通過必做實驗學好化學的建議（1）

代編前語

如何發掘化學實驗中應當學到的化學，是我最近一直在研究的問題。尤其是在課程標準規定了8個必做實驗之后，如何通過實驗改革使這項要求不至于落空。我認為只有讓同學們通過化學實驗真正從中學到化學，而且是書本上寫不出來的化學，才會萌發真正的探究意識，化學的課改才算是走上了正路。根據本刊編輯的要求，我會陸續為孩子們寫點東西，提出如何通過做化學實驗學習化學的建議。之所以稱為“建議”，意在并不要求所有的同學思考或把握所有的內容，而是希望同學們能夠從中找到自己喜歡的東西，特別是學會如何用心做實驗，但是又不止于動手，甚至只停留在觀察的層面上，而是學會從實驗中發現化學、學習化學、理解化學，對化學學習產生興趣。

——宋心琦

作者簡介

宋心琦，1951年畢業于清華大學化學系并留校任教。教授，博導。曾任中國化學會理事長，第34屆IUPAC學術大會（北京）和第17屆IUPAC國際化學教育大會（北京）秘書長。講授過無機化學、物理化學、光化學等多門課程，并完成超短脈沖激光誘導熒光、化學發光體系和多道光纖傳感器等3項新技術研究。擔任中學化學教材審查委員并參與中學教師培訓工作。在主編高中化學新課程教材過程中，就中學化學教學改革問題做過系統研究。已出版專著和譯著20種，發表學術論文近200篇。

簡短的前言

化學是一門實驗性科學，它在原子、分子水平上通過對物質的組成、結構、性質和變化的研究，促進了人們對物質世界形成和發展的認識。和其他基礎科學相比，化學更注重物質的個性，個性的發現、確定和鑒別已成為實驗化學家的主要工作。雖然近年來理論化學方法發展很快，但是所得結論仍然需要通過實驗來驗證，從而說明了化學仍然是一門實驗性科學。這就確定了化學實驗在化學教育和教學中不可替代的地位。

設計一個化學實驗，包括演示實驗和學生實驗活動，都要考慮以下三個方面：第一，作為實驗對象的物質體系（若目的在于探究化學變化過程，也可以稱為化學體系）；第二，適當的儀器裝置和必要的安全措施；第三，合理的實驗步驟和規范的操作技術。三者不可或缺。但是從學科教育的角度進行評價時，應當認為它們的重要性是不等同的，而且是依次遞減的。只要認真分析一下就可以認同這個看法。在學習或研究化學時，選用什么化學體系是由學習或探究的目標決定的，當然是第一位的；化學體系選定之后，使用什么樣的儀器裝置也就大致確定了；實驗步驟取決于所選定的化學體系和儀器裝置，如何安全有序地完成實驗，決定于實驗者所應掌握的操作技術和規范程度。只有這樣設計和組織化學教學實驗，才能真正體現出為什么化學仍然是一門實驗性科學和為什么學習化學離不開實驗，也才能夠做到通過化學實驗（包括教師演示實驗和學生探究性實驗活動）學習化學，并培養同學們的科學精神和科學作風。

現在的化學實驗，實驗體系來自教材或教參，因而實驗時往往把注意力放在第二、第三兩個方面，化學體系的選擇反而視為次要甚至被忽略，除去能夠加深對所驗證的化學現象或原理的印象外，多側重于儀器裝置的技巧和與基本操作訓練有關的科學作風等方面。化學學科教育本身的缺位是一個值得重視的問題。

在新公布的初中化學課程標準中，明確規定了8個必做的實驗活動，再次強調了化學實驗的重要性。究竟應該怎樣做才能真正體現出它的重要性呢？這是我們必須認真思考并在實踐中進行探索的問題。關于儀器裝置和基本操作方面已有切實可行的經驗，不再贅述。研討的重點應當放在如何通過實驗學習化學方面。希望本文提出的建議，能夠幫助同學們在做好實驗的同時學好化學，包括一些在書本上不能學到的化學。

“粗鹽中難溶性雜質的去除”實驗中的化學

這是初中化學的第一個化學實驗（編者注：在不同版本的教材中，這個實驗安排在不同的單元或章節），選擇我們都熟悉的食鹽（粗鹽）作為實驗體系，不僅因為食鹽價廉易得，分離過程比較簡單，而且效果明顯。然而傳統的教學目標要求僅限于漏斗的使用、濾紙的折疊以及規范化的溶解過濾操作，很少想到這個實驗雖然簡單，但仍然包含著豐富的學科教育內容，在學習與實施新課標時，有必要對此進行探討。

作為化學啟蒙階段的初中化學，大都從空氣開始，雖然同學們對空氣已經熟悉，甚至已經知道空氣是由氧氣、氮氣和其他氣體組成的混合物，包括它的體積比率，但是化學課程要求同學們在此基礎上獲得新的認識。因為化學是在原子、分子水平上來研究物質的，它通過物質的物理性質和化學性質及其變化，從組成和結構上來識別化學物質，因此它必須以純凈物為研究對象。但是自然界并不存在純凈物，所以區分混合物和純凈物是初中化學啟蒙階段需要建立的概念。從而了解為什么由混合物分離出以純凈物形式存在的組分在化學中屬于入門實驗技術。只有這樣，同學們才能真正了解新課程標準選擇“粗鹽中難溶性雜質的去除”為必做實驗活動之一的原因。

化學中用于物質分離（此處著重于不溶性雜質的去除）的方法很多，基本原理在于利用混合物中各組分性質（包括物理性質和化學性質）之間的差別。這就是學習化學為什么要學習和研究物質的物理性質和化學性質的原因，而且學習和研究得越詳盡越透徹越好。最為引人入勝的是，物質之間的任何差別，原則上都可以成為分離技術的基礎。所以“粗鹽中難溶性雜質的去除”選擇的是利用溶解與否的不同來實現鹽和不溶性雜質的分離，只是體現上述化學原理的一個實例。還有一例就是課堂上介紹的空氣組成測定實驗（利用了氧氣和氮氣化學性質的不同），以及由液態空氣制取氧氣和氮氣的工業方法[利用的是物理性質（沸點）的不同]，這兩例中都包含著對混合物、純凈物、物理性質、化學性質的概念和意義的認識。同學們有了這種認識，才能體會到化學是一門密切聯系實際和具有極大創新空間的科學。

在“粗鹽中難溶性雜質的去除”實驗中，把不溶性雜質從系統中除去用的是過濾法。做完這個實驗活動，同學們不妨思考或探究以下問題。

小化學家創新空間

（1）在“粗鹽中難溶性雜質的去除”實驗中，水才是實現分離的關鍵試劑，為什么？

（2）除去該實驗中已學到的過濾法之外。你知道還可以用哪些方法使不溶性雜質和溶液分離？

（3）利用物質的化學性質或物理性質對于同一混合物的分離結果會一樣嗎？為什么？

（4）在完成過濾操作而把不溶性雜質留在濾紙上后，為什么要用少量水對濾出物進行淋洗？

（5）用本實驗介紹的過濾法去除不溶性雜質時，其效果由濾紙的空隙大小決定。在日常生活中有類似的例子嗎？

注：“粗鹽中難溶性雜質的去除”實驗只是傳統的粗鹽提純實驗的前半部分。只有進一步除去粗鹽中所含的可溶性雜質才能得到純食鹽。這里要用到飽和溶液、溶解度、溶解度一溫度曲線和結晶等知識。對于學習溶液一單元極為有益，如具備實驗條件，建議加上。最好放在學習完溶液有關課程后進行。

責任編輯/侯秀姣