有趣問題和妙解方案

宋心琦

食鹽提純是小沛自己動手做的第一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。他和小組里的同學(xué)在仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指示書和認(rèn)真討論之后，明確了實(shí)驗(yàn)的目的和所要用到的儀器，并做了適當(dāng)?shù)姆止ぁＲ驗(yàn)闇?zhǔn)備工作做得很認(rèn)真，所以實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得很順利，大家都學(xué)會了使用漏斗過濾的基本操作。看著除去不溶性雜質(zhì)后食鹽晶瑩剔透的本來面目，同學(xué)們興奮不已，啊！利用如此簡單的儀器和操作就可以達(dá)到粗鹽提純的目的。化學(xué)實(shí)驗(yàn)真是太有趣了！在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，孩子們寫下了各自的體會。

老師在批改報(bào)告時(shí)，仔細(xì)閱讀了同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)總結(jié)和體會，非常贊許他們在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出來的科學(xué)精神和勤奮好學(xué)的態(tài)度。鑒于在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)和思考問題方面還需要進(jìn)一步努力，老師特意為這個(gè)班的同學(xué)安排了一次活動，活動的主題叫做“如何通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)”。對于初學(xué)化學(xué)的同學(xué)來說，他們感到這是一個(gè)從來沒有想過的很有趣的問題，所以他們帶著種種想法和疑問，表示愿意積極參加這次活動。

活動課上，看到同學(xué)們閃爍著疑惑的目光和急于求知的神情，老師說：“今天的活動由我開始提問，大家可以自由地提出自己的想法，不要受追求唯一正確答案思維慣性的約束，好嗎？”同學(xué)們用掌聲表達(dá)了對提議的支持和參與的積極性。

老師提出第一個(gè)問題：“用過濾法提純粗鹽的依據(jù)是什么？”孩子們齊聲回答：“根據(jù)雜質(zhì)和食鹽在水中溶解程度的不同。”老師接著說：“分離不溶性雜質(zhì)一定要用過濾法嗎？過濾法一定能夠把所有的不溶性雜質(zhì)都去掉嗎？”孩子們從來沒有想過這個(gè)問題，課堂陷入一片沉寂之中。老師沒有急于給出答案，她提示道：“不要著急，想想看在日常生活中遇到類似情況時(shí)人們是如何處理的，也許可以找到問題的答案。”小慧是關(guān)注公共衛(wèi)生的同學(xué)，她首先想到在沙塵暴時(shí)外出如何選擇口罩的情景，如果不用特制的口罩仍然會吸入極微細(xì)的飄塵。由此得到啟發(fā)，她回答說：“過濾法是否能夠把不溶性雜質(zhì)全都去掉，決定于所用濾紙或?yàn)V布孔徑的大小和不溶性雜質(zhì)顆粒的大小。如果雜質(zhì)中含有比過濾器孔徑小的顆粒就不能除盡。”老師和同學(xué)們都為小慧的精彩回答報(bào)以熱烈掌聲。因?yàn)樗粌H能夠從生活中找到類似的事例，而且表示她經(jīng)過思考之后已經(jīng)掌握了過濾法的要點(diǎn)。這時(shí)小沛突然想到，捕魚時(shí)網(wǎng)孔的大小、糧食過篩時(shí)篩孔的大小不都是類似的事例嗎？他再次感悟到“科學(xué)源于生活，而且高于生活”的含義。小強(qiáng)最喜歡欣賞飛馳的自行車和汽車，且仔細(xì)觀察過車輪通過泥濘或積水時(shí)的情景，對物體旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心現(xiàn)象印象很深，所以他認(rèn)為用離心方法也可以把不溶性雜質(zhì)和食鹽溶液分開，另一位同學(xué)根據(jù)靜置泥水會自動分層的事例提出靜置傾析法也可以考慮。奇思妙想迭出。笑聲掌聲不斷。

老師在總結(jié)時(shí)指出：“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為我們積累了感性知識，也為我們開啟了探究性思索之門，我們也體會到學(xué)習(xí)帶來的快樂。但學(xué)習(xí)也是艱苦的過程，不可能一蹴而就。從上面的討論里我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到。要從混合物中分離出某種純凈物（例如從粗鹽中得到純的食鹽），關(guān)鍵在于找到它們之間的某種差別。例如，在某種溶劑中溶解程度的不同，顆粒或質(zhì)點(diǎn)密度的不同，彼此間粒徑的不同，液體沸點(diǎn)的不同（如從液態(tài)空氣中分離出氧氣），對某種試劑反應(yīng)能力的不同（如空氣組成測定實(shí)驗(yàn)中氧氣、氮?dú)饧跋∮袣怏w化學(xué)性質(zhì)的不同），等等。這就是化學(xué)為什么要詳盡地研究物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的原因。此外，你們還可以把物質(zhì)的分離和分類法作比較，雖然前者主要用于化學(xué)，其實(shí)二者是相通的。依據(jù)什么來分類和依據(jù)什么來分離，著眼點(diǎn)不是相似的嗎？”聽到這里，喜歡數(shù)學(xué)的小明站起來說：“老師，我覺得也有點(diǎn)像數(shù)學(xué)中的同類項(xiàng)合并。”小明這個(gè)“發(fā)現(xiàn)”使課堂的歡樂氣氛再一次進(jìn)入高潮。

課間休息后，老師說：“上面我們討論了和過濾功能相關(guān)的問題，現(xiàn)在回到實(shí)驗(yàn)本身，看看能夠?qū)W到些什么，好嗎？”孩子們瞪大了眼睛，想不出實(shí)驗(yàn)本身還有什么可以討論的問題。老師看得出同學(xué)們不知道從哪里想起，但他們?nèi)匀辉谒妓鳎f明孩子們一直保持著探究積極性。稍加啟發(fā)，他們就能找到思索和探究的方向。老師說：“如果第一步是過濾除去不溶性雜質(zhì)，當(dāng)然是粒徑大于濾紙孔徑的雜質(zhì)，那么又如何除去粗鹽中包含的可溶性雜質(zhì)以及第一次過濾時(shí)的‘漏網(wǎng)之魚呢？實(shí)驗(yàn)指示書介紹的方法是通過蒸發(fā)使濾液濃縮到出現(xiàn)晶體，然后再過濾一次，這次留在濾紙上的就是提純后的氯化鈉。所用的原理和第一次不同，它是利用了氯化鈉和可溶性雜質(zhì)在水中溶解程度的不同以及溫度對溶解程度影響的不同（有關(guān)原理將在九年級化學(xué)里討論）。我們現(xiàn)在就實(shí)驗(yàn)本身來思考幾個(gè)問題。第一個(gè)問題是指示書上規(guī)定的粗鹽和水的用量是根據(jù)什么原理和原則確定的？第二個(gè)問題是把濾液蒸發(fā)至干不是可以得到更多的食鹽嗎？為什么要求留下少量濾液？同學(xué)們不要急于回答，你們可以猜想各種理由，到九年級在學(xué)習(xí)了溶液一章后再來檢查我們的假設(shè)，好嗎？第三個(gè)問題就更有趣了，已知氯化鈉晶體內(nèi)部不包含水（更嚴(yán)格地說應(yīng)當(dāng)是不包含留有可溶性雜質(zhì)的濾液），你能用實(shí)驗(yàn)證明嗎？”略作停頓后老師笑著說，“用結(jié)晶方法可以提純化學(xué)物質(zhì)的依據(jù)就在于此，由此你們應(yīng)該知道為什么結(jié)晶方法是固態(tài)物質(zhì)提純方法中應(yīng)用最廣的一種。以后用到固態(tài)化學(xué)試劑時(shí)不要忘了仔細(xì)觀察它們的形貌啊！”這時(shí)老師拿出幾個(gè)放大鏡，建議同學(xué)用來觀察所得到的氯化鈉晶體，并報(bào)告自己的發(fā)現(xiàn)。“哇！純凈的氯化鈉晶體晶瑩剔透，真是美極了！”孩子們一面觀察一面交流著自己對氯化鈉晶體形貌的印象。這時(shí)，細(xì)心的小沛和小慧發(fā)現(xiàn)氯化鈉晶體有一個(gè)奇怪的特征，雖然品體外形各異，但表面的夾角都呈直角。這是為什么呢？老師對同學(xué)們觀察時(shí)的認(rèn)真細(xì)致給予肯定和鼓勵(lì)。特別是有的同學(xué)能夠通過觀察。從外形各異的眾多晶體中發(fā)現(xiàn)它們所具有的共同特征（結(jié)晶化學(xué)中稱為而角不變定律，不同的晶型面角不同）。這個(gè)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)驗(yàn)指示書的要求，其中隱含的理論問題為同學(xué)們保持旺盛的求知欲及探究主動性起到很好的作用。

通過這個(gè)簡單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們是否已經(jīng)感到開始步入科學(xué)之門了？

責(zé)任編輯 侯秀姣