浅谈对比实验在高中化学中的应用

杨茵

摘要：为了化学实验现象更鲜明直观，采用对比实验是一个很好的办法。结合中学化学的具体实例，介绍及归纳了化学实验中对比实验的类型，即可以分为自身对比、空白对比、条件对比或相互对比，以期为一线教师的实验教学提供一些启示及参考。

关键词：对比实验；实验教学；化学教学

文章编号：1005–6629（2015）2–0034–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学是“实验的科学”，化学实验是化学学科的基础。化学实验作为一种真实、形象、直观的教学手段，适合学生以形象思维为主的认知特点。我们在平时教学中离不开实验，我们要充分创造让实验“开口说话”的机会。苏霍姆林斯基说过：“教学最好是从实地实物的观察入手。”实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据。我们在教学中要让化学实验现象更鲜明直观，对比实验是一个很好的方法。

1 什么是对比实验

对比实验法就是将某个要研究的事物同一个已经确定知道其结果的事物作对比，以便确定某种因素的影响或者排除某种因素的影响。实施这种方法时，要将进行研究的对象分成两个相似的组，其中一个为实验组，另一个是对照组。然后通过实验，即在对比中判定实验组具有某种性质或受某种影响。对比实验中只要有一个因素影响要研究的问题就能比较了。下面笔者以具体化学实验为例来谈谈化学实验中常见的对比实验的类型及相关应用。

2 对比实验的类型

2.1 自身对比

自身对比实验指实验组与对照组在同一对象上进行，即不另设对照组。这是我们实验中最常用的一种方法。自身对比方法简便，实验处理前的为对照组，实验处理后的则为实验组。比如向氢氧化钡溶液中加入硫酸溶液这一实验，加硫酸溶液前是对照组，加硫酸溶液后是实验组，通过试管中前后现象的不同我们就能对比得出氢氧化钡和硫酸发生反应这一结论。

化学中大部分的实验都是典型的自身对照。例如著名的“黑面包”实验，在100mL的烧杯中投入10克左右的白砂糖，再加入1mL水和10mL浓硫酸，用玻璃棒快速搅拌几下，一会就见白糖变黑，慢慢蓬松，逐渐上涨开来，溢出烧杯，就像一个黑色的“面包”。白与黑的对比，10克与满杯的对比，实验现象令学生“震撼”，能很好地引起学生的兴趣，激发他们探究的欲望。

利用Na2SiO3溶液的阻燃性，可设计成“烧不坏的布条”的小魔术。把布条一半浸透Na2SiO3溶液，晒干备用。课上“表演”的时候，分别从布条两侧剪下一小块布，点燃，浸过Na2SiO3溶液的布条很难燃烧，另外一块布条立即燃烧起来。通过同一块布却有两种燃烧程度的对比，不仅激发了学生的兴趣，也生动地说明了工业上用Na2SiO3溶液浸泡的产品既耐腐蚀又不易着火的原因。

2.2 空白对比

空白对比是在化学实验教学中运用最多的一种对比实验方法。空白对比实验指对照组不做实验处理，也就是不给予实验条件与实验组进行对比。值得注意的是，“空白”是相对的，也就是不给对照组处理因素是相对实验组而言的，实际上对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素，或者说相对于实验组而言，除实验变量外，别的处理与实验组完全相同。通常未经实验因素处理的为对照组，经实验因素处理的为实验组；或处于正常情况下的为对照组，未处于正常情况下的为实验组。例如在离子反应的教学中，我们常用在NaOH溶液中先滴加酚酞，再加入盐酸，酚酞褪色这一实验说明NaOH溶液与HCl溶液发生了反应。但学生也会产生这样的疑惑：NaOH溶液中加入盐酸，若不反应相当于稀释，NaOH溶液变稀，也可能使得酚酞褪色。如果我们在教学中增加一个空白实验：取一个空试管，加入相同体积的NaOH溶液并滴加相同滴数的酚酞，然后再加入相同体积的蒸馏水作为对照组，若酚酞不变色，说明实验组中酚酞变色是发生了酸碱中和反应。通过空白对比，排除了稀释后碱浓度下降使得酚酞褪色这一可能性，增强了实验结果的说服力。

有些现象不是很明显的实验，如果用空白对比来做，实验现象会更明显易见。例如“氯乙烷的消去反应”中，我们把生成气体通入酸性高锰酸钾溶液中证明生成乙烯，但是由于反应进行的程度比较小，所以高锰酸钾溶液不能完全褪色，学生观察颜色变化时有困扰。如果在实验过程中增加一个装酸性高锰酸钾溶液的“空白”试管，与通入生成气体的酸性高锰酸钾溶液进行对比。通过观察两支试管中酸性高锰酸钾溶液的颜色深浅的不同，学生很容易判断出生成的气体具有还原性。

我们平时的自身对比实验若设计成空白对比，往往能达到更好的实验效果。如做趣味实验“用苹果片来验证亚硝酸钠也有氧化性”时，可在苹果的新鲜切面上，选取距离较远的三个点，其中两个点分别滴上2～3滴2%亚硝酸钠溶液和维生素C溶液（1%），另一个点空白，静置2～3min，可观察到在苹果新鲜切面上，滴有亚硝酸钠的点颜色变（氧化）得最明显，颜色最深，滴加维生素C溶液的点颜色基本不变，而空白点在2～3min内变色较浅。这里的空白点和滴加维生素C溶液的点都是作为对照点。其中空白点现象说明空气中氧气也具有氧化作用，但NaNO2溶液的氧化作用更强些。有了两个对照点，就使实验结论一目了然了。

由于空白对比实验现象对比明显清晰，在实验教学中已越来越多地被采用。

2.3 条件对比

条件对比实验是指虽给试验对象施以某种实验处理，但这种处理是用于对照的，给定的实验处理正是为了保证实验中实验组与对照组相比只是少了实验变量的影响。通常施以条件因素的为对照组，施以实验因素的为实验组。在“漂白粉漂白效果”的实验中，我们可设计如下实验：在漂白粉溶液中加入品红，分别置于三支试管中。在第一支试管中滴加盐酸，向第二支试管中吹气，将第三支试管静置[1]，分别观察三支试管中溶液颜色变化。其中第三支试管是对照组，第一、二支试管是实验组。本组实验条件不同，现象有差异，能很直观地说明酸性越强漂白效果越明显。

当把颗粒大小不一（也就是不同比表面积）但相同质量的大理石与同体积同浓度的稀硫酸在试管中分别反应时，反应的现象差别很大，粉状或小颗粒状的大理石反应明显快得多，这组条件对比实验说明了“大理石不能选用与稀硫酸反应来制备二氧化碳气体”的说法是有条件的，更说明了实验条件的不同对化学反应的影响很大。

2.4 相互对比

相互对比实验是指不单独设对照组，而是几个实验组相互对比，其中每一组既是实验组也是其他组别的对照组，由此得出相应的实验结论。一般在探究某种实验因素对实验结果的影响不明确的情况下使用。通过实验的相互对比，确立实验变量和反应变量的关系。例如探究铝和铜置换反应影响因素的实验中，常设计如下多组相互对比实验。实验1：未打磨的铝片浸入氯化铜溶液中。实验2：未打磨的铝片浸入硫酸铜溶液中。实验3：砂纸打磨过的铝片浸入氯化铜溶液中。实验4：砂纸打磨过的铝片浸入硫酸铜溶液中。一段时间后，分别观察实验现象。实验现象的差异不仅说明铝表面有致密的氧化膜，而且说明了氯离子对金属及其结构有较强的破坏作用。

例如KSCN溶液检验Fe3+具有灵敏性的特点，但学生在实验过程中往往体会不到。可设计成如下一组对比实验：向一支试管中滴加3滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，然后加入蒸馏水至试管四分之三处，把稀释后的溶液分别倒入另外两支试管中，使三支试管中FeCl3溶液体积几乎相等。其中第一支试管观察溶液颜色近乎为无色；第二支试管中滴加NaOH溶液，没有明显现象；在第三支试管中滴加几滴KSCN溶液，溶液立即出现血红色。前两支试管实验现象的对比，很好地展示了KSCN溶液的灵敏性。

总之，对比实验让化学实验现象更清晰可见，提高了实验现象的可观性，具有比较好的推广价值。不同类型的对比实验可按需配合运用，效果更佳。我们在今后的化学教学中也需要多关注实验，多动脑筋，设计出好的实验，使实验成为培养和保持学生化学兴趣的有效途径，成为学生学习化学知识的生长点，真正发挥实验应有的教学功能。

参考文献：

[1]郑胤飞.文化有根课堂有魂[M].上海：上海教育出版社，2013：68.

[2]邓继红.由化学教师实验能力大赛得到的启示[J].化学教学，2013，（12）：27.