优化课堂演示实验 提升学生核心素养——以乙烯与溴的四氯化碳溶液反应为例

屠飞杰

(浙江省绍兴市华维外国语学校 312300)

化学是一门以实验为基础的自然科学，在日常教学中，实验探究是化学科学研究物质及其变化的重要方式，是学生研习化学科学的必备品质和关键能力.教师的课堂演示实验对于培养学生的发现和提出实验问题的能力；猜想与假设能力；实验设计能力；控制实验条件的能力；收集证据的能力；得出结论能力；反思与评价能力起着积极的作用.但由于一线教师做演示实验的时候急于达成教学目标，缺少给学生思考和质疑的时间，使演示实验失去了提升学生核心素养的重要功能，仅仅成为吸引学生兴趣类似于“魔术”的浅层次的观赏.笔者以乙烯与溴的四氯化碳溶液反应这一个演示实验为例，通过教师对实验装置的改进，师生共同探究加成反应的本质，共同提升师生的化学核心素养.

乙烯与溴的四氯化碳溶液反应是高中课本中的重要的演示实验，通过该反应来引导学生对加成反应的学习.但苏教版《必修二》第63页中活动与探究的演示实验只说明了乙烯与溴的四氯化碳溶液发生了反应，于是学生提出疑问：1.用浓硫酸和乙醇反应制取的乙烯中有没有杂质也会与溴的四氯化碳溶液反应？2.为什么乙烯与溴的四氯化碳溶液发生了加成反应而不是像甲烷与氯气发生取代反应呢？针对学生的两个问题，笔者对乙烯制取的方法进行了调整，对该反应是加成反应还是取代反应设计了实验装置加以验证.

一、改变乙烯制取的方法

传统的制取乙烯的方法是通过浓硫酸和乙醇在加热到170℃来获取，由于浓硫酸有脱水性和氧化性，浓硫酸能将乙醇氧化，生成CO2、CO和C等，而它本身还原成SO2.而这些气体在加热时会随着乙烯一起出来，SO2也能与溴反应而使溴的四氯化碳溶液褪色，从而干扰了实验.

用NaOH固体与药品乙烯利溶液反应，反应得到的产物为乙烯、氯化钠、磷酸钠和水，最终获取只含少量水蒸气的乙烯.

二、合理设计实验，探究反应的本质

乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色，只能说明发生了反应，不能说明是发生了加成反应还是取代反应？乙烯与溴发生加成反应的产物是1,2-二溴乙烷，假设发生了取代反应那么反应的产物为乙烯的溴代物和溴化氢.那么如何来设计实验验证这个反应是加成反应而不是取代反应就成为一个难点.

笔者在相关文献中找到了验证乙烯与溴反应为加成反应的方法.其方法如下：在充满乙烯的矿泉水瓶中倒入适量的溴的四氯化碳溶液，迅速塞好瓶塞，充分振荡.现象：橙红色褪去，矿泉水瓶瓶身凹陷.该实验利用了乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷，使原来充满乙烯气体的矿泉水瓶压强减小而凹陷来说明是加成反应.如果是取代反应就有溴化氢气体生成，就不会使矿泉水瓶内压强减小而使矿泉水瓶凹陷.对此个人觉得有以下几个问题：1.用排水法进行收集乙烯，矿泉水瓶会有水残留，如果说发生的是取代反应，生成的溴化氢气体极易溶于水也可能会引起矿泉水瓶内压强减小而使矿泉水瓶凹陷.2.如果用排空气法收集乙烯，就会导致矿泉水瓶内乙烯不纯，具体里面量有多少也不清楚.3.溴的四氯化碳溶液配置中，溴的量无法控制，为了提高实验的成功率，溴的量应少一些.4.实验的成功率不是很高，受到矿泉水瓶乙烯的量的多少和溴的四氯化碳溶液中溴的量的多少两个影响因素，有几次实验矿泉水瓶凹陷，但是溶液颜色褪色不明显.

针对上述问题，笔者还是从加成反应和取代反应的最大区别是是否有溴化氢气体生成入手，调整了思路，既然直接验证溴化氢存在溴的干扰，那为什么不能换个角度去验证溴化氢不存在，从而说明不是取代反应.于是笔者组装了如图所示的实验装置.

打开分液漏斗的旋塞，使乙烯利溶液滴到盛有NaOH固体的锥形瓶中，两种物质快速反应获得乙烯，乙烯气体中会含有少量水蒸气.将气体通入盛有浓硫酸的具支试管中进行洗气，除去水蒸气，得到纯净的乙烯气体.乙烯气体能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明乙烯能与溴发生反应.第三个盛有四氯化碳溶液的具支试管的作用是吸收少量可能从第二个具支试管中挥发出来的溴，防止对最后的结果进行干扰.笔者在课堂上等溴的四氯化碳溶液褪色后，取下最后一个试管，引导学生进行讨论，假设有溴化氢气体生成，利用溴化氢不溶于四氯化碳溶液的性质，那么最后的水溶液就会变成氢溴酸，可以用pH计测量溶液的pH或者取样滴加硝酸银溶液观察有无沉淀的方法来判断有无溴化氢，实验结果可以证明无溴化氢，那么就可以证明没有发生取代反应，发生的是加成反应.

通过如图设计的实验装置，不仅保留了课本演示实验中的使溴的四氯化碳溶液褪色的实验现象，而且可以更好的说明该反应是加成反应而不是取代反应，有利于学生进一步掌握加成反应和取代反应的不同机理.

实验探究和创新意识是化学核心素养的实践基础，是化学学科核心素养的核心内容.教师需要不断学习，去借鉴和改进演示实验，从而不断的优化课堂演示实验，并科学合理的设问，使演示演示真正成为激发学生的兴趣，引导学生的思维，阐明化学反应的本质，提升学生化学核心素养的捷径.