幾類基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)中科學(xué)方法教育的落實(shí)

1、幾類基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)中科學(xué)方法教育的落實(shí)從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和目的，通常將化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為測量數(shù)據(jù)類實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)（結(jié)論在后，體現(xiàn)發(fā)現(xiàn)和探索過程）、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（已經(jīng)有結(jié)論，通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)）。 教師在初三化學(xué)教學(xué)中要注意科學(xué)方法的逐級滲透：首先是教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中讓學(xué)生體會，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時幫助學(xué)生提煉出科學(xué)方法。其次是教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)科學(xué)方法。最后是促進(jìn)學(xué)生自覺運(yùn)用科學(xué)方法。 測量數(shù)據(jù)類實(shí)驗(yàn)：拉瓦錫測定空氣組成、酸堿度測量（pH 測定）實(shí)驗(yàn)均屬于數(shù)據(jù)測量類實(shí)驗(yàn)。測量數(shù)據(jù)類實(shí)驗(yàn)可以提煉出如下的科學(xué)方法：什么樣的精度要有什么樣的量具。對樣本沒有把握時，要有大量的樣本。對樣本有把握時，也要重復(fù)。例如酸堿滴定，要有三次。 舉

2、例：拉瓦錫用定量方法研究空氣成分拉瓦錫測定空氣組成這個實(shí)驗(yàn)值得著重提到的有兩個方面。一個是化學(xué)體系的選擇。因?yàn)榭諝馐且粋€由多種氣體組成的混合物，要測定其中氧氣的百分率，最佳選擇應(yīng)當(dāng)是，挑選出一種只和氧氣起反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，而且反應(yīng)產(chǎn)物容易分離?？梢院脱鯕庵苯幼饔玫奈镔|(zhì)很多，中學(xué)化學(xué)涉及到的至少有：大多數(shù)金屬；氫、碳、硅、磷和硫等非金屬；此外還有碳?xì)浠衔锛霸S多有機(jī)物。但是只和氧氣反應(yīng)，而且產(chǎn)物并非不溶或部分溶解的可選對象并不多。拉瓦錫所選用的汞，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是上上之選。汞在常溫下呈液態(tài)，所以除去用作反應(yīng)物外，還可以通過連通器直接用于測量反應(yīng)器（曲頸甑）內(nèi)空間體積的變化。其次汞的沸點(diǎn)為356.6oC,

3、 源源不斷氣化的汞原子和空氣中的氧分子發(fā)生的反應(yīng)屬于氣相反應(yīng)，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過化學(xué)計(jì)量比的要求，反應(yīng)可以達(dá)到完全。反應(yīng)生成的氧化汞，在這個溫度下呈固態(tài)，且不溶于汞。因?yàn)槊芏鹊陀谝簯B(tài)汞，所以浮在汞的液面上，很容易分離。你還能找到具有類似優(yōu)點(diǎn)的反應(yīng)體系嗎？ HgO為紅色固體，于500oC左右可以分解，同一曲頸甑即可完成它的分解。使分解后得到的氣體產(chǎn)物回到留有剩余氣體的空間后，可以發(fā)現(xiàn)原來減少的氣體是否因?yàn)楹凸Y(jié)合在HgO中了。拉瓦錫還證明了混合后的氣體，其性質(zhì)和原來放置在曲頸甑中的空氣，完全相同。 我們可以把上述的實(shí)驗(yàn)過程，簡化為 3 個步驟： 步驟1：Hg + O2 - 2HgO步驟2：2HgO -

4、 2Hg + O2步驟3：步驟2得到的O2和步驟1得到的N2混合，得帶“原來”的空氣， 通過這個實(shí)驗(yàn)，可以看到這個實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)的完美，空氣試樣的還原，是對汞的氧化源于它和空氣中氧氣間的反應(yīng)的結(jié)論，幾乎無懈可擊。通過和以磷代汞的實(shí)驗(yàn)的對比，可以幫助學(xué)生了解如何評價科學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)劣。其次，通過這個實(shí)驗(yàn)，不僅可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和分清什么是物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)；什么是化學(xué)變化及物理變化；以及什么是混合物和化合物；當(dāng)然還有單質(zhì)和化合物的區(qū)別等等。 一個化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不論是演示實(shí)驗(yàn)還是教學(xué)實(shí)驗(yàn)，都可以歸納為作為實(shí)驗(yàn)對象的物質(zhì)體系（若目的在于探究化學(xué)變化過程，也可以稱作化學(xué)體系）；適當(dāng)?shù)膬x器裝置和必要的安全措施；

5、合理的實(shí)驗(yàn)步驟和規(guī)范的操作技術(shù)。雖然三者不可或缺，但是從學(xué)科教育的角度來評價，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為它們的重要性是不等同的，而且是依次遞減的。只要認(rèn)真分析一下，就可以認(rèn)同這個看法。在學(xué)習(xí)或研究化學(xué)時，選用什么化學(xué)體系是由學(xué)習(xí)或探究的目標(biāo)決定的；化學(xué)體系選定之后，使用什么樣的儀器裝置也就大致確定了；實(shí)驗(yàn)步驟決定于所選定的化學(xué)體系和儀器裝置，如何安全地、有序地完成實(shí)驗(yàn)，決定了實(shí)驗(yàn)者所應(yīng)具有的操作技術(shù)的規(guī)范程度。只有這樣來認(rèn)識化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，才能真正體現(xiàn)出為什么化學(xué)仍然是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，和為什么學(xué)習(xí)化學(xué)一定離不開實(shí)驗(yàn)。也才能夠做到通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)（包括演示和教學(xué)實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)活動）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)作風(fēng)。 分離

6、、提純類實(shí)驗(yàn)：例如：水的凈化，可以將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為探究性實(shí)驗(yàn)。探究方案的制定很重要，教師可以幫助學(xué)生提煉出如下思考步驟：水樣的選取？水樣中待除去的目標(biāo)物質(zhì)？例如：水中的不溶性雜質(zhì)（如：水中的植物、泥沙）水中的溶解的雜質(zhì)、有色物質(zhì)、有氣味的物質(zhì)等。凈化的方法：沉淀、過濾、吸附、蒸餾等。簡易凈水器的設(shè)計(jì)和組裝：凈水劑的選擇、各部分的功能和疊放順序，凈化水的操作步驟等。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及凈化效果如何？例如：粗鹽提純。從自然資源中獲取我們需要的物質(zhì)。氯化鈉在自然界分布很廣，除海水里含有大量氯化鈉外，鹽湖、鹽井和鹽礦中也蘊(yùn)藏著氯化鈉。粗鹽提純實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)體系為同時混有難溶性和可溶性雜質(zhì)（此處的雜質(zhì)并非一定指廢

7、棄物，系針對純粹氯化鈉而言）的固體氯化鈉。實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谝罁?jù)氯化鈉和雜質(zhì)在水中溶解度的差別使之分離并獲得純凈的氯化鈉晶體。雖然難溶性和可溶性雜質(zhì)的去除都以溶解度差別為依據(jù)，但是前者基于可溶和難溶；后者基于溫度對氯化鈉在水中溶解度的影響遠(yuǎn)低于粗鹽中所含可溶性雜質(zhì)（如鈣、鎂、鉀、鐵等的氯化物；硫酸鹽及硝酸鹽等）所體現(xiàn)的差別，二者并不相同。為了簡便實(shí)用，通常采用兩次分離操作。難溶性雜質(zhì)的分離采用簡單的過濾分離法方案 此外還有離心分離法、抽濾分離法、傾析（ decantation ）法、以及類似于化工廠常用的壓濾法（filterpress）可供選擇 ，易溶性雜質(zhì)的分離則采用結(jié)晶分離法方案來完成。第一次過

8、濾除去的是粒徑大于濾紙孔的難溶性雜質(zhì)，而不是溶于水中的分子和離子（也包括能夠穿過濾紙孔的膠體微粒）。水并不是唯一可用的溶劑，對目標(biāo)物質(zhì)和雜質(zhì)具有不同的溶解性才是選擇的依據(jù)。第二次過濾是為了把濾液蒸發(fā)后得到的氯化鈉晶體和殘余的母液中分離出來。結(jié)晶法分離基于在同一溫度下，溶液中所含物質(zhì)到達(dá)飽和濃度的先后次序的不同。以溫度對溶解度影響的不同為依據(jù)的體系，只有少數(shù)的特例，其中以氯化鈉最為典型。當(dāng)溶液中氯化鈉的含量遠(yuǎn)高于其他可溶性物質(zhì)時，過程則更容易控制。以至于工藝條件相當(dāng)粗放的海水曬鹽法已經(jīng)成為海鹽生產(chǎn)的主要途徑。建議增加驗(yàn)純和觀察所得氯化鈉晶體（外形和晶體內(nèi)是否含有水）兩個方面的探究內(nèi)容。 并給學(xué)生提供如