO，被醛基还原生成的Cu2O砖红色沉淀。所以，可将步骤改为“向2 mL的NaOH溶液中滴加4~8滴CuSO4溶液”。只有保证反应过程中NaOH始终过量，才会生成Cu(OH)2。

检验葡萄糖含有醛基若采取银镜实验，需要配置银氨溶液。教材描述为“将氨水加到AgNO3溶液中生成沉淀到刚好溶解为止”，按照此方法配制的银氨溶液再滴几滴葡萄糖溶液，水浴共热始终得不到光亮的银镜。这可能是配制银氨溶液时氨水的用量引起的。实践经验表明氨水的用量越多，产生的银镜效果越差。可将氨水加入到最初产生的沉淀溶解到有些许浑浊为止(不是沉淀恰好溶解)，这种方法配置的银氨溶液产生的银镜效果最好。

如在做Al(OH)3实验时，若选取AlCl3溶液与NaOH溶液反应，将AlCl3溶液逐滴加到NaOH溶液中，刚开始观察不到白色沉淀，随着滴加量的增多，最终看到白色沉淀的生成。这是因为一开始过量的碱溶液发生如下反应：

4OH-+Al3+AlO-2+2H2O

随着Al3+的增多，发生如下反应：

Al3++3AlO-2+6H2OAl(OH)3↓

4．实验操作的微小差异

尽管实验过程中，定向的步骤已经安排好，但因人而异的实验动作也会引起实验现象的误差。

如在做乙醇的催化氧化实验时，在酒精灯上将螺旋状的铜丝加热变黑，迅速插入乙醇看到铜丝变红，并闻到刺激性气味的产生。但是在加热过程中，若不在酒精灯外焰加热而在焰心加热，就不会看到铜丝变黑，一直是光亮的红色。这是由于焰心本身有挥发出来的酒精，已经发生了催化氧化过程。同时，若升入乙醇的速度太慢，也不会观察到明显现象，这是由于铜丝温度下降后不发生反应了。

5．温度的控制

影响实验现象和结果的重要因素之一是温度。温度不仅影响化学反应速率，还引导化学反应的趋势。温度的不同经常会导致副反应的发生。

如乙醇在浓硫酸条件下加热制备乙烯，需要迅速升温到170℃，才能产生大量乙烯，否则会产生乙醚等副产物。这是由于醇脱水反应在不同温度条件下得到的产物组成不同。表1是常压、催化剂存在条件下，等量乙醇分别在不同温度下进行脱水实验获得的数据，每次实验反应时间均相同。

表1不同温度下乙醇脱水实验产物数据

温度（℃）乙醇转化

率（%）有机产物含量（体积分数）乙烯（%）乙醚（%）125208.790.21506816.782.21758832.366.82009086.912.1总之，化学是一门以实验为基础的自然科学。最初的化学实验教学局限于传授学生一些初步的实验知识和基础概念，新课改要求下的高中化学教学有着举足轻重的作用，利于课程改革、利于创新素质和教育的实施。无论是教师通过有效的现代教学手段进行课堂演示，或者学生动手实验，都帮助学生掌握化学原理和实验手段，形成科学研究的基本思维，全面提高学生的学习能力。(收稿日期：2014-01-21)