葉燕珠+吳新建+張賢金+汪阿戀

摘要：針對我國現(xiàn)行初中化學(xué)教材在選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)較少考慮實(shí)驗(yàn)的趣味性的現(xiàn)狀，筆者分別從突出認(rèn)知沖突情境以及貼近生活發(fā)掘有趣的探究課題兩個(gè)維度出發(fā)，介紹了5個(gè)簡易、安全、現(xiàn)象明顯、較受師生歡迎的初中化學(xué)趣味實(shí)驗(yàn)，并將其中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成可用于探究教學(xué)的探究性課題。

關(guān)鍵詞：趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)；焰色反應(yīng)；催化劑；蔗糖燃燒；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號：1005–6629（2015）1–0052–03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

化學(xué)趣味實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生在入門之初通過觀察生動(dòng)、有趣的化學(xué)現(xiàn)象，體驗(yàn)到化學(xué)學(xué)科的奧秘，從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。通過趣味實(shí)驗(yàn)還可使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得以提升，從而形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)習(xí)慣。因此在初中化學(xué)教學(xué)中，趣味實(shí)驗(yàn)顯得尤為重要。下面筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，例舉并介紹一些趣味實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，作為拋磚引玉之文。

1 突出實(shí)驗(yàn)趣味性，讓學(xué)生在玩中學(xué)化學(xué)

與發(fā)達(dá)國家的教材相比，我國初中化學(xué)教學(xué)中的趣味性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容明顯偏少。我國教材中的實(shí)驗(yàn)選題通常強(qiáng)調(diào)突出知識目標(biāo)，很少考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1]。這一現(xiàn)狀給教育工作者提供了拓展和研究趣味實(shí)驗(yàn)的空間，比如我國現(xiàn)行教材大多提及“二氧化碳”、“酸堿指示劑”、“食品中的有機(jī)化合物”（如碘和淀粉的顯色反應(yīng)）等等[2]。為此，筆者設(shè)計(jì)了如下一些趣味性十足的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1 使紅色的酚酞水溶液褪成無色并冒白霧

（1）實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象

①杯中盛放約150mL清水，放入一小片石堿（或綠豆大小一撮普通洗衣粉），再滴入1～2滴酚酞指示劑。滴入指示劑后無色透明水溶液變成紅色。

②再在杯中加一勺干冰（哈根達(dá)斯蛋糕店有售）。加干冰后紅色褪去，杯口產(chǎn)生大量白霧（見圖1）。

（2）實(shí)驗(yàn)說明

①還可將上述實(shí)驗(yàn)中的酚酞指示劑換成紫甘藍(lán)的菜汁或廣泛pH試紙的浸泡液（一疊黃色pH試紙浸于約40mL水中，加熱近沸點(diǎn)再冷卻，取其浸泡液）。用廣泛pH試紙的浸泡液做該實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：滴入數(shù)滴指示劑后，無色透明的水溶液變成深的藍(lán)紫色，加干冰后藍(lán)紫色變藍(lán)色，再漸漸變成青色、綠色、黃色，杯口產(chǎn)生大量白霧，如最后再加些白醋，該水溶液還會(huì)變成紅色。

②取用干冰要用勺子或鑷子，切勿用手直接拿，以免凍傷。

實(shí)驗(yàn)2 有趣的七變色實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象及原理

在一個(gè)杯中放入約150mL清水，首先加入2滴碘酒，杯中清水變碘水而成淺黃色溶液（像茶水，見圖2中第2個(gè)杯）；第二步加入約0.5mL米湯（或淀粉指示劑），杯內(nèi)溶液立即變藍(lán)色（碘與淀粉在水中反應(yīng)呈藍(lán)色，見圖2中第3個(gè)杯）；第三步加入幾滴維C果汁，藍(lán)色褪去（維生素C具有還原性，碘被還原成碘離子，見圖2中第4個(gè)杯）；第四步加入一小勺加碘食鹽，藍(lán)色又復(fù)出（加碘食鹽中含有作為氧化劑的碘酸鉀，碘離子又被氧化成碘，見圖2中第5個(gè)杯）；第五步加入一小片純堿（或一小撮普通洗衣粉等），藍(lán)色又褪盡（碘遇堿液發(fā)生歧化反應(yīng)，見圖2中第6個(gè)杯）；最后在杯中加一勺干冰，加干冰后藍(lán)色又復(fù)出，而且杯口產(chǎn)生大量白霧（干冰溶于水和堿液中和，引發(fā)反歧化反應(yīng)而又生成碘，干冰溫度極低，使四周溫度下降，空氣中水蒸氣凝聚成小水珠而呈白霧狀，見圖2中第7個(gè)杯）。

（2）實(shí)驗(yàn)說明

①上述實(shí)驗(yàn)所加試劑量要小，否則既浪費(fèi)試劑又使后幾步反應(yīng)變遲鈍。

②碘酒可用市售碘酒，也可自配：取75%的乙醇 100mL加入3g碘粒、3g KI即可；維C果汁可用藥片自配1%的維生素C溶液，一片維生素C藥片含維生素C約100mg；加碘食鹽中的碘化物為碘酸鉀，有氧化性，和碘離子反應(yīng)生成單質(zhì)碘。

③常壓下干冰的冰點(diǎn)為：-78.5℃，故取用干冰要用勺子或鑷子，切勿用手直接拿，以免凍傷。

實(shí)驗(yàn)3 學(xué)生自做簡易焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象

①取一個(gè)小杯，放入約2mL水，再加入黃豆大小一撮食鹽，攪拌溶解，得到食鹽水。另取一束細(xì)鐵絲（如只有一根鐵絲，則可將其一端繞成螺旋狀）。再取一個(gè)酒精燈，點(diǎn)燃酒精燈并觀察火焰（見圖3左側(cè)照片），火焰較淡。將鐵絲一端插入酒精燈火焰中灼燒至無異常顏色。冷卻后用鐵絲這一端蘸取食鹽水，將濕的一端再插入酒精燈火焰中灼燒，觀察現(xiàn)象（見圖3右側(cè)照片），火焰呈現(xiàn)清晰的黃色。

②準(zhǔn)備一根一端附有銅銹的銅絲（銅銹呈綠色）。如果身邊只有不生銹的銅絲，那就另備一個(gè)小杯，杯里放入約2mL稀鹽酸待用。點(diǎn)燃酒精燈，將生有銅銹的銅絲的一端插入酒精燈火焰中灼燒，觀察現(xiàn)象（見圖3中間照片），火焰呈現(xiàn)清晰的綠色。如果是新的銅絲，則先將銅絲的一端插入稀鹽酸中，再將蘸濕的一端置于酒精燈火焰中灼燒，也可使火焰呈現(xiàn)綠色。

（2）實(shí)驗(yàn)說明

蘸取稀鹽酸的銅絲或銅銹在灼燒時(shí)，會(huì)有較多微小顆粒擴(kuò)散出來，故焰色就明顯變綠了。

上述這些趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有視覺沖擊力，易使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突。學(xué)生通過做這類趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)，會(huì)深刻體驗(yàn)到學(xué)習(xí)過程中的快樂，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和探究化學(xué)知識的積極性。

2 貼近生活發(fā)掘有趣的科學(xué)探究小課題

結(jié)合社會(huì)和生活，初三實(shí)際上有許多趣味小課題值得探究。例如：何為藍(lán)瓶子實(shí)驗(yàn)？何為大象的牙膏實(shí)驗(yàn)？茶水為何會(huì)變色？雞蛋加水再加食用油為何能調(diào)制出色拉醬、蛋黃醬或蛋奶酥？84消毒液為什么會(huì)使杯中紅茶褪色？怎樣簡易地鑒別真假黑米、紅酒、香醋？從橙子皮中獲得的橙子油碰到乳膠氣球?yàn)槭裁磿?huì)使氣球一碰就破等等[3，4]，這些都可以設(shè)計(jì)成可自行操作和探究的有趣的實(shí)踐活動(dòng)。通過觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可使學(xué)生加深對客觀世界的認(rèn)識，同時(shí)體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程。

實(shí)驗(yàn)4 有關(guān)催化劑的趣味探究實(shí)驗(yàn)課題

有一個(gè)較著名的“香煙灰燼催化蔗糖燃燒”的趣味實(shí)驗(yàn)[5]：將一塊方糖放在酒精燈火焰上灼燒，先是熔化，然后碳化，蔗糖始終不會(huì)燃燒，但如果將該塊方糖沾少量的香煙灰再放在酒精燈火焰上灼燒，它卻能夠燃燒起來（如圖4）。

此實(shí)驗(yàn)國外有不少文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)過，其中日本的《化學(xué)の教育》是這樣分析的：煙灰中含有碳酸鹽，碳酸鹽是該反應(yīng)的催化劑。另外，美國的化學(xué)期刊曾有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)煙灰中含有稀土金屬離子，稀土金屬離子對蔗糖的燃燒具有催化作用。那么香煙灰中到底是什么化學(xué)物質(zhì)在起作用呢？筆者把這個(gè)有趣的問題作為探究課題，和學(xué)生一同探討。探究過程如下：

步驟一：用各種灰燼做促使蔗糖燃燒的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示：稻草灰、木灰、茶葉灰、棉花灰、紙灰、鴨絨灰、羊毛灰、雞毛灰等十余種灰燼對蔗糖的燃燒有催化作用。而滌綸布料灰、塑料薄膜灰對蔗糖的燃燒沒有催化作用。經(jīng)歸類分析后（如滌綸布料等灰不含金屬元素）再探討：這種催化作用是否與金屬元素的化合物有關(guān)呢？

步驟二：用各種純化學(xué)試劑做促使蔗糖燃燒的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示：碳酸鈉、碳酸鉀等不能促使蔗糖燃燒。而氧化銅、氧化鈣、二氧化錳、氧化鎂、氧化鐵、四氧化三鐵、氧化鉛等金屬氧化物能促使蔗糖燃燒。

學(xué)生最終認(rèn)為香煙灰中是一些金屬氧化物在起催化劑作用。這一結(jié)論應(yīng)該比上述國外的那些推測更具科學(xué)性和可能性。

實(shí)驗(yàn)5 有趣的“點(diǎn)紙成金”實(shí)驗(yàn)課題

“點(diǎn)紙成金”實(shí)驗(yàn)在國內(nèi)是較著名的趣味實(shí)驗(yàn)，較早是用硫酸銅來做。2010年有人改用FeCl3來做[6]，并獲獎(jiǎng)。該獲獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)的具體做法為：用氯化鐵溶液將幾張相同的濾紙潤濕，干燥后點(diǎn)燃濾紙。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該濾紙與普通濾紙不同，不能燃燒完全，而是很快變黑，濾紙邊緣出現(xiàn)紅熱現(xiàn)象，反應(yīng)產(chǎn)物為黑褐色固體，且該產(chǎn)物能被磁鐵所吸引。用導(dǎo)電儀測試該黑褐色產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)它能導(dǎo)電，故可推論該黑褐色產(chǎn)物中主要是含單質(zhì)鐵。

學(xué)生在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一些驗(yàn)證該黑褐色產(chǎn)物是單質(zhì)鐵的檢測方法；一是鐵和鹽酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氫氣，二是鐵在氧氣中能燃燒并有火星四射的特殊現(xiàn)象。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1：把上述黑褐色產(chǎn)物研碎后放入一試管，加入少量水（蓋住黑褐色產(chǎn)物），不斷攪拌以趕走氣泡。靜置片刻后沿試管內(nèi)壁緩慢注入濃鹽酸，使溶液的酸度不斷增強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明黑褐色固體只有部分溶解，溶液呈黃綠色，但整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中均未發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)2：把含有氯化鐵黃色濾紙折疊后將其一端在燈焰上灼燒至黑色，冷卻后再將其灼燒至發(fā)紅，迅速插入氧氣瓶中（見圖5），發(fā)現(xiàn)黑色的這端會(huì)在氧氣中燃燒，但沒有火星四射的現(xiàn)象，重復(fù)多次現(xiàn)象仍如此。查找資料又發(fā)現(xiàn)Fe3O4也有磁性及導(dǎo)電性，于是學(xué)生質(zhì)疑“點(diǎn)紙成金”實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物推斷為鐵的結(jié)論可能有誤，但一時(shí)也無法去爭辯。巧的是《化學(xué)教學(xué)》期刊2013年12期發(fā)表了由高校專家撰寫的題為《在濾紙上還原Fe3+離子實(shí)驗(yàn)的再探究》的文章[7]，作者通過X射線粉末衍射儀對該實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物進(jìn)行了圖譜比對分析，結(jié)論是即使加熱的程度不同，如在酒精噴燈下灼燒，仍然不能還原得到單質(zhì)鐵。這篇文章的結(jié)論證明學(xué)生的探究是成功的。這是一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)探究課題，它通過對“點(diǎn)紙成金”這一趣味實(shí)驗(yàn)的探究將多個(gè)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地融合在一起，有利于啟迪學(xué)生的創(chuàng)造性思維，充分發(fā)揮化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的學(xué)科價(jià)值和教學(xué)功能。

3 小結(jié)

綜合上述，趣味實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求教育工作者有創(chuàng)新意識，要善于思考，勤于動(dòng)手，努力尋找創(chuàng)新趣味實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)，為更好地設(shè)計(jì)新穎的趣味實(shí)驗(yàn)打開思路，提供方向。還要多多了解、學(xué)會(huì)趣味實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程與方法，比如通過比較實(shí)驗(yàn)原理、裝置，找出異同點(diǎn)，獲得分類、對比等研究方法以及物質(zhì)性質(zhì)決定研究方案制定等思想方法，使趣味實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)更好地為當(dāng)今的教學(xué)改革服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭長龍主編.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)論[M].北京：高等教育出版社，2002：29.

[2]姚子鵬主編.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（九年級下冊）[M].上海：上海教育出版社，2012：209.

[3]張平，竺際舜主編.生活中的化學(xué)[M].上海：上海教育出版社， 2011：141.

[4] Yann VERCHIER，Nicolas GERBER. Wonderful Chemistry In Life [M]. CHINA MACHIME PRESS，2013：7.

[5]王程杰主編.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2005：18.

[6]李平，楊菲.“點(diǎn)紙成金”——在濾紙上還原Fe3+離子的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（5）：46.

[7]朱明建，項(xiàng)喆源，龍環(huán)勝等.在濾紙上還原Fe3+離子實(shí)驗(yàn)的再探究[J].化學(xué)教學(xué)，2013，（12）：70～71.