高中化學實驗現象異常的成因和利用

　　摘 要：本文歸納和簡單分析了高中化學實驗出現異常現象的常見原因，提出了相應的解決方法，并在如何選擇教學策略，使實驗異常現象變廢為寶進行綜合利用等方面結合作者自身經驗與體會，進行簡單分析與探討。
　　關鍵詞：化學實驗；現象異常；成因
　　
　　一、實驗現象異常的成因
　　（1）因試劑的純度引起的實驗異常。例如，在做甲烷的燃燒實驗時，用無水醋酸鈉和堿石灰制備CH4氣體，在用石英玻璃管燃燒時卻發現火焰成黃色。這是由于制備氣體時反應物受熱不均勻，局部溫度過高所致，使產生的甲烷不純，含有丙酮等雜質氣體。因此，可在實驗前將無水醋酸鈉和堿石灰充分炒干、研細、混勻，同時保證堿石灰過量。
　　（2）因試劑加入順序的先后引起的實驗異常。例如，在做溴與苯酚取代實驗時，將苯酚溶液加到濃溴水中，觀察不到白色沉淀，而只能見到溶液變成了黃色。若將反應物的加入順序改為“將1～2滴濃溴水滴入苯酚溶液中”，保證反應中苯酚過量，則預期現象很明顯。再如Cu(OH)2的制備是高一的一個學生實驗。若按教材要求的方法和步驟，向盛有CuSO4溶液的燒杯中滴加NaOH溶液，可以產生大量的絮狀沉淀，但是對該沉淀進行加熱時有時就是看不到黑色CuO。實際上，按如上操作一般生成的沉淀只能是綠色的堿式硫酸銅，致使觀察不到Cu(OH)2的受熱分解現象。所以，建議將步驟改為“向盛有NaOH溶液的燒杯中滴加幾滴CuSO4溶液”，確保生成Cu(OH)2過程中NaOH始終是過量的。
　　（3）藥品保存方面引起的實驗異常。比如在檢驗Na2SO4中的SO32-離子時，加入BaCl2溶液后產生大量白色沉淀，加入稀HCl后，產生可以使石蕊試紙變紅的酸性氣體。但是無論HCl量多少，試管中始終會有少量白色沉淀無法溶解。實際上，由于SO32-離子具有很強的還原性，很容易被空氣中的氧氣等氧化成Na2SO4，所以看見有不溶于HCl的沉淀也就不足為奇了。
　　（4）因藥品用量的不同引起的實驗異常。例如在做銀鏡反應時，在一洗凈的試管里注入lmlAgNO3溶液，然后加氨水到完全溶解，再滴幾滴新配的乙醛溶液后水浴加熱幾分鐘卻始終得不到光亮的銀鏡。分析原因，應該是銀氨溶液配制時氨水量未控制好引起的。在向AgNO3溶液中滴加氨水不可過量，教材描述為“氨水加到生成的沉淀剛好溶解為止”。實踐實驗證明，氨水過量越多，銀鏡反應的效果越差。所以我個人建議，加氨水時直到最初產生的沉淀溶解到還略顯渾濁（不可使沉淀恰好溶解至溶液澄清）為止，這種銀氨溶液氧化能力最強，實驗效果非常好。
　　（5）因副反應的存在導致實驗現象異常。例如高中化學《氮和磷》一節有這樣的練習：”用大試管收集一試管NO2氣體，倒扣在盛水的水槽里，不久看到試管里紅棕色氣體消失，水面上升至容積的約2/3處
　　……”事實上由于收集的氣體中常常含有
　　NO等物質，存有副反應NO2+NO+H2O=
　　2HNO2，實際水面上升要遠遠大于試管體積的2/3.
　　（6）因實驗溫度控制不當引起的實驗異常。例如在做乙醇的氧化實驗時，將螺旋狀的銅絲加熱變黑后，如不迅速插入乙醇，反復幾次，并不會看到銅絲變紅亮，也不會聞到有刺激性氣味。因為銅絲插入速度太慢，使銅絲溫度下降后反應就不能發生了。在實際的實驗教學中，除了上述原因以外，所用試劑的濃度大小，試劑選用的恰當與否，酸堿介質環境，儀器的選用及裝置是否合理，以及實驗操作者自身基本操作是否過關等方面也會引起實驗的異常現象。
　　二、異常現象的合理利用（1）利用異常現象提高教師素質。例如，做Fe和水蒸氣反應制H2實驗，若按高中化學教材圖示和步驟操作實驗幾乎不能成功。查閱資料，終于發現陸燕海《鐵與水蒸氣反應的裝置改進和鐵粉選擇》一文中采用石英兩通管、用電熱絲豎直加熱方法。此裝置不但克服原方法弊端，還具有升溫時間短、出氣速度快、課堂效果好等優點。
　　（2）利用異常現象進行反思性實驗教學，逐步使學生形成愛思考、會思考的習慣。例如：在做鹽類水解實驗時，學生在測定NaCl溶液的pH 時，卻發現其結果往往不等于7，而是略大于7。這時就不能主觀臆斷地把結果記為7，而應該讓學生從溶液、環境、試紙等方面仔細探索產生異常現象的原因。教師此時要當好“領路人”角色，多與學生交流，鼓勵其對這些異常現象進行探討。這樣，不但提供主動思考、表達的機會，也有助于學生樹立自信心。
　　（3）利用異常現象，積極開展科學探究活動，培養觀察現象、分析問題、解決問題的能力，從而提高學生探究的水平和創新能力。例如，探究“同周期、同主族元素性質遞變的遞變規律”，分別用鎂條和鋁片與稀硫酸和稀鹽酸反應，發現鋁片幾乎不與稀硫酸反應，基本上看不見氣泡。這一現象與金屬活動性順序表和酸的通性等是矛盾的，引起了學生的認知沖突，在疑惑中激發了學生的強烈的求知欲。于是我鼓勵學生對此現象大膽猜想、探究，進行了一系列的假設和實驗設計。①疑問：根據離子反應方程式的分析，反應的實質是單質鋁與氫離子的反應，那么為什么氫離子濃度相同的稀鹽酸與鋁片反應的速度卻比稀硫酸要快得多？②猜想與假設：溶液中除氫離子外的其他離子（Cl-、SO42-），可能會影響反應速率。稀鹽酸中產生H2的速度比在稀硫酸中快，那么，是否Cl-對反應有促進作用，SO42-有抑制作用呢？③探究方案制定與實施：用1mol/L 的稀鹽酸和0.5mol /L 的稀硫酸分別與相同的鋁片反應，驗證了這個題目的正確性。兩者進行對比實驗分別檢查氯離子和硫酸根離子對反應速度的影響。④再進行對比實驗：A.若往稀硫酸中加入一定量固體NaCl后，再與Al反應，發現反應速度加快。B.若往稀鹽酸中加入一定量固體Na2SO4后，再與Al反應，發現反應速度減慢。通過以上等實驗對這些“異常”現象加以分析、探究，喚起了學生的強烈的求知欲，進而培養學生的學習興趣，激發學生的學習動機，將苦學變為好學、樂學，這正是當前教育改革所追求的教學理念。
　　我們教師應實事求是地面對實驗，引導學生運用已有的知識經驗，分析發生異常現象的原因，師生共同研究，改變實驗方法和策略，最后把實驗做成功。學生參與了實驗從失敗到成功的全過程，在知識、技能、意志、能力等方面得到了提升，是非常值得的。
　　
　　參考文獻：
　　[1]萬東北.無機化學實驗異常的原因[J].
　　 贛南師范學