一堂化學學生分組實驗的思考

摘 要：從基礎知識入手引導學生改進并做好分組實驗，研究化學反應現象，探索化學反應規律。為學生提供動手實驗、探究思考的機會，引導學生體會實驗對于基本概念和基本原理的重要作用， 聯系“五大平衡”，用變化、平衡的觀點去分析化學問題。

關鍵詞：分組實驗；優點；不足；效率；收獲

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 收稿日期：2018-02-21

作者簡介：阮龍發（1976—），男，福建龍巖人，福建省龍巖高級中學教師，本科。

魯科版《化學反應原理》第二章《化學反應速率和限度》闡述了影響化學反應速率和化學平衡的因素，討論了化學平衡的基本理論。第三章引導學生運用前兩章學習的理論知識認識物質在水溶液中的行為及其規律， 以溶劑水為線索，具體內容包括水的電離、溶液的pH、弱電解質電離平衡。課程到此時，我們高二化學備課組按期初的安排，引入一堂探究5-9（魯科版《化學實驗探究報告冊》）的學生分組實驗。在此，我提出幾點思考：

一、學生分組實驗的幾點改進

一堂課要完成5個探究實驗難度很大，如何把它們串在一起 ？我們把5個探究實驗歸納為外界條件對速率和平衡的影響以及三大平衡（化學平衡、弱電解質平衡、鹽類水解平衡）兩大塊，并對部分學生實驗進行改進：

（1）探究5：溫度對化學平衡的影響，原實驗： 分別將兩個充有NO2的密閉燒瓶浸入盛有冷水和熱水的燒杯中，持續一段時間直到顏色不再發生變化為止，觀察并記錄實驗現象。

改進：使用NO2 和N2O4的平衡管裝置，用酒精燈微熱平衡管的一端2～3秒。

優點：①實驗操作簡單、迅速。②實驗現象明顯，加熱后的一端紅棕色迅速加深。

③明確實驗目的：升高溫度NO2的濃度增大，平衡向逆反應進行，逆反應進行為吸熱反應：2NO2 ？葑N2O4△H﹤0。

（2）探究7：刪掉濃度對化學反應速率的影響實驗：0.01mol·L-1KMnO4溶液分別與0.1 mol·L-1、0.2mol·L-1H2C2O4溶液反應的實驗。取而代之：截取的質量相同的鎂條分別放入A、B、C三支試管的鹽酸（濃度分別為1.0 mol·L-1、1.5 mol·L-1和2.0 mol·L-1）中，記錄試管中鎂條消失所用的時間t。計算各條件下反應的化學反應速率。（用單位時間內消耗鹽酸的物質的量來表示）

優點：①此實驗已經能探究濃度對化學反應速率的影響，沒有必要增加一個探究實驗，提高課堂效率。②省略截取三根鎂條，分別稱重，記錄它們各自的質量，此步驟太煩瑣。③計算反應速率，用消耗鹽酸的物質的量代替鎂，因為純固體沒有濃度變化量。④學生通過計算，能加深對“三段式”計算的理解。

（3）探究7：溫度對化學反應速率的影響。原實驗：①取兩支試管A、B，各加入5mL mol·L-1Na2S2O3溶液；取兩支試管C、D，各加5mL mol·L-1硫酸溶液。②將試管A、C放入盛冷水的燒杯中，試管B、D放入盛熱水的燒杯中，靜置約2min。③迅速將試管A中溶液倒入試管c中，試管B中溶液倒入試管D中，觀察現象并記錄出現沉淀的時間t。

改進：取一支試管加入3mL mol·L-1Na2S2O3溶液， 再加入3mL mol·L-1硫酸溶液。然后分成兩支試管，一支試管作參照實驗，另一支試管的溶液用酒精燈進行加熱。

優點：①大大簡化實驗操作，省略了長時間對燒杯中的水加熱，省略了記錄出現沉淀的時間t。②節省實驗藥品，符合綠色化學理念。③實驗現象明顯，另一支試管加熱后迅速出現淺黃色沉淀。④掌握并進一步應用參照試驗的方法。

（4）探究8：電解質溶液的導電。①在5個100mL燒杯中分別加入50mL0.5mol·L-1的鹽酸、CH3COOH溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、氨水。②在每個燒杯中分別放入相同規格的碳棒電極，連接好實驗裝置。③接通電源，觀察各燈泡的亮暗情況。

改進：增加一個蒸餾水的燒杯，把6個燒杯串聯在一起，一次完成實驗，如下圖。

優點：①實驗操作簡單，一次完成實驗，節省時間。②增加對比性，說明弱電解質蒸餾水、CH3COOH溶液、氨水的燈泡暗，同濃度的弱電解質部分電離，溶液中離子濃度小。

（5）探究9：影響鹽類水解的主要因素。原實驗： 在六支試管中分別加入約1mL0.1 mol·L-1的CH3COONa、Na2CO3、NaCl、NH4Cl、 Al2（SO4）3和KNO3溶液，用pH試紙測定六種溶液的pH。繼續向盛有0.01mol·L-1CH3COONa溶液的試管中滴入一滴酚酞溶液，觀察現象。將試管放在酒精燈上微微加熱，觀察溶液顏色的變化情況。

改進：分為a組CH3COONa、NaCl、 NH4Cl和b組Na2CO3、KNO3 、Al2（SO4）3，把藥品分別放入專用燒杯，并放入專用玻璃棒，一、三組完成a組，二、四組完成b組，然后一組和二組、三組和四組交換做。

取一支試管加入5mL 0.01mol·L-1CH3COONa溶液， 再滴入一滴酚酞溶液。然后分成兩支試管，一支試管作參照實驗，另一支試管的溶液用酒精燈進行加熱。

優點：①兩組實驗進行對比，第一組pH比較接近7，第二組pH差別比較大，現象明顯。②解決了藥品品種過多、學生難找的問題。③應用滴酚酞進一步驗證CH3COONa溶液的酸堿性，明確水解規律：誰強顯誰性，都強顯中性。④應用參照試驗，明確升高溫度促進水解。

二、學生分組實驗的不足之處

1. 學生不好的實驗習慣

少部分學生沒有做好課前預習，體會不到實驗目的，進入實驗室，不知道要做什么，不知從何做起。另一部分學生認為分組實驗只要按報告冊“照方抓藥”就行，把老師在實驗前講的改進之處拋到九霄云外。另外，有極少數學生抱著來實驗室玩的心態，一會兒玩新鮮儀器，另一會兒試一下沒見過的藥品，這種學生根本沒做實驗，更不用說完成實驗任務或探究化學反應規律。

2. 分組實驗仍存在的不足

探究5：每個班要報廢2～3個NO2 和N2O4的平衡管裝置，學生愛玩，通常加熱時間過長，引起裝置跑氣，而使平衡管裝置報廢。

探究6：將3mL0.01molL-1FeCl3溶液與3mL0.03mol·L-1KSCN溶液混合，振蕩，觀察溶液的顏色，此處的KSCN溶液還可以再稀釋10倍，后續加入少量1mol·L-1KSCN溶液或加入少量1molL-1FeCl3溶液，現象為血紅色變深會更明顯。

探究7：很難截取質量相同的鎂條，但對實驗影響不大。若要準確計算各條件下反應的化學反應速率，若用鹽酸的濃度變化量來表示，還要量出所用鹽酸溶液的體積。

三、提高分組實驗的效率

1. 課堂中滲透分組實驗內容、原理

在學習第三章第一節《水溶液》中滲透實驗內容、原理。例如，在學習溶液酸堿性判斷依據時，就提出：鹽溶液一定是中性嗎？也就是說一定存在[H+]= [OH-]嗎？隨口引出：純堿不是堿而是鹽（Na2CO3），可以用pH試紙檢測純堿的酸堿性。結合水的電離分析：CO32-與水電離產生的H+結合生成HCO3-、H2CO3，使水的電離平衡向右移動，促進了水的電離，從而使得溶液中[H+]<[OH-]而呈堿性，在課堂中初步滲透鹽類水解規律：誰強顯誰性，都強顯中性。

2. 精細安排分組實驗

實驗課前，要求學生充分認真地做好預習，完成探究5-9（魯科版《化學實驗探究報告冊》），組長登記，教師檢查。使學生對所用的實驗方法、應該達到的實驗結果做到心中有數，從而收到理想的實驗效果。教師應用多媒體把實驗原理、操作步驟和注意事項投影出來，減少講解實驗的板書，提高課堂效率。

由于本堂分組實驗包含5個探究實驗，實驗的內容多，儀器、藥品也不少，為此把本堂分組實驗分為前、后段。前段用時3分鐘講解探究5、6，學生做實驗7分鐘；后段用時6分鐘講解探究7、8、9，學生做實驗26分鐘，學生清洗、整理儀器和藥品3分鐘。講解精練，以學生實驗基礎操作、基本步驟為重點，以學生探究實驗為主體。做實驗時，要求課內人人都動手，教師來回巡視，糾正學生錯誤的實驗操作，引導學生透過實驗現象探索化學反應規律。

3. 課后及時總結分組實驗

課后，教師要求學生完成魯科版《化學實驗探究報告冊》探究5-9，并及時上交批改。及時鼓勵學生開動腦筋，大膽質疑，抓住現象的本質，找出與該現象相關聯的問題，進行認真分析。同時，教師隨后的授課中要經常啟發學生進行分析、討論，通過分析分組實驗的化學現象，提高學生分析問題和解決問題的能力。在接下來的授課中穿插實驗內容，例如，從測定不同類型鹽溶液的PH探究9實驗引入鹽類水解的知識，為學生掌握鹽類水解的規律作鋪墊，讓鹽類水解的難點知識更加有效突破。本學期在后續水解平衡、沉淀的溶解平衡的課堂中，學生更能跟上老師的思維和進度，師生在思維上的鏈接更加融洽，課堂氣氛顯得輕松、愉快。

教師和實驗員的一分耕耘，換來學生一分收獲。此堂分組實驗課讓學生從殘存記憶和記演示實驗結論中走出來，進入自己親自動手做實驗，探究實驗規律，學生從感性認識化學反應的基本規律提升為理性認識。學生進一步明確了：外界條件增強，化學反應速率加快；外界條件改變對平衡移動的影響；弱電解質在水溶液中存在電離平衡，溶質少部分電離；鹽類的水溶液也不一定都是中性，有弱離子的鹽存在水解平衡；勒夏特列原理不僅適用在已經學過的化學平衡、水的電離平衡、弱電解質的電離平衡，也適用在即將要學習的水解平衡、沉淀的溶解平衡，它像一座橋梁把“五大平衡”聯系在一起；幫助學生用變化、平衡的觀點去分析化學問題。

總之，筆者認為學生分組實驗仍是學生最重要的實踐活動，是培養學生實驗能力的主要途徑之一，如何通過學生分組實驗，有效提高學生實驗能力，培養學生科學素養，是一個迫切需要進行深入硏究的問題。關鍵是教師如何激發學生學習化學的興趣，引導學生思考：要做什么實驗？怎么做好實驗？怎么樣做實驗更能揭示化學反應的本質規律，從而改變學生“照方抓藥”做分組實驗的習慣。一方面，教師要做出表率，通過改進學生分組實驗，引入更具有對比性的參照實驗，使實驗現象更清楚，探究目的更明確。另一方面，教師創造性地改革和設計實驗，起到激勵學生的作用，使學生積極開拓思路，大膽地去探索，改進實驗方法，自主地設計實驗路徑。

參考文獻：

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