高中化學實驗異常成因分析

陸衛星

實驗過程中，有時會出現一些不可預期的實驗結果，這會造成學生對已有認識的沖突。若教師勉強讓學生接受，勢必造成知識的盲點，學生也因此對實驗失去興趣和信心，影響課堂教學。此時需要教師正確的引導，找出原因，變“異常”為“正常”。這一過程不僅可以培養學生實事求是的科學態度，對教師本身也提供了提高教學素養的機會。

1．實驗室的藥品保存

空氣中的氧氣、水蒸氣等易與化學試劑發生反應。實驗室已有的藥品不一定是近期購買的，在保存過程中易發生化學反應而變質。藥品也可能由于人為保存不當而變質，最終導致異常實驗現象的出現。比如在檢驗FeCl2溶液中的Fe2+時，加入KSCN后溶液立即出現血紅色，這就無法進行加氯水氧化為Fe3+的檢驗過程。實際上，由于Fe2+具有還原性，很容易被空氣中的O2氧化成Fe3+，也就不難解釋還沒有進行氧化過程已經看到溶液變成血紅色了。通常在配置和保存像FeCl2溶液這樣有還原性的物質時，可以加入一些還原性的物質防止氧化，比如這里可以加入鐵粉。

2．實驗藥品的純度

化學藥品分為化學純和分析純。化學純是指滿足一般生產或分析試驗的試劑純度，在藥品前標志CP；分析純的純度要比化學純要高，一般應用于要求比較苛刻的場所，如醫院用的試劑，在藥品前標志AR。限于中學學校的實驗條件，絕大多數都是購買化學純的藥品，難免會有一些雜質產生異常實驗現象。

例如在進行原電池實驗時，以銅片和鋅片作為電極材料，稀硫酸為電解質溶液。為了和以往的鋅與稀硫酸反應的實驗現象區分開，教師會特別強調讓學生觀察氣泡在哪個電極材料上產生。此時，理論上只在銅片上看到氣泡。而在課堂上進行此實驗時，學生不僅看到在銅片上產生大量氣泡外，作為負極的鋅片上也生成較多氣泡。原電池的概念中是自發進行的氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應，分別在正負極進行。這種異常實驗現象若不講解清晰，不利于學生知識的區分。這是由于實驗過程中鋅片不純含有Fe、C等雜質，易產生微小原電池而使氫的超電壓降低，最終使鋅表面析出部分氫氣。

3．化學試劑的添加順序

無論是教師或學生在實驗過程中，有時會將化學試劑的加入順序顛倒，或者其他實驗操作上的小誤差，這有可能會得到截然不同的實驗現象。

如做檢驗葡萄糖含有醛基的實驗過程中，需要配置Cu(OH)2懸濁液。若按教材要求的步驟和方法，向CuSO4溶液中滴加NaOH溶液，立即產生絮狀沉淀，不會得到懸濁液。若對該沉淀和葡萄糖溶液進行加熱，很多時候看不到磚紅色沉淀的生成。這是由于按教材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受熱分解產生的CuO，被醛基還原生成的Cu2O磚紅色沉淀。所以，可將步驟改為“向2 mL的NaOH溶液中滴加4~8滴CuSO4溶液”。只有保證反應過程中NaOH始終過量，才會生成Cu(OH)2。

檢驗葡萄糖含有醛基若采取銀鏡實驗，需要配置銀氨溶液。教材描述為“將氨水加到AgNO3溶液中生成沉淀到剛好溶解為止”，按照此方法配制的銀氨溶液再滴幾滴葡萄糖溶液，水浴共熱始終得不到光亮的銀鏡。這可能是配制銀氨溶液時氨水的用量引起的。實踐經驗表明氨水的用量越多，產生的銀鏡效果越差。可將氨水加入到最初產生的沉淀溶解到有些許渾濁為止(不是沉淀恰好溶解)，這種方法配置的銀氨溶液產生的銀鏡效果最好。

如在做Al(OH)3實驗時，若選取AlCl3溶液與NaOH溶液反應，將AlCl3溶液逐滴加到NaOH溶液中，剛開始觀察不到白色沉淀，隨著滴加量的增多，最終看到白色沉淀的生成。這是因為一開始過量的堿溶液發生如下反應：

4OH-+Al3+AlO-2+2H2O

隨著Al3+的增多，發生如下反應：

Al3++3AlO-2+6H2OAl(OH)3↓

4．實驗操作的微小差異

盡管實驗過程中，定向的步驟已經安排好，但因人而異的實驗動作也會引起實驗現象的誤差。

如在做乙醇的催化氧化實驗時，在酒精燈上將螺旋狀的銅絲加熱變黑，迅速插入乙醇看到銅絲變紅，并聞到刺激性氣味的產生。但是在加熱過程中，若不在酒精燈外焰加熱而在焰心加熱，就不會看到銅絲變黑，一直是光亮的紅色。這是由于焰心本身有揮發出來的酒精，已經發生了催化氧化過程。同時，若升入乙醇的速度太慢，也不會觀察到明顯現象，這是由于銅絲溫度下降后不發生反應了。

5．溫度的控制

影響實驗現象和結果的重要因素之一是溫度。溫度不僅影響化學反應速率，還引導化學反應的趨勢。溫度的不同經常會導致副反應的發生。

如乙醇在濃硫酸條件下加熱制備乙烯，需要迅速升溫到170℃，才能產生大量乙烯，否則會產生乙醚等副產物。這是由于醇脫水反應在不同溫度條件下得到的產物組成不同。表1是常壓、催化劑存在條件下，等量乙醇分別在不同溫度下進行脫水實驗獲得的數據，每次實驗反應時間均相同。

表1不同溫度下乙醇脫水實驗產物數據

溫度（℃）乙醇轉化

率（%）有機產物含量（體積分數）乙烯（%）乙醚（%）125208.790.21506816.782.21758832.366.82009086.912.1總之，化學是一門以實驗為基礎的自然科學。最初的化學實驗教學局限于傳授學生一些初步的實驗知識和基礎概念，新課改要求下的高中化學教學有著舉足輕重的作用，利于課程改革、利于創新素質和教育的實施。無論是教師通過有效的現代教學手段進行課堂演示，或者學生動手實驗，都幫助學生掌握化學原理和實驗手段，形成科學研究的基本思維，全面提高學生的學習能力。(收稿日期：2014-01-21)