撖麗

初學(xué)化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，無(wú)論是教師的演示實(shí)驗(yàn)，還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些與正常實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符的現(xiàn)象.這些異?，F(xiàn)象，會(huì)對(duì)學(xué)生造成認(rèn)知沖突.如果教師不加以正確的引導(dǎo)，就會(huì)影響學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該具有的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度.

例如，某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)做實(shí)驗(yàn)，向盛有少量氫氧化鈉溶液的試管中通入二氧化碳，未看到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.提出問(wèn)題：氫氧化鈉能否與二氧化碳反應(yīng)？猜想與假設(shè)：亮亮同學(xué)認(rèn)為氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)；莉莉同學(xué)認(rèn)為氫氧化鈉不能與二氧化碳反應(yīng).設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：亮亮同學(xué)設(shè)計(jì)了兩個(gè)裝置，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn).請(qǐng)你和他一起驗(yàn)證他的猜想.如圖1，將集滿二氧化碳的試管倒置于氫氧化鈉溶液中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為；如圖2，實(shí)驗(yàn)步驟為，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為.上述實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng).反思與評(píng)價(jià)：莉莉同學(xué)提出質(zhì)疑，認(rèn)為上述現(xiàn)象可能是二氧化碳溶于水的結(jié)果.設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明氫氧化鈉確實(shí)與二氧化碳反應(yīng).交流與提高：實(shí)驗(yàn)證明氫氧化鈉還能與二氧化硫反應(yīng)，化學(xué)方程式為2NaOH+SO2X+H2O.X的化學(xué)式是 .

該題利用“提出問(wèn)題”“猜想與假設(shè)”“設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)”“反思與評(píng)價(jià)”等科學(xué)探究的重要要素圍繞探究主題有序展開(kāi).從形式上看，是對(duì)以往歷年實(shí)驗(yàn)探究試題的延續(xù).但本題的一個(gè)顯著特點(diǎn)，是在“反思與評(píng)價(jià)”之后，又進(jìn)行二次“設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)”.就考生作答的難度而言，雖表現(xiàn)為遞進(jìn)，但其實(shí)質(zhì)是在反映科學(xué)探究的逐層深化，隱含著科學(xué)探究須在反復(fù)的深化中接近物質(zhì)變化的本質(zhì).

下面對(duì)這類能反應(yīng)而無(wú)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下總結(jié)整理.

案例1：CO2和NaOH反應(yīng)的實(shí)驗(yàn).

對(duì)于CO2的檢驗(yàn)，可用Ca（OH）2溶液，能明顯看到澄清的石灰水變渾濁，證明兩者之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng).CO2和NaOH溶液也能發(fā)生反應(yīng)，卻沒(méi)有明顯的現(xiàn)象.如何證明這兩者之間確實(shí)也能發(fā)生反應(yīng)呢？CO2+2NaOHNa2CO3+H2O.

化學(xué)方法：利用化學(xué)變化有新物質(zhì)生成，驗(yàn)證生成物是Na2CO3來(lái)證明.（1）取樣，加入足量的稀HCl（或稀硫酸）等酸溶液，產(chǎn)生大量氣泡，說(shuō)明生成物中的確有CO2-3（或HCO-3）.對(duì)這樣的設(shè)計(jì)方案是否嚴(yán)密的問(wèn)題，有的學(xué)生提出了疑問(wèn)：因?yàn)镃O2也能與H2O反應(yīng)生成H2CO3，同樣含有CO2-3，怎么知道是Na2CO3中的CO2-3與酸反應(yīng)放出的CO2，還是H2CO3中的CO2-3與酸反應(yīng)放出的CO2？怎么消除H2CO3的影響？將實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)：先將反應(yīng)后的溶液加熱，使H2CO3分解，再滴加稀HCl.經(jīng)過(guò)改進(jìn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案變得更加完整.實(shí)驗(yàn)證明，加熱后，再滴加稀HCl，有氣泡產(chǎn)生，證明CO2與NaOH確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)，使實(shí)驗(yàn)解除了疑問(wèn)，排除了干擾，獲得了準(zhǔn)確的結(jié)論.（下述實(shí)驗(yàn)同理，先加熱再加入試劑進(jìn)行檢驗(yàn)）（2）取樣，加入堿的溶液，如Ca（OH）2、Ba（OH）2溶液中任何一種來(lái)鑒定.因?yàn)镃O2-3能與Ca2+、Ba2+反應(yīng)生成白色沉淀CaCO3、BaCO3.如有白色沉淀，也可證明有CO2-3.（3）取樣，加入某些鹽溶液，如CaCl2、BaCl2溶液中任何一種來(lái)鑒定.因CO2-3能與Ca2+、Ba2+反應(yīng)生成白色沉淀CaCO3、BaCO3.如有白色沉淀，也可證明有CO2-3.

物理方法：通過(guò)在一個(gè)密閉體系中反應(yīng)物到生成物狀態(tài)的變化引起氣壓的變化來(lái)檢測(cè).（1）在軟塑料瓶中充滿CO2（如上題的圖2裝置），并用帶膠頭滴管的膠塞密閉，膠頭滴管內(nèi)裝有NaOH溶液，擠壓滴管，讓NaOH溶液滴入瓶中，發(fā)現(xiàn)瓶子變癟，可證明反應(yīng)的確發(fā)生了.有的學(xué)生提出問(wèn)題：CO2和H2O反應(yīng)也會(huì)引起氣壓的變化.到底是哪種因素起主要作用呢？可設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：再取一個(gè)充滿CO2的軟塑料瓶，滴入與NaOH溶液相同體積的水，看瓶子變癟的程度，來(lái)推理反應(yīng)的發(fā)生.或者收集兩支大小一樣試管的CO2分別倒置在水和NaOH溶液的水槽中，看試管內(nèi)液面上升的高度，判斷反應(yīng)的發(fā)生.（2）在充滿CO2的廣口瓶瓶口上放一個(gè)去殼的熟雞蛋，在加入NaOH溶液后，由于NaOH和CO2反應(yīng)，CO2氣體減少，造成壓強(qiáng)減小，就會(huì)出現(xiàn)“瓶吞雞蛋”的有趣現(xiàn)象.（3）在一個(gè)充滿CO2的廣口瓶瓶口，配上帶有膠頭滴管和一段玻璃管的膠塞，膠頭滴管內(nèi)裝有濃NaOH溶液，伸入廣口瓶的玻璃管端口綁上一個(gè)小氣球.當(dāng)擠壓膠頭滴

管內(nèi)的濃NaOH溶液至廣口瓶中，就會(huì)看到瓶?jī)?nèi)的小氣球逐漸脹大.（4）還可利用噴泉實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn).將一個(gè)充滿CO2的圓底燒瓶口朝下倒置，并固定在鐵架臺(tái)上，圓底燒瓶膠塞配上裝有濃NaOH溶液膠頭滴管及一段較長(zhǎng)的玻璃管，玻璃管的一端伸入燒瓶近底部，另一端套上帶有止水夾的膠皮管，并伸入裝有紅墨水溶液（現(xiàn)象明顯，便于觀察）的燒杯中.

案例2：NaOH溶液與稀HCl反應(yīng)的實(shí)驗(yàn).

NaOH溶液是無(wú)色透明溶液，稀HCl也是無(wú)色透明溶液，這兩者混合發(fā)生反應(yīng)后，溶液仍為無(wú)色，到底反應(yīng)有沒(méi)有發(fā)生呢？怎樣驗(yàn)證呢？NaOH+HClNaCl+H2O.

化學(xué)方法：（1）通過(guò)反應(yīng)物的性質(zhì)驗(yàn)證.在反應(yīng)前的NaOH溶液中滴入2～3滴酚酞溶液，酚酞遇堿變紅色，用滴管加入稀HCl溶液，直至溶液恰好變?yōu)闊o(wú)色，說(shuō)明溶液中無(wú)NaOH，也說(shuō)明反應(yīng)的確發(fā)生了.（2）用生成物NaCl證明.在反應(yīng)前的NaOH溶液中滴入2～3滴酚酞溶液，酚酞遇堿變紅色，用滴管不斷加入稀HCl，直至溶液恰好變?yōu)闊o(wú)色，將反應(yīng)后所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶，即是NaCl晶體，有新物質(zhì)生成說(shuō)明發(fā)生反應(yīng)了.

物理方法：通過(guò)此反應(yīng)的熱效應(yīng)來(lái)證明反應(yīng)的發(fā)生.（1）直接用手觸摸燒杯壁，感知溫度的明顯差異.（用較濃的NaOH和HCl，下同）（2）用溫度計(jì)來(lái)測(cè).用溫度計(jì)測(cè)試反應(yīng)前后溶液的溫度，從而說(shuō)明反應(yīng)是否放熱.（3）證明NaOH溶液與HCl溶液發(fā)生反應(yīng)會(huì)放熱，還可先用蠟燭液將燒杯和玻璃片粘在一起，燒杯中盛有NaOH溶液，再加入濃HCl，一會(huì)兒燒杯就和玻璃片分離了.說(shuō)明此反應(yīng)過(guò)程是放熱的，將固體蠟燭融化了.（4）在一個(gè)空的具支試管口塞上一個(gè)橡皮塞，在側(cè)面支管處連接一個(gè)裝有一定量紅墨水的U型管，這套裝置放在裝有NaOH溶液的小燒杯中，再加HCl濃溶液，通過(guò)反應(yīng)放出的熱，造成空試管中氣體壓強(qiáng)的變化，從而使U型管左右兩邊液面出現(xiàn)相應(yīng)的水位差.（5）在盛有NaOH濃溶液的小燒杯上方加一塊薄鐵片，上面放有白磷，向燒杯內(nèi)不斷滴加濃HCl，如白磷燃燒起來(lái)，則證明NaOH與HCl反應(yīng)放出熱量.

總之，化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象能幫助我們判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生，但有些化學(xué)反應(yīng)并觀察不到明顯的現(xiàn)象.無(wú)明顯現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生的認(rèn)知困難.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)意外現(xiàn)象是不可避免的事.遇到異?，F(xiàn)象，善加利用，找到原因，變異常為正常，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望.化學(xué)是一門(mén)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué).在化學(xué)教學(xué)中，教師要以事實(shí)為依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，幫助學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法.endprint