例析如何通過實驗探究解決化學問題

化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗探究題是近年高考化學每年必考的特色試題之一。通過化學實驗探究，學生可以自主地獲取知識和技能、體驗和了解科學探究的過程和方法、形成和提高創新意識、樹立科學的價值觀。

例如，在復習到“離子反應”這一部分內容時，筆者布置了一道關于離子反應方程式書寫的題目：向FeBr2溶液中逐滴加入新制的氯水，請寫出下列幾種不同情況下的有關離子反應方程式。

（1）滴加少量氯水；

（2）滴加足量氯水；

（3）溶液中Cl2和FeBr2的物質的量之比是1∶1。

（4）若把前面題目中的FeBr2溶液改成FeI2溶液情況將如何？

不少學生思維有點混亂，理不清答題的頭緒。針對學生的疑問，筆者引導學生分析本題所要考查的知識點，明確需要探究并解決的化學問題，設計出合理可行的實施方案。

一、明確題目考查內容

這道化學題無非是想考查學生以下幾個知識點：

（1）題中涉及幾種微粒氧化能力強弱的比較，以確定參加反應的離子的先后順序；

（2）有關物質的用量與離子反應進行的程度的判斷；

（3）考查學生正確書寫離子反應方程式的能力。

二、設計并實施實驗探究方案，解決問題

針對以上幾個問題，筆者引導學生設計并實施以下兩個探究實驗方案。

探究一：通過實驗證明Cl2能否氧化溶液中的Fe2+和Br-，如果兩種離子都能被Cl2氧化，則哪一種離子首先被氧化。

實驗操作：（1）制備FeCl2溶液：向盛有FeCl3溶液的試管A中加入足量鐵粉，充分振蕩后靜置，上層清液即為FeCl2溶液，備用。（2）取少量上層清液于試管B中，滴加1~2滴KSCN溶液，振蕩，再滴加適量新制氯水，振蕩。（3）取少量NaBr溶液于試管C中，滴加適量氯水，振蕩，再加入適量CCl4，充分振蕩后靜置。（4）取少量（1）中上層清液于試管D內，滴加1~2滴KSCN溶液，振蕩，再滴加適量溴水。

通過以上實驗探究得知：氧化能力Cl2>Br2>Fe3+。說明向FeBr2溶液中逐滴加入氯水，溶液中首先被氧化的離子是Fe2+。至此，學生就可以順利地寫出本題前三種情況下的相關離子反應方程式：

（1）向FeBr2溶液中滴加少量氯水，因為首先被Cl2氧化的離子是Fe2+，當氯水用量較少時只考慮Fe2+被氧化就可以了，離子反應方程式應寫成Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-。

（2）向FeBr2溶液中滴加足量氯水，當氯水足量時，Fe2+和Br-都被Cl2氧化，而且是按1∶2的比例關系被氧化的，離子反應方程式應寫成3Cl2+2Fe2++4Br-=2Fe3++2Br2+6Cl-。學生在書寫這個離子反應方程式時，往往會忽略Fe2+和Br-之間1∶2的比例關系，常常把離子反應方程式錯寫成2Cl2+2Fe2++2Br-=2Fe3++Br2+4Cl-。

（3）當溶液中Cl2和FeBr2的物質的量之比是1∶1時，Fe2+首先參加反應全部被氧化，而后參加反應的Br-只有一半被氧化，離子反應方程式應寫成2Cl2+2Fe2++2Br-=2Fe3++Br2+4Cl-。

同樣的方法，我們可以設計實驗探究本題中的最后一個問題。

探究二：通過實驗證明Cl2能否氧化溶液中的Fe2+和I-，如果兩種離子都能被Cl2氧化，則哪一種離子首先被氧化。（前面已經證明Cl2能氧化Fe2+，下面的實驗不再重復該操作）

實驗操作：（1）取少量KI溶液于試管A中，滴加適量氯水，振蕩，再加適量CCl4，充分振蕩后靜置。（2）取少量探究一中制備的FeCl2溶液于試管B中，滴加1~2滴KSCN溶液，振蕩，再滴加適量碘水，振蕩。

通過以上實驗探究，得知：氧化能力Cl2>Fe3+>I2。說明向FeI2溶液中逐滴加入新制的氯水，溶液中首先被氧化的離子是I-。由此，可以寫出相應的化學方程式。

（1）向FeI2溶液中滴加少量氯水，因為首先被Cl2氧化的離子是I-，當氯水用量較少時只考慮I-被氧化就可以了，離子反應方程式應寫成2I-+Cl2=2Cl-+I2。

（2）向FeI2溶液中滴加足量氯水，當氯水足量時，Fe2+和I-都被Cl2氧化了，而且是按1∶2的比例關系被氧化的，離子反應方程式應寫成3Cl2+2Fe2++4I-=2Fe3++2I2+6Cl-。

（3）當溶液中Cl2和FeI2的物質的量之比是1∶1時，只有I-被氧化，離子反應方程式為2I-+Cl2=2Cl-+I2。

通過這道題的實驗探究，筆者認為在平時的化學教學過程中，每當學生在學習中遇到疑惑不能得到很好的解答時，我們教師不妨多引導學生應用已經學過的化學知識，設計出合理可行的化學實驗探究方案，通過實驗得出正確結論。這樣，學生才不會被動地接受老師灌輸的知識。填鴨式灌輸的知識，學生通常不會有深刻的印象，而且很容易忘記，這也不利于學生的科學素養和學科能力的培養。只有通過化學實驗探究，學生才能自主地獲取知識和技能，體驗和了解科學探究的過程和方法，形成和提高創新意識，樹立科學的價值觀。

(責任編輯 羅 艷）