論高中化學實驗現象的異常原因

張偉

摘要：化學作為一門以實驗為基礎的自然科學，要實施素質教育、創新教育以及新課程改革教學，實驗教學發揮著極其重要的作用。在化學實驗教學過程中，無論是教師課堂演示還是學生實驗，由于種種原因，有時會出現一些與預料的正常實驗結果不相符合的現象，其中有顏色變化的異常、生成物氣味的異常、事故發生的異常等。實驗中異常現象的出現，會對學生造成認知沖突的失衡。教師若不及時加以正確的引導和徹底解決，勢必會影響教學效果，給學生留下知識盲點，失去對實驗教學的信心。找出產生異常現象的原因，變“異常”為“正常”，是培養學生實事求是、嚴謹認真、善于觀察、自主探究的科學素質的一種有效方法和途徑，對教師本身也提供了一個提高專業素質、增強分析問題和解決問題能力的機會。

關鍵詞：高中化學；實驗現象；異常；原因

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711(2014)06-0115

一、因試劑的純度引起的實驗異常

在高中化學實驗中，不同的實驗對其所選擇的實驗藥品純度的要求也是不同的。限于中學化學實驗條件，有些實驗往往產生“失常”現象。例如，在做甲烷的燃燒實驗時，用無水醋酸鈉和堿石灰制備甲烷氣體，在用石英玻璃管燃燒時卻發現火焰呈黃色。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。因此可以在實驗前將無水醋酸鈉和堿石灰充分炒干、研細、混勻，同時要保證堿石灰過量。再如在做原電池實驗時，在觀察到除了銅片上有大量氣泡產生以外，作為負極的鋅片上也會有較多的氣泡生成。這種現象是由于鋅片不純，含有C、Fe等雜質且金屬表面粗糙，容易產生微小電池而使氫的超電壓減小，最終使得一部分氫氣在鋅表面析出。

二、因試劑加入順序的先后引起的實驗異常

教師或學生在實驗中，若將化學試劑的加入順序變更以后，有可能引起實驗現象不明顯甚至得到截然不同的實驗結果。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，向盛有硫酸銅溶液的燒杯中滴加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硫酸銅溶液”，確保生成Cu(OH)2過程中NaOH始終是過量的。

三、藥品保存方面引起的實驗異常

實驗室購置的藥品不一定會馬上使用，有些藥品會因為在實驗室保存過程中，由于長時間與空氣中的氧氣、水蒸氣等作用或者人為的藥品保存不當而發生變質，最終導致實驗過程中異常現象的出現。比如在檢驗Na2SO3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。但無論HCl量是多少，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硫酸鈉，所以看見有不溶于HCl的沉淀也就不足為奇了。

四、因藥品用量的不同引起的實驗異常

實驗過程中，特別是在學生做學生實驗時由于實驗習慣的問題，在取用藥品時用量很隨意，很容易出現出乎意料的現象。例如在做銀鏡反應時，在一洗凈的試管里注入1mlAgNO3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”。實踐經驗證明，氨水過量越多，銀鏡反應的效果越差。

五、因副反應的存在導致實驗現象異常

很多化學反應中都有副反應的存在，有些副反應甚至影響實驗結果，干擾實驗現象。例如《氮和磷》一節有這樣的練習：“用大試管收集一試管NO2氣體，倒扣在盛水的水槽中，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，存在副反應NO2 + NO + H2O = 2HNO2，實際水面上升要遠遠大于試管體積的2/3 。

六、因實驗溫度控制不當引起的實驗異常

溫度是影響化學反應速率和反應趨勢的一個重要方面。溫度的高低往往決定了一個反應能否發生、向什么方向發生等問題。所以，溫度的合理控制對實驗現象與實驗結果至關重要。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。

教師需要轉換觀念，把實驗的目的看作是帶領學生探究知識，“發現”他們尚未認識的客觀事物，并從中學到認知的本領，避免出現實驗異常而手忙腳亂影響教學。教師應實事求是地面對實驗現實，并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。這樣雖多占了一些教學時間，影響到上課的進度，但由于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也是非常有意義的。