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        對初中化學“飽和溶液”實驗的再優(yōu)化與思考

        2020-02-28 11:47:01龔虎姜跟華
        化學教與學 2020年2期
        關(guān)鍵詞:飽和溶液硝酸鉀燒杯

        龔虎 姜跟華

        摘要:“飽和溶液”實驗是進行“飽和溶液”高效教學的重要基礎(chǔ),作者在其他教師改進的基礎(chǔ)上,對實驗再進行優(yōu)化,取得了較好的實驗效果。并在優(yōu)化實驗的基礎(chǔ)上積極思考,不斷促進自己進步。

        關(guān)鍵詞:飽和溶液;再優(yōu)化;思考

        文章編號:1008-0546(2020)02-0078-02 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B

        doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.024

        一、問題的提出

        人教版九年級化學有關(guān)“飽和溶液”(下冊第33頁)的教學中,安排了氯化鈉溶于水的實驗9-5和硝酸鉀溶于水的實驗9-6,希望通過這兩個實驗來幫助學生建立“飽和溶液”和“不飽和溶液”的概念,并總結(jié)在一般情況下飽和溶液與不飽和溶液之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系以及結(jié)晶的方法,因此這兩個實驗是“飽和溶液”高效教學的重要基礎(chǔ)。然而筆者在實驗教學時卻發(fā)現(xiàn):(1)實驗較多,形成的溶液太多,干擾大;(2)時間太長,幾乎要花三十幾分鐘,不利于課堂的深入教學;(3)個別操作難成功,在20mL水中第一次加5g硝酸鉀,很難觀察到完全溶解(例如7min內(nèi)還有未溶)。為了完成教學任務(wù),筆者多年來都以講實驗代替做實驗,給學生學習帶來了極大困惑,也給自己帶來了內(nèi)疚感。為此筆者對該實驗進行研究改進,取得了較好的實驗效果,希望與各位讀者分享。

        二、相關(guān)的研究

        筆者通過中國知網(wǎng)和百度學術(shù)等數(shù)據(jù)庫,以“飽和溶液實驗”為關(guān)鍵詞,查閱到對飽和溶液實驗進行改進的文獻有3篇。劉丹在40mL水中分三次分別加入5g硝酸鉀,當?shù)谌斡邢跛徕浳慈軙r,均勻分為兩等分,其中一份加入10mL水,另一份加熱,然后冷卻。黃華玲在20mL水中依次加入硝酸鉀(每次5g硝酸鉀,直到連續(xù)兩次有不溶),第二次有未溶時也均勻分為兩等分,分別加水和加熱冷卻。賴水福取20mL水后加入5g硝酸鉀,等溶解后再加5g硝酸鉀,加熱,等溶解后再加入5g硝酸鉀,冷卻,加入15mL水。

        這些研究者為了節(jié)約實驗時間,都刪減了氯化鈉溶于水的實驗,然而改進后的實驗效果又如何呢?這引起了筆者的興趣,決定用這些方法進行實驗驗證(硝酸鉀進行研磨處理),發(fā)現(xiàn)了一些問題(如表1),認為該實驗還有再優(yōu)化的必要。

        三、實驗再優(yōu)化

        1.實驗探究

        筆者在室溫24°C下,分別取20mL水,分別加入1 g、2g、3g、4g硝酸鉀(硝酸鉀進行研磨處理),記錄完全溶解所需時間如表2。

        實驗結(jié)論:①硝酸鉀溶于水吸熱,硝酸鉀質(zhì)量越大,溶液溫度降的越低;②第一次20mL水中溶解2g硝酸鉀為佳。

        2.實驗再優(yōu)化

        (1)實驗用品:硝酸鉀、水、酒精燈、三角架、石棉網(wǎng)、100mL燒杯、500mL燒杯、玻璃棒等。

        (2)實驗步驟

        在100mL燒杯中加入20mL水,然后具體實驗步驟如表3所示。

        實驗優(yōu)點:實驗用時較短(10min以內(nèi),筆者用時約7min);現(xiàn)象明顯;教學方便

        四、教學建議

        1.實驗準備工作要充分,例如20mL水可以先量取放入100mL燒杯中;大燒杯中預先取半燒杯的自來水;三份不同質(zhì)量的硝酸鉀要用紙包好,并做好標記。

        2.硝酸鉀要進行研磨處理;熱的硝酸鉀溶液要用冷水冷卻結(jié)晶;

        3.在進行實驗教學時,可將上面表3投影在大屏幕上或打印給學生,方便學生進行對比分析和歸納總結(jié),避免目的不明確,對學生造成干擾。

        五、實驗優(yōu)化后的思考

        1.一個實驗?zāi)芊駶M足教學需要?

        刪減了氯化鈉溶于水的實驗,可以節(jié)約12min左右,提高了課堂效率。那只通過一個實驗?zāi)芊駶M足我們的課堂教學需要呢?引起了筆者的深思,隨即筆者找了8位同事一起探討,獲得了肯定的結(jié)論。例如表3中步驟1和2對比,可以說明一定量水中不能無限制地溶解硝酸鉀,幫助學生形成“飽和溶液”和“不飽和溶液”的概念;步驟3和6指明了溫度和溶劑量對“飽和溶液”和“不飽和溶液”概念的重要意義;步驟5可以幫助學生體驗結(jié)晶的過程和明確一種結(jié)晶方法;步驟1和2、2和3、4和5、5和6可以歸納出飽和溶液與不飽和溶液之間轉(zhuǎn)化的一般方法等等。

        2.為什么在室溫下20mL水難以快速溶解5g硝酸鉀呢?

        硝酸鉀的溶解度隨溫度的升高而增大,屬于易溶物質(zhì)。筆者查詢到硝酸鉀在100°C和20°C的溶解度分別為20.9g、31.6g,可知該“室溫”指20°C左右。然而使用人教版化學的地區(qū),根據(jù)教學進度,應(yīng)該在每年的2月份或3月初才能進行“飽和溶液”的教學,而這時候氣溫應(yīng)該在10°C左右(例如筆者無錫地區(qū)),根本沒有達到20°C(個別地區(qū)除外);筆者還在實驗探究中發(fā)現(xiàn),5g硝酸鉀溶于20mL水中,溶液溫度下降明顯,可以下降10°C左右(筆者在室溫24°C下所測),這時只有當溶液溫度慢慢恢復到室溫,硝酸鉀才能在此過程中慢慢溶解;同時有些硝酸鉀顆粒有點大,不利于溶解。這些因素的疊加,最終導致20mL水難以快速溶解5g硝酸鉀。

        3.還有哪些物質(zhì)溶于水溫度降低呢?

        到目前為止,筆者知道了硝酸銨和硝酸鉀溶于水溫度降低,那還有什么物質(zhì)溶于水溫度降低呢?引起了筆者的興趣,隨即筆者到實驗室找了些可溶性鹽進行實驗,又發(fā)現(xiàn)了三種物質(zhì):NANO3、NH4C1和KCl。那還有嗎?筆者不可能做太多的化學實驗去尋找,為此查閱了大量文獻,最終在文獻中找到了答案,常用的制冷劑有:KSCN、NH4SCN、CaCl2、(NH4)2CO3、NaSO4·10H2O等。同時還知道了致冷的最低溫度,例如,在室溫15°C100g水中加入100g硝酸銨最低溫度為-12°C,加入16g硝酸鉀為5°C等等。如果將這些鹽分別混合溶于水,致冷的最低溫度會更低,有興趣的讀者可以去查閱文獻進行學習。

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