基于对比实验和创新实验的化学教学-《化学教学》(2017年4期).docx

龙源版权所有 基于对比实验和创新实验的化学教学作者：伍强 黄晶 杜金铃来源：《化学教学》2017年第04期 摘要：分析了教材中碳酸钠和碳酸氢钠相关的内容，认为应设计对比实验来探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质。分析了相关实验的设计，认为实验设计还有创新的空间。指出学生在学习中存在的困惑问题及教师在教学时遇到的困扰问题，认为教学环节的设计和相关实验的创新必须解决教与学的问题。通过对比实验教学，学生能较好地领悟物質化学反应原理、了解科学探究方法。通过学生实验探究和教师创新实验演示并进的多种实验探究活动，培养学生的创新思维能力。 关键词：碳酸钠；碳酸氢钠；对比实验；创新实验；实验教学 文章编号：1005–6629（2017）4–0059–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 《化学教学》期刊设置了“实验创新设计”的栏目，展示了丰硕的实验创新成果。但从目前教学期刊上发表的“碳酸钠和碳酸氢钠”教学课例来看，将实验创新成果融入课堂教学的现状并不乐观。如比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性选用套管实验，二者与酸反应仍用等质量的Na2CO3和NaHCO3粉末与稀盐酸反应的实验，CO2气体与Na2CO3溶液反应采用CO2气体通入饱和Na2CO3溶液实验的剪辑视频。目前部分教师还存在一种错误的认识，认为按照教科书上的实验方案做了实验探究，就能很好地完成了实验教学。殊不知教科书编写的意图是“要有助于发挥化学教师的创造性，应留给教师较大的创造空间，使教师在实践中充分发挥教学的主动性和创造性”[1]。为此，笔者尝试将实验创新成果融入课堂教学，试图培养学生的创新思维能力。 1 课程标准和教材内容分析 课程标准指出：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解钠等金属及其重要化合物的主要性质[2]。Na2CO3和NaHCO3的性质是人教版《化学1》“科学探究”的内容，就二者的外观、水溶性、溶解热效应、溶液酸碱性和热稳定性进行了实验探究，二者与稀盐酸的反应只要求写出反应的离子方程式[3]。人教版强调对比实验的设计，却忽视了二者与稀盐酸反应的实验探究。同样，苏教版《化学1》“活动与探究”的内容，对澄清石灰水和CaCl2溶液分别与Na2CO3溶液反应、浓盐酸与Na2CO3溶液反应、用pH试纸测定Na2CO3溶液pH和Na2CO3溶液去油污性能进行了实验探究，同时教材提供了Na2CO3和NaHCO3的性质比较信息，要求设计实验方案区别Na2CO3和NaHCO3的固体[4]。苏教版强调Na2CO3性质的实验探究，却忽视了NaHCO3性质的实验探究。从两个版本的教材内容分析，在实施教学过程中，应增加设计对比实验来探究Na2CO3和NaHCO3的性质。 2 相关实验设计的分析 2.1 Na2CO3、NaHCO3的固体热稳定性实验 人教版方案是将Na2CO3和NaHCO3的固体分别装在两支试管中，用酒精灯加热，将可能生成的气体通入澄清石灰水中，实验现象明显。缺点是分别做两次实验，需两次加热，实验加热环境不同，因此实验对比性差。为使实验对比性强，已有套管实验设计。实验装置如图1所示，实验现象明显，且只需一次加热。但此实验把不易分解的Na2CO3固体放在温度较高的外管，把易分解的NaHCO3固体放在温度较低的内管。这是在NaHCO3比Na2CO3容易分解的前提下设计的，实验预设性太强，缺乏探究性。 2.2 Na2CO3、NaHCO3与稀盐酸反应的实验 人教版全日制普通高级中学教科书设计了Na2CO3和NaHCO3粉末与稀盐酸反应的对比实验。实验如下：“在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装0.3g Na2CO3或NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中。[5]”通常观察到NaHCO3固体与稀盐酸反应速率比Na2CO3固体与稀盐酸反应速率大。事实上，两个反应速率大小与如下三个因素有关：一是Na2CO3与盐酸发生分步反应；二是颗粒大小，无水Na2CO3固体颗粒较大，NaHCO3晶体颗粒较小；三是热效应，Na2CO3固体溶解以及与盐酸反应均是放热，NaHCO3晶体溶解以及与盐酸反应均是吸热。两个反应速率大小除了Na2CO3与盐酸发生分步反应的影响因素外还有两个影响因素，而对比实验中只考虑一个影响因素，因此不符合对比实验基本要求。现行人教版删除了这个实验，要求学生写出Na2CO3、NaHCO3与稀盐酸反应的离子方程式。苏教版设计了Na2CO3溶液与浓盐酸反应实验，仍不能解决Na2CO3溶液和稀盐酸发生分步反应的机理。 2.3 饱和Na2CO3溶液与CO2气体反应的实验 有教师认为，向饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体没有什么好研究的，NaHCO3溶解度比Na2CO3小，通入CO2气体后