李德前 石磊

摘要：為了豐富初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效益，汲取了生產(chǎn)生活中的素材，精心設(shè)計(jì)了草木灰除垢、銀元水殺菌、燒烤燃料選擇、波爾多液探析、炸彈糖成分驗(yàn)證、電石與水反應(yīng)、火燒水澆石灰石、碳酸氫銨分解8個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。這些案例具有較強(qiáng)的科學(xué)性、趣味性、實(shí)用性、探究性及良好的可借鑒性。將實(shí)驗(yàn)案例運(yùn)用于教學(xué)，能激發(fā)學(xué)生探究欲望、啟迪學(xué)生科學(xué)思維、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)生活素材；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1005–6629（2016）8–0043–05 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》明確指出，教師要善于發(fā)掘日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的學(xué)習(xí)素材，設(shè)計(jì)適合學(xué)生動(dòng)手操作的實(shí)踐活動(dòng)[1]。

筆者在多年的初中化學(xué)教學(xué)中，一直注重聯(lián)系實(shí)際，重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并從生產(chǎn)生活中開(kāi)發(fā)出一些趣味性、實(shí)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源[2]，既能用作課堂實(shí)驗(yàn)，又能用于課外探究活動(dòng)，還可以改造成紙筆測(cè)試實(shí)驗(yàn)題。下面舉例說(shuō)明實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例的設(shè)計(jì)。

1 從生活經(jīng)驗(yàn)中挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)資源

化學(xué)教學(xué)要促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成用化學(xué)視角觀察生活的良好習(xí)慣，使課堂內(nèi)外連成一體，充分體現(xiàn)“生活充滿化學(xué)、化學(xué)服務(wù)生活”的理念。要引導(dǎo)學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)化學(xué)問(wèn)題，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段解決實(shí)際問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

案例1 草木灰可以洗滌油污

[生活經(jīng)驗(yàn)]《禮記·內(nèi)則篇》中記載“冠帶垢，和（huò）灰清漱；衣裳垢，和灰清浣”。目前，一些偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)仍用草木灰清除灶臺(tái)上的油垢。

[提出猜想]碳酸鈉能洗滌油污，草木灰浸出液里可能含有像碳酸鈉那樣的堿性物質(zhì)；考慮到農(nóng)作物的秸稈可用作鉀肥，因此草木灰中可能含有碳酸鉀。

[信息鋪墊]

①很多金屬化合物在灼燒時(shí)其火焰會(huì)呈現(xiàn)各種特殊的顏色，如鈣-磚紅色、鉀-紫色、銅-綠色。

②碳酸氫鉀在100℃時(shí)分解為碳酸鉀、水和二氧化碳。

[實(shí)驗(yàn)過(guò)程]

[問(wèn)題交流]

①草木灰中不可能含有碳酸氫鉀、氫氧化鉀，請(qǐng)分別用化學(xué)方程式表示原因。

②為什么碳酸鈉與碳酸鉀的化學(xué)性質(zhì)相似？

③我國(guó)古代紡織常用KOH作漂洗劑，生產(chǎn)方法是將生石灰與水、草木灰按一定比例混合，經(jīng)攪拌、過(guò)濾等一系列工序而制得。請(qǐng)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

本探究活動(dòng)理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)，探討了堿性碳酸鹽可以用作洗滌劑的系列問(wèn)題，倡導(dǎo)了生活節(jié)儉、廢物再生的美德。

需要說(shuō)明的是，在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告上要預(yù)留適當(dāng)?shù)目瞻祝ㄈ绨咐?），以便于學(xué)生手腦并用。

案例2 銀元水能消毒殺菌

[生活經(jīng)驗(yàn)]小時(shí)候常得結(jié)膜炎（俗稱紅眼?。?，卻很少看醫(yī)生，一方面是家里經(jīng)濟(jì)困難，另一方面是老師的祖母會(huì)用偏方治療。她老人家借來(lái)一塊銀元，放在瓦罐里，加水煮沸，然后用冷卻的銀元水滴眼、洗眼，結(jié)膜炎很快治愈。

[信息鋪墊]

①Ag+極易吸附菌體中的蛋白酶，使其喪失活性；Ag+濃度達(dá)到2×10-13 mg/L，即可殺滅水中大部分細(xì)菌[4]。

②銀元表面一般附著少許Ag2S，Ag2S在水中會(huì)有少許溶解，從而解離出Ag+。

③其他條件相同時(shí)溶液中離子濃度越大，其電導(dǎo)率越大（導(dǎo)電能力越強(qiáng)）。

[實(shí)驗(yàn)步驟]

①在小燒杯中倒入約30mL自來(lái)水，用傳感器測(cè)得室溫下自來(lái)水的電導(dǎo)率約為1.389ms/cm。

②將一塊普通的銀元放入小燒杯中，加水煮沸3～4min，冷卻至室溫，測(cè)得水的電導(dǎo)率約為2.300ms/cm。

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]水的電導(dǎo)率增加，說(shuō)明銀元在熱水中解離出較多的自由移動(dòng)的離子。

[問(wèn)題交流]

①本實(shí)驗(yàn)中能否用鹽酸檢驗(yàn)Ag+的存在？

②現(xiàn)代醫(yī)療中仍用硝酸銀藥液治療眼炎、燒傷感染等。保存硝酸銀藥液必須遮光、密閉，據(jù)此寫出硝酸銀的化學(xué)性質(zhì)。

本實(shí)驗(yàn)較好地破解了傳統(tǒng)偏方中蘊(yùn)含的科學(xué)道理，幫助學(xué)生進(jìn)一步了解Ag+的殺菌作用，并為勞動(dòng)人民的聰明才智而感到驕傲和自豪。

2 從鄉(xiāng)土資源中開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)探究案例

鄉(xiāng)土、鄉(xiāng)俗都是取之不盡的教育資源[5]。從鄉(xiāng)土資源中開(kāi)發(fā)化學(xué)實(shí)驗(yàn)素材，能彌補(bǔ)課本實(shí)驗(yàn)的不足，使化學(xué)教學(xué)充滿趣味性、知識(shí)性、情感性和實(shí)用性。尤其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)家鄉(xiāng)的情感，激發(fā)學(xué)生傳承當(dāng)?shù)匚镔|(zhì)文化的歷史使命。

案例3 烤羊肉使用木炭而不用煤炭或木柴

[鄉(xiāng)土資源]徐州城鄉(xiāng)各處多有羊肉燒烤店，炭火羊肉串四季飄香。該飲食文化中蘊(yùn)含著許多化學(xué)知識(shí)，如烤羊肉使用木炭而不用煤炭或木柴。

[信息鋪墊]用來(lái)烤羊肉的燃料應(yīng)該是清潔能源，而且燃燒時(shí)沒(méi)有明火、不冒煙。

[實(shí)驗(yàn)步驟]

①截取鐵質(zhì)易拉罐的中下部，并在底部打孔7～8個(gè)，制成簡(jiǎn)易的煤炭爐。

②按圖1連接好實(shí)驗(yàn)裝置，引燃木炭，加熱燒杯。觀察到木炭燃燒發(fā)紅光，沒(méi)有明火。稍后用濾紙擦拭燒杯底部，沒(méi)有黑色污跡。

③將木炭分別換成木柴、煤炭，加熱燒杯。發(fā)現(xiàn)木柴燃燒冒煙、有明火；煤炭燃燒冒煙、產(chǎn)生刺鼻氣味。燒杯底部均被熏黑。

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]

①木炭燃燒沒(méi)有明火，熱輻射能使羊肉均勻受熱，不會(huì)被烤焦。木炭燃燒不冒煙，羊肉不會(huì)被熏黑。

②木柴、煤炭燃燒產(chǎn)生明火、冒煙，羊肉容易被烤糊、熏黑。

[問(wèn)題交流]燒烤店里，烤羊肉的木炭爐中有時(shí)會(huì)冒出火焰，請(qǐng)你推測(cè)可能的原因。

上述案例，能使學(xué)生從司空見(jiàn)慣的飲食文化中進(jìn)一步認(rèn)識(shí)燃燒反應(yīng)、了解燃燒現(xiàn)象，并從鄉(xiāng)土生活中感受化學(xué)的魅力。

案例4 蘋果表面附著的淡藍(lán)色固體成分

[鄉(xiāng)土資源]徐州盛產(chǎn)蘋果，尤其是大沙河蘋果全國(guó)馳名。為預(yù)防干腐病等，常用無(wú)機(jī)農(nóng)藥波爾多液噴灑蘋果樹(shù)；有的蘋果采摘后，其表面會(huì)附著少許淡藍(lán)色的固體。

[信息鋪墊]配制波爾多液時(shí)，要將硫酸銅溶液慢慢倒入過(guò)量石灰乳中，并不斷攪拌，發(fā)生的反應(yīng)主要是：4CuSO4+3Ca（OH）2=[Cu（OH）2]3·CuSO4↓+3CaSO4[6]，其中[Cu（OH）2]3·CuSO4叫堿式硫酸銅，是“CuSO4”與“Ca（OH）2”的復(fù)合物（仍是純凈物）。

[提出猜想]因?yàn)閴A式硫酸銅是不溶于水的藍(lán)色沉淀，因此蘋果表面淡藍(lán)色固體中可能含有堿式硫酸銅。由于配制波爾多液時(shí)氫氧化鈣過(guò)量，因此淡藍(lán)色固體中還可能含有碳酸鈣，不可能含有硫酸銅。

[實(shí)驗(yàn)過(guò)程]

[問(wèn)題交流]

（1）上述實(shí)驗(yàn)操作②中的稀鹽酸能否用稀硫酸代替？

（2）配制波爾多液時(shí)為什么石灰乳要過(guò)量？

上述實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)增進(jìn)了學(xué)生對(duì)波爾多液的了解，提高了運(yùn)用化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本技能解決身邊問(wèn)題的能力。

3 從社會(huì)熱點(diǎn)中提煉實(shí)驗(yàn)教學(xué)素材

中學(xué)生尤其要關(guān)注社會(huì)發(fā)展，了解社會(huì)熱點(diǎn)，從而增強(qiáng)社會(huì)實(shí)踐能力，發(fā)展未來(lái)公民所必需的基本素養(yǎng)。化學(xué)教師要善于從社會(huì)熱點(diǎn)中提煉化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)深入生活、走向社會(huì)，從而培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心時(shí)政的情感態(tài)度，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，增?qiáng)學(xué)生的科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。

案例5 “火燒水澆”會(huì)破壞石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)

[社會(huì)熱點(diǎn)]“5·12”汶川大地震發(fā)生時(shí)，一列運(yùn)送燃油的火車正好運(yùn)行在寶成鐵路109號(hào)隧道中。強(qiáng)震導(dǎo)致列車脫軌，并引燃燃油，突發(fā)大火，救援人員歷時(shí)48h才將烈火撲滅?！盎馃疂病笔沟脠?jiān)固的石灰?guī)r隧道徹底報(bào)廢，這段鐵路線也只好重新選址鋪設(shè)[7]。

[提出猜想]石灰石在煅燒、澆水后會(huì)發(fā)生化學(xué)變化；產(chǎn)生的新物質(zhì)不再具有堅(jiān)硬、不溶的性質(zhì)，從而失去承重能力。

[實(shí)驗(yàn)過(guò)程]

①取兩塊外形、質(zhì)地、硬度相同的石灰石，一塊用錘擊打，發(fā)現(xiàn)不易破碎。然后將其投入水中，完全不溶。這說(shuō)明石灰石具有堅(jiān)硬、難溶的物理性質(zhì)。

②點(diǎn)燃酒精噴燈，加熱另一塊石灰石，灼燒2～3min。停止加熱后冷卻至室溫，用錘輕輕敲打，固體立刻破碎。這說(shuō)明堅(jiān)硬的石灰石被高溫灼燒后變成了質(zhì)地疏松的物質(zhì)（氧化鈣）。

③將上一步破碎的固體放入水中，固體進(jìn)一步“粉身碎骨”（變成氫氧化鈣），并放出熱量。

[問(wèn)題交流]

①圓明園中的漢白玉建筑為什么會(huì)被大火燒毀？

②在沒(méi)有火藥的古代，人們利用石灰?guī)r受熱酥裂、遇水粉碎的原理興修水利、開(kāi)鑿古道。請(qǐng)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能加深學(xué)生對(duì)碳酸鈣、氧化鈣和氫氧化鈣的認(rèn)識(shí)，喚起他們關(guān)心社會(huì)、關(guān)注生活、學(xué)好化學(xué)、用好化學(xué)的意識(shí)。

案例6 危化品“電石”的性質(zhì)與變化

[新聞背景] 2015年8月12日，天津瑞海公司的危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)因?yàn)橄趸拮匀家跛徜@，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。當(dāng)時(shí)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)還存有大量的電石，若用水撲救則會(huì)引發(fā)二次災(zāi)難[8]。

[信息鋪墊]

①電石的主要成分為碳化鈣（CaC2）。

②電石能與水反應(yīng)，生成一種白色固體和一種易燃?xì)怏w。

[提出猜想]根據(jù)電石及水的組成可知，兩者反應(yīng)生成的白色固體可能是氫氧化鈣或碳酸鈣；反應(yīng)生成的易燃?xì)怏w可能是氫氣、甲烷或乙炔（C2H2）。

[實(shí)驗(yàn)過(guò)程]

[問(wèn)題交流]

①電石與水反應(yīng)生成的固體中，為什么沒(méi)有氧化鈣？

②電石能在大雨中持續(xù)燃燒，說(shuō)明電石與水反應(yīng)伴隨怎樣的能量變化？寫出電石與水反應(yīng)的化學(xué)方程式。

③保存和運(yùn)輸電石時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)？

本案例探究了危險(xiǎn)化學(xué)品電石的性質(zhì)及其變化，有助于學(xué)生樹(shù)立理性的科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識(shí)和自我保護(hù)能力。

4 從身邊的物質(zhì)中發(fā)掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)資源

基于身邊的化學(xué)物質(zhì)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，可以培養(yǎng)學(xué)生的“物質(zhì)觀”，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的兩面性，深化課本基礎(chǔ)知識(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能；借助化學(xué)實(shí)驗(yàn)關(guān)注生產(chǎn)生活中常見(jiàn)物質(zhì)或化學(xué)現(xiàn)象，能使化學(xué)教學(xué)體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)、提升實(shí)踐價(jià)值。

案例7 “深水炸彈糖”成分的驗(yàn)證

[問(wèn)題背景]很多學(xué)校門口的小賣部里都有“深水炸彈糖”出售。將深水炸彈糖放入水中，固體在水中上下翻滾、溶解，并異常快速地向四周放出氣體，給人以“炸”的感覺(jué)，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊。

[信息鋪墊]

①深水炸彈糖的主要成分是蔗糖、小蘇打、檸檬酸、香精等。

②檸檬酸、蔗糖、香精屬于有機(jī)物，易溶于酒精；小蘇打不溶于酒精。

[實(shí)驗(yàn)過(guò)程]

①取少許炸彈糖放入水中，將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中，很快變渾濁，說(shuō)明產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)而說(shuō)明炸彈糖中含有酸和碳酸鹽。

②取少許炸彈糖，加入足量的酒精，充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾（若濾液有色可用活性炭吸附）。向?yàn)V液里滴加石蕊試液（或加入鎂帶），溶液變?yōu)榧t色（或鎂帶表面冒氣泡），說(shuō)明炸彈糖中含有檸檬酸。向?yàn)V渣中加入稀鹽酸，冒氣泡，說(shuō)明炸彈糖中含有小蘇打。

[問(wèn)題交流]

①深水炸彈糖包裝袋上標(biāo)注的保存方式是低溫、防潮，這是為什么？

②課后通過(guò)查閱資料思考，能否用加熱炸彈糖的方法證明炸彈糖中含有小蘇打？

本實(shí)驗(yàn)是在有干擾的情況下檢驗(yàn)物質(zhì)的存在，能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，深化酸、堿、鹽和有機(jī)物的概念，引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。

案例8 碳酸氫銨能作食品膨松劑嗎

[問(wèn)題背景]吃油條或桃酥時(shí)，可能會(huì)聞到氨臭味，難道是用碳酸氫銨發(fā)的面？

[信息鋪墊]氨氣、水蒸氣和二氧化碳均是人體代謝的產(chǎn)物，對(duì)人體一般無(wú)不良影響。

[實(shí)驗(yàn)步驟]

①按圖2連接好實(shí)驗(yàn)裝置，確保裝置氣密性良好。

②點(diǎn)燃酒精燈，加熱碳酸氫銨，觀察到白色固體很快消失，試管內(nèi)壁出現(xiàn)大量水珠，澄清石灰水變渾濁，滴有酚酞的蒸餾水變?yōu)榧t色。說(shuō)明碳酸氫銨受熱完全分解，分解產(chǎn)物是水蒸氣、二氧化碳和氨氣。

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]碳酸氫銨受熱后會(huì)很快放出大量的氣體，能使食品快速膨脹。綜上可知，碳酸氫銨能做食品膨松劑。

[問(wèn)題交流]

①為什么水蒸食品（如饅頭、包子等）不宜用碳酸氫銨作膨松劑？

②能否使用化肥碳酸氫銨代替食品添加劑碳酸氫銨？

上述實(shí)驗(yàn)案例探討了碳酸氫銨的性質(zhì)及變化，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)解釋身邊的化學(xué)現(xiàn)象，有助于學(xué)生形成合理使用化學(xué)物質(zhì)的良好習(xí)慣。

5 結(jié)束語(yǔ)

從生產(chǎn)生活中開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源必須立足于課標(biāo)、緊扣教材；實(shí)驗(yàn)方案必須科學(xué)簡(jiǎn)潔、安全環(huán)保；實(shí)驗(yàn)過(guò)程要突出主體、引發(fā)興趣；問(wèn)題設(shè)置應(yīng)該難易適中、面向全體。對(duì)于實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)可以略超課本、適度鋪墊，使學(xué)生“跳一跳就能摘到桃子”。

將開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)資源應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)，能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)科素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

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