汲取生产生活素材开发化学实验的研究

李德前 石磊

摘要：为了丰富初中化学实验课程，提高实验教学效益，汲取了生产生活中的素材，精心设计了草木灰除垢、银元水杀菌、烧烤燃料选择、波尔多液探析、炸弹糖成分验证、电石与水反应、火烧水浇石灰石、碳酸氢铵分解8个探究实验。这些案例具有较强的科学性、趣味性、实用性、探究性及良好的可借鉴性。将实验案例运用于教学，能激发学生探究欲望、启迪学生科学思维、培养学生学以致用的能力。

关键词：生产生活素材；化学实验；实验设计

文章编号：1005–6629（2016）8–0043–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

《义务教育化学课程标准（2011年版）》明确指出，教师要善于发掘日常生活和工农业生产中的学习素材，设计适合学生动手操作的实践活动[1]。

笔者在多年的初中化学教学中，一直注重联系实际，重视化学实验，并从生产生活中开发出一些趣味性、实用性和实践性较强的实验教学资源[2]，既能用作课堂实验，又能用于课外探究活动，还可以改造成纸笔测试实验题。下面举例说明实验教学资源的开发及实验教学案例的设计。

1 从生活经验中挖掘实验教学资源

化学教学要促进学生养成用化学视角观察生活的良好习惯，使课堂内外连成一体，充分体现“生活充满化学、化学服务生活”的理念。要引导学生从生活经验中发现化学问题，并运用实验手段解决实际问题，从而培养学生的创新精神和实践能力。

案例1 草木灰可以洗涤油污

[生活经验]《礼记·内则篇》中记载“冠带垢，和（huò）灰清漱；衣裳垢，和灰清浣”。目前，一些偏远的农村地区仍用草木灰清除灶台上的油垢。

[提出猜想]碳酸钠能洗涤油污，草木灰浸出液里可能含有像碳酸钠那样的碱性物质；考虑到农作物的秸秆可用作钾肥，因此草木灰中可能含有碳酸钾。

[信息铺垫]

①很多金属化合物在灼烧时其火焰会呈现各种特殊的颜色，如钙-砖红色、钾-紫色、铜-绿色。

②碳酸氢钾在100℃时分解为碳酸钾、水和二氧化碳。

[实验过程]

[问题交流]

①草木灰中不可能含有碳酸氢钾、氢氧化钾，请分别用化学方程式表示原因。

②为什么碳酸钠与碳酸钾的化学性质相似？

③我国古代纺织常用KOH作漂洗剂，生产方法是将生石灰与水、草木灰按一定比例混合，经搅拌、过滤等一系列工序而制得。请写出有关反应的化学方程式。

本探究活动理论结合实验，探讨了碱性碳酸盐可以用作洗涤剂的系列问题，倡导了生活节俭、废物再生的美德。

需要说明的是，在设计的实验报告上要预留适当的空白（如案例1），以便于学生手脑并用。

案例2 银元水能消毒杀菌

[生活经验]小时候常得结膜炎（俗称红眼病），却很少看医生，一方面是家里经济困难，另一方面是老师的祖母会用偏方治疗。她老人家借来一块银元，放在瓦罐里，加水煮沸，然后用冷却的银元水滴眼、洗眼，结膜炎很快治愈。

[信息铺垫]

①Ag+极易吸附菌体中的蛋白酶，使其丧失活性；Ag+浓度达到2×10-13 mg/L，即可杀灭水中大部分细菌[4]。

②银元表面一般附着少许Ag2S，Ag2S在水中会有少许溶解，从而解离出Ag+。

③其他条件相同时溶液中离子浓度越大，其电导率越大（导电能力越强）。

[实验步骤]

①在小烧杯中倒入约30mL自来水，用传感器测得室温下自来水的电导率约为1.389ms/cm。

②将一块普通的银元放入小烧杯中，加水煮沸3～4min，冷却至室温，测得水的电导率约为2.300ms/cm。

[实验结论]水的电导率增加，说明银元在热水中解离出较多的自由移动的离子。

[问题交流]

①本实验中能否用盐酸检验Ag+的存在？

②现代医疗中仍用硝酸银药液治疗眼炎、烧伤感染等。保存硝酸银药液必须遮光、密闭，据此写出硝酸银的化学性质。

本实验较好地破解了传统偏方中蕴含的科学道理，帮助学生进一步了解Ag+的杀菌作用，并为劳动人民的聪明才智而感到骄傲和自豪。

2 从乡土资源中开发实验探究案例

乡土、乡俗都是取之不尽的教育资源[5]。从乡土资源中开发化学实验素材，能弥补课本实验的不足，使化学教学充满趣味性、知识性、情感性和实用性。尤其在实验过程中，能培养学生热爱家乡的情感，激发学生传承当地物质文化的历史使命。

案例3 烤羊肉使用木炭而不用煤炭或木柴

[乡土资源]徐州城乡各处多有羊肉烧烤店，炭火羊肉串四季飘香。该饮食文化中蕴含着许多化学知识，如烤羊肉使用木炭而不用煤炭或木柴。

[信息铺垫]用来烤羊肉的燃料应该是清洁能源，而且燃烧时没有明火、不冒烟。

[实验步骤]

①截取铁质易拉罐的中下部，并在底部打孔7～8个，制成简易的煤炭炉。

②按图1连接好实验装置，引燃木炭，加热烧杯。观察到木炭燃烧发红光，没有明火。稍后用滤纸擦拭烧杯底部，没有黑色污迹。

③将木炭分别换成木柴、煤炭，加热烧杯。发现木柴燃烧冒烟、有明火；煤炭燃烧冒烟、产生刺鼻气味。烧杯底部均被熏黑。

[实验结论]

①木炭燃烧没有明火，热辐射能使羊肉均匀受热，不会被烤焦。木炭燃烧不冒烟，羊肉不会被熏黑。

②木柴、煤炭燃烧产生明火、冒烟，羊肉容易被烤糊、熏黑。

[问题交流]烧烤店里，烤羊肉的木炭炉中有时会冒出火焰，请你推测可能的原因。

上述案例，能使学生从司空见惯的饮食文化中进一步认识燃烧反应、了解燃烧现象，并从乡土生活中感受化学的魅力。

案例4 苹果表面附着的淡蓝色固体成分

[乡土资源]徐州盛产苹果，尤其是大沙河苹果全国驰名。为预防干腐病等，常用无机农药波尔多液喷洒苹果树；有的苹果采摘后，其表面会附着少许淡蓝色的固体。

[信息铺垫]配制波尔多液时，要将硫酸铜溶液慢慢倒入过量石灰乳中，并不断搅拌，发生的反应主要是：4CuSO4+3Ca（OH）2=[Cu（OH）2]3·CuSO4↓+3CaSO4[6]，其中[Cu（OH）2]3·CuSO4叫碱式硫酸铜，是“CuSO4”与“Ca（OH）2”的复合物（仍是纯净物）。

[提出猜想]因为碱式硫酸铜是不溶于水的蓝色沉淀，因此苹果表面淡蓝色固体中可能含有碱式硫酸铜。由于配制波尔多液时氢氧化钙过量，因此淡蓝色固体中还可能含有碳酸钙，不可能含有硫酸铜。

[实验过程]

[问题交流]

（1）上述实验操作②中的稀盐酸能否用稀硫酸代替？

（2）配制波尔多液时为什么石灰乳要过量？

上述实验探究活动增进了学生对波尔多液的了解，提高了运用化学基础知识和实验基本技能解决身边问题的能力。

3 从社会热点中提炼实验教学素材

中学生尤其要关注社会发展，了解社会热点，从而增强社会实践能力，发展未来公民所必需的基本素养。化学教师要善于从社会热点中提炼化学实验教学资源，使实验教学深入生活、走向社会，从而培养学生关心时政的情感态度，提高学生的实验能力，增强学生的科学风险意识。

案例5 “火烧水浇”会破坏石灰岩的结构

[社会热点]“5·12”汶川大地震发生时，一列运送燃油的火车正好运行在宝成铁路109号隧道中。强震导致列车脱轨，并引燃燃油，突发大火，救援人员历时48h才将烈火扑灭。“火烧水浇”使得坚固的石灰岩隧道彻底报废，这段铁路线也只好重新选址铺设[7]。

[提出猜想]石灰石在煅烧、浇水后会发生化学变化；产生的新物质不再具有坚硬、不溶的性质，从而失去承重能力。

[实验过程]

①取两块外形、质地、硬度相同的石灰石，一块用锤击打，发现不易破碎。然后将其投入水中，完全不溶。这说明石灰石具有坚硬、难溶的物理性质。

②点燃酒精喷灯，加热另一块石灰石，灼烧2～3min。停止加热后冷却至室温，用锤轻轻敲打，固体立刻破碎。这说明坚硬的石灰石被高温灼烧后变成了质地疏松的物质（氧化钙）。

③将上一步破碎的固体放入水中，固体进一步“粉身碎骨”（变成氢氧化钙），并放出热量。

[问题交流]

①圆明园中的汉白玉建筑为什么会被大火烧毁？

②在没有火药的古代，人们利用石灰岩受热酥裂、遇水粉碎的原理兴修水利、开凿古道。请写出有关反应的化学方程式。

上述实验设计，能加深学生对碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙的认识，唤起他们关心社会、关注生活、学好化学、用好化学的意识。

案例6 危化品“电石”的性质与变化

[新闻背景] 2015年8月12日，天津瑞海公司的危险品仓库因为硝化棉自燃引爆硝酸铵，造成重大人员伤亡和财产损失。当时仓库内还存有大量的电石，若用水扑救则会引发二次灾难[8]。

[信息铺垫]

①电石的主要成分为碳化钙（CaC2）。

②电石能与水反应，生成一种白色固体和一种易燃气体。

[提出猜想]根据电石及水的组成可知，两者反应生成的白色固体可能是氢氧化钙或碳酸钙；反应生成的易燃气体可能是氢气、甲烷或乙炔（C2H2）。

[实验过程]

[问题交流]

①电石与水反应生成的固体中，为什么没有氧化钙？

②电石能在大雨中持续燃烧，说明电石与水反应伴随怎样的能量变化？写出电石与水反应的化学方程式。

③保存和运输电石时需要注意哪些事项？

本案例探究了危险化学品电石的性质及其变化，有助于学生树立理性的科学风险态度，增强学生的安全意识和自我保护能力。

4 从身边的物质中发掘实验教学资源

基于身边的化学物质开发实验教学资源，可以培养学生的“物质观”，促进学生认识物质的两面性，深化课本基础知识和化学实验技能；借助化学实验关注生产生活中常见物质或化学现象，能使化学教学体现学科特点、提升实践价值。

案例7 “深水炸弹糖”成分的验证

[问题背景]很多学校门口的小卖部里都有“深水炸弹糖”出售。将深水炸弹糖放入水中，固体在水中上下翻滚、溶解，并异常快速地向四周放出气体，给人以“炸”的感觉，从而产生强烈的视觉冲击。

[信息铺垫]

①深水炸弹糖的主要成分是蔗糖、小苏打、柠檬酸、香精等。

②柠檬酸、蔗糖、香精属于有机物，易溶于酒精；小苏打不溶于酒精。

[实验过程]

①取少许炸弹糖放入水中，将产生的气体通入澄清的石灰水中，很快变浑浊，说明产生了二氧化碳气体，进而说明炸弹糖中含有酸和碳酸盐。

②取少许炸弹糖，加入足量的酒精，充分搅拌后过滤（若滤液有色可用活性炭吸附）。向滤液里滴加石蕊试液（或加入镁带），溶液变为红色（或镁带表面冒气泡），说明炸弹糖中含有柠檬酸。向滤渣中加入稀盐酸，冒气泡，说明炸弹糖中含有小苏打。

[问题交流]

①深水炸弹糖包装袋上标注的保存方式是低温、防潮，这是为什么？

②课后通过查阅资料思考，能否用加热炸弹糖的方法证明炸弹糖中含有小苏打？

本实验是在有干扰的情况下检验物质的存在，能培养学生严谨的科学态度，深化酸、碱、盐和有机物的概念，引领学生体验化学实验的乐趣。

案例8 碳酸氢铵能作食品膨松剂吗

[问题背景]吃油条或桃酥时，可能会闻到氨臭味，难道是用碳酸氢铵发的面？

[信息铺垫]氨气、水蒸气和二氧化碳均是人体代谢的产物，对人体一般无不良影响。

[实验步骤]

①按图2连接好实验装置，确保装置气密性良好。

②点燃酒精灯，加热碳酸氢铵，观察到白色固体很快消失，试管内壁出现大量水珠，澄清石灰水变浑浊，滴有酚酞的蒸馏水变为红色。说明碳酸氢铵受热完全分解，分解产物是水蒸气、二氧化碳和氨气。

[实验结论]碳酸氢铵受热后会很快放出大量的气体，能使食品快速膨胀。综上可知，碳酸氢铵能做食品膨松剂。

[问题交流]

①为什么水蒸食品（如馒头、包子等）不宜用碳酸氢铵作膨松剂？

②能否使用化肥碳酸氢铵代替食品添加剂碳酸氢铵？

上述实验案例探讨了碳酸氢铵的性质及变化，引导学生学习运用化学实验解释身边的化学现象，有助于学生形成合理使用化学物质的良好习惯。

5 结束语

从生产生活中开发实验教学资源必须立足于课标、紧扣教材；实验方案必须科学简洁、安全环保；实验过程要突出主体、引发兴趣；问题设置应该难易适中、面向全体。对于实验探究活动可以略超课本、适度铺垫，使学生“跳一跳就能摘到桃子”。

将开发的实验资源应用于化学教学，能够提高学生的动手能力和学科素养，激发学生学习化学的好奇心，促进学生对实验探究的体验，增强学生发现问题、解决问题的能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]林长春.论化学实验教学资源及其开发策略[J].中国教育学刊，2004，（3）：42～45.

[3]沈芃.银离子消毒与抗菌应用研究现状[J].中国消毒学杂志，2007，（1）：73～75.

[4]钟剑锋.钾焰色反应实验的简易操作[J].教学仪器与实验，2010，（6）：37.

[5]陆光海.让中国水族民间乡土化学资源走进课堂[J].化学教育，2011，（12）：38～39.

[6]赵红.绿色农药——波尔多液[J].化学教育，2005，（8）：13～14.

[7]时颖，李德前.“石灰石的利用”教学设计探究[J].中国现代教育装备，2012，（22）：64～65.

[8]杨栎.谁对谁错？天津港大爆炸用水灭火引质疑[EB/OL]. http：//news.uschinapress.com/2015/0813/1033069. shtml.2015-08-13/2016-02-06.