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设计生活实验,让化学课堂精彩

2016-05-14徐万英

都市家教·上半月 2016年9期
关键词:人教版高中化学

徐万英

【摘 要】高中化学课堂的实验氛围还是不够浓郁,设计生活中的化学实验并引入课堂,可以极大地调动学生的积极性,让课堂充满趣味。本文列举了若干生活实验的例子,并且浅析在课堂上的应用,以期让化学课堂更加精彩。

【关键词】高中化学;人教版;生活实验

实验,是化学的灵魂。在人教版的高中化学教材中,以实验为中心的模块化体例结构,有利于学生提高认知、系统学习。正如课本中的实验所体现的思想一样,实验是要贴近生活的,让人触手可及,这才是化学学科真正的意义所在。在实际教学中,积极设计生活小实验,方能打造精彩化学课堂。

一、现象奇异,脱水实验

一般的化学实验现象多以显色、冒泡等“小动作”为主,不够“刺激”,也就是实验现象不够显著,很难引起学生长久的兴趣。化学实验的生活化将身边之物带到了实验室,如果让小物件的“化学潜能”爆发出来,必能调动起学习的氛围来。

硫酸的脱水实验就足够惊艳。化学必修1第四章第四节讲到了硫酸,硫酸具有很强的氧化性和脱水性,这是上课讲的重点。硫酸这种试剂大家都不陌生,众所周知硫酸很“厉害”,也就是具有很强的腐蚀性。初次见到硫酸时,大家都有一种“敬畏”的心态。但是在进行硫酸脱水实验时,作为神秘“黑马”登场的却是不起眼的蔗糖。脱水实验的安全隐患在于大量放热,在控制好实验材料的物量之后,我也就放心地让同学们去操作。设计本次实验时我是以生活小实验为引入点的,大家反响不是很强烈,只是按部就班地从家里带来了一小袋白砂糖而已。我在讲解实验步骤时使了个“坏”,没有透露太多的实验现象,打算给同学们一个惊喜。在讲解实验时,我只说硫酸能使蔗糖脱水变黑,并且嘱咐反应会放出刺激性气味的,让大家离得远一点。等到安排完毕,大家动手实验时,“奇迹”出现了。在浓硫酸倒入装有白砂糖的烧杯时,白砂糖变黑迅速膨胀,小小的一堆瞬间涨成了“黑面包”,这可着实把同学们吓了一跳。在同学们还在“后怕”的时候,我讲解着硫酸的性质,这才是真正的“刻骨铭心”。

脱水实验的反应现象“动作大”,但是很安全,这也是我设计让大家亲手体验的信心来源。奇异的实验现象当然地给同学们留下了深刻的印象,恐怕以后同学们会对生活中“老实”的蔗糖刮目相看了。

二、反应明显,金属实验

1.电光火石,燃烧金属

燃烧是生活中常见的现象,燃烧需要达到三个条件——可燃物、着火点和助燃剂。助燃剂通常为氧气,一般在人们的脑海中对可燃物也会有一点了解。但是在化学的课堂上,可燃物的要求简单,燃烧条件只要达到有氧环境即可。

在化学实验室中,我们要燃烧的是铁。对于同学们来说,铁是再常见不过的了,是最常见的金属。然而大家知道铁能烧红,能熔化成铁水,还能燃烧。但是铁燃烧的环境在生活中几乎没有,那就是100%的纯氧环境。在设计本次实验时我选用了铁丝作为“可燃物”,制作了一瓶纯净氧气作为“助燃剂”。本次实验较为危险,我选择的方式是让同学们参观。燃烧铁丝同学们闻所未闻,表现出了极大的兴趣,我意识到这是一个备受期待的演示实验,而实验现象一定不会让同学们失望。铁丝在生活中是“温柔”的,但是燃烧起来可以说是电光火石,璀璨异常。因此我在实验之前做了充足的安全措施,包括检验集气瓶的耐热性,在集气瓶底铺一层细沙,以防止溅落的融化物炸裂瓶底。铁丝则要绕成螺旋状,以此来增大接触氧气的面积。实验进行时,铁丝剧烈燃烧,火花飞溅,生成了黑色固体。反应式如下:

3Fe+2O2=ΔFe3O4

铁燃烧的光芒,也满足了同学们的期待,展现了生活中的大能量。

生活实验不见得就是“小打小闹”的反应现象,也会有如此高能的反应。这也暗喻了生活实验不容小觑,正是源于生活才支撑起了化学的体系。电光火石间,知识也像燃烧的火焰一样兴盛了起来,生活实验“火”了一把。

2.铁轨灵药,铝热反应

高温状态下的金属常见于工业中,在生产生活中比较少见。日常生活固然离我们很近,但是工业的生产生活却也是与我们息息相关。铁的燃烧尚且应用不大,但氧化铁与铝的组合却是在生产中发挥了大作用。

这种反应叫做铝热反应。铝热反应是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法,通常用来冶炼高熔点的金属或者熔化金属。在实际生活中,铁轨有时会出现大的裂缝,普通焊接又不能修复,这时候铝热反应就要发挥“妙手回春”之功效了。在焊接铁轨时,将铝粉与氧化铁的混合物点燃,由于反应放出大量的热,置换出的铁以熔融态形式流出,让熔融的铁流入铁轨的裂缝,冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起了。原理是容易叙述,但是做起来危险性太高,因此我在课上给大家以视频的形式进行的演示实验。铝热反应其实比铁丝燃烧剧烈得多,但是在视频中呈现的效果就弱了一些,但是化学反应的应用情况却跃然屏上。通过观看铝热反应的演示实验,生产生活中的化学反应与同学们走近了很多。生活小实验也能出自工业的“生活”,化学的身影无处不在。

氧化铁和铝的反应其实只是铝热反应中的一种,因其广泛的用途被人们所记住。这也说明实用性是化学反应的特点之一,实验源于生活,生活实验其实是实验反向回归实验的一个过程。

三、酸碱各异,颜色多端

1.是酸是碱,试纸来辨

酸碱是高中化学实验中的常客,它们就像两极中阴阳一样,大有两仪生四象之气势。初次接触酸和碱时,是伴随着一系列的显色实验。要想分清哪个是酸哪个是碱或许不是太难,但是如何测定酸碱度?这里就要提到PH试纸了。

酸碱度用PH值来表示,PH值的含义是表示H+ 浓度很小的溶液([H+]在1~10-14mol/L之间)酸碱性强弱的指标,在数值上等于氢离子浓度的负对数。教材选修4第二节中介绍了PH试纸的用途,但是真刀实枪地使用起来,却会有种种的问题。同学们初次接触试纸,PH试纸拿到手里,就不禁想要找溶液来测测看。试纸虽小,使用起来却是大有门道。首先一套试纸是由颜色比色卡和试纸组成的,使用前要保持试纸的干燥。测试时是溶液来“找”试纸而不是试纸去“找”溶液,也就是溶液需要轻轻滴在试纸上,并且需要立即与比色卡比较,读数。在滴溶液时,可能还需要玻璃棒等的工具,需要一个器皿盛放试纸。所以整个过程还是比较繁琐的,我让同学们都亲手测定一些生活用品的PH值,以此来掌握测定方法,巩固知识。经过大家的测定,结果诸如食醋PH值约为3,牙膏PH值约为9等等,各式各样都有。其实这就算是一个小实验,而且深入到了生活中,效果还是非常好的。

2.花朵美丽,色彩变换

变色这一现象在酸碱实验中并不陌生,仿佛酸碱就像来无影去无踪的武林高手一样,而变色反应是捕捉到它们的唯一的影子。一般来说显色反应都是紫色石蕊试液或者酚酞试液来进行的,但是生活中的花朵,也有相似的功能。

在讲解紫色石蕊试液的时候,正值牵牛花盛开的季节。紫色石蕊试液遇酸显红色,遇碱显蓝色。牵牛花的颜色是蓝紫色,与石蕊试液颜色相近,这是否有某种联系?答案是肯定的。显色指示物变成了植物,化学课堂与生物课堂也走近了一步。我带领同学们走进了花园做实验,也是第一次把实验搬出了实验室。在花园的一角,恰好有两株并排生长的牵牛花,一株开紫花,一株开红花。我们将这两株花分别采了三朵下来,准备进行实验。我们配置好适宜浓度的醋酸溶液和氢氧化钠溶液,将一朵紫色的花浸在醋酸溶液里,将一朵红色的花浸在氢氧化钠溶液里。一段时间后,神奇的现象发生了,紫色的花变成了红色,而红色的花变成了紫色。再用其余两株重复实验,得到了相同的结果。这就说明了牵牛花的花瓣具有和石蕊试液相同的作用,能根据溶液酸碱性显示不同的颜色。其实这也印证了牵牛花有红有蓝的原因,在偏酸性的土地上长出的很可能就是红色牵牛花,在偏碱性土地上则是蓝紫色牵牛花,原来牵牛花是大地的“酸碱试液”。

酸碱显色,这是化学反应现象色彩缤纷中的之一,体现了化学的魅力所在。说到底化学还是来源于生活,试剂都是由原材料提炼而来。牵牛花是平凡美丽的,也是有化学色彩的一种植物。生活中的化学实验,就像牵牛花一样平淡美丽,同时又富于变化。

四、表演魔术,Na2O2的性质

水能灭火,但水也能生火,把水滴到用脱脂棉包着的Na2O2上,脱脂棉立即燃烧起来,证明的性质是Na2O2与水的反应是放热反应,同时脱脂棉的着火点低,生成的O2有助燃作用,还有Na2O2与CO2的反应,也是放热反应,用一根吸管,往用脱脂棉包着的Na2O2上用嘴一吹,脱脂棉也能燃烧,因为人呼出的就是CO2,对于观众来说,好像人会武功,吹出“仙气”来了。

以上就是笔者在教学中设计、进行的一系列实验,当然也参考了诸多的先进案例,希望能与各位同仁分享交流。化学课堂本身就是丰富多彩的,引入生活实验,课堂就平添了几分活力。化学实验源于生活,又高于生活。

参考文献:

[1]蓝峻峰,谢济运.化学实验教学生活化策略[J].柳州师专学报,2010(5).

[2]陈国清.化学实验生活化的实践与思考[J].教学仪器与实验,2015(5).

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