通过指示剂使反应现象清晰呈现的实验设计

吴朝辉

摘要：清晰的反应现象能有效激发学生的兴趣与思考，促进学生构建化学观念。通过5个具体的实验设计，介绍常规实验中的指示剂在促进反应现象清晰呈现方面的积极作用，为研究如何实现反应现象的清晰呈现提供一个常规的角度，目的是为化学教学提供优秀的实验素材。

关键词：指示剂；反应现象；实验设计

文章编号：1005–6629（2014）7–0062–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

实验是学习化学的一条重要途径。通过做实验以及对实验现象的观察、记录和分析等，可以发现和验证化学原理，获得化学知识[1]。另外，收集与分析特定的现象，对培养学生观察能力、实事求是的科学态度具有重要作用。正如化学家傅鹰所说：“化学是实验的科学，只有实验才是最高的法庭。”无论“证伪”还是“证实”，反应现象无疑是最有力的证据或判词。可是，部分实验的现象受到反应物本性、试剂浓度、反应温度及观察距离等因素的影响，或者因实验设计的原因导致现象不明显，甚至观察不到，直接影响教学效果。也正是由于这一原因，精密仪器（手持技术）被引进到中学化学课堂中，解决了部分困扰传统实验的现象清晰呈现问题。但它有很大的局限性，只能覆盖有限的实验内容[2]，而且成本、便利性等原因，也限制了精密仪器在课堂教学中的规模化使用。因此，能用常规方法解决的实验就不必用高精密度仪器[3]。如何通过常规仪器和试剂呈现清晰的反应现象呢？笔者在教学中发现，常规实验中的指示剂在促进反应现象的清晰呈现上能起积极作用。

1 通过指示剂化“不可见”为“可见”

化学是从微观角度认识物质及其变化的科学。但观察微观世界必须借助一定的实验手段，如学生已经知道用石蕊、酚酞可“看到”溶液中的H+、OH-。因此，指示剂可将一些“不可见”的反应现象变为“可见”，促进反应现象的清晰呈现。

实验设计1 以酚酞作指示剂，探究Ca（OH）2与Na2CO3的离子反应。

实验1-1 在试管中加入2 mL饱和澄清石灰水，滴加0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液。生成白色沉淀。

实验1-2 在试管中加入2 mL饱和澄清石灰水，滴入2滴0.1%酚酞，溶液变红色。再加入少量Na2CO3固体。生成白色沉淀，但红色无明显变化。

离子反应是典型的微观过程，笔者结合《化学1》[4]中的“交流与讨论”栏目设计了这个实验带领学生顺利“入境”。通过实验1-1让学生从复分解反应的角度认识Ca（OH）2与Na2CO3的反应，并就此设问：Na+与OH-是否也如化学方程式那样结合呢？实验1-2通过酚酞“看到”OH-的“表现”：自始至终都留在溶液中，未与其他粒子结合。至此，学生通过“观察”清晰的反应现象认识到Ca（OH）2与Na2CO3的反应实质是Ca2+和CO3

2-之间的离子反应。实验1-2中的Na2CO3应选择固体，避免因溶液被稀释使红色变浅，影响后面的分析。

实验设计2 以酚酞作指示剂，探究NaHCO3与Na2CO3的相互转化。

实验2-1 在2 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中加入2滴0.1%酚酞，再加入少量NaHCO3固体，振荡。溶液红色变浅。

实验2-2 在2 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液加入2滴0.1%酚酞，再通入CO2气体。溶液红色变浅。

实验2-3 待实验2-2的溶液颜色不再变化后，加入0.1 mol·L-1 MgCl2[5]溶液。无沉淀生成。

由于NaHCO3与Na2CO3的相互转化无明显现象，教材中未安排相关实验。笔者发现，可根据溶液碱性变化，用酚酞作指示剂，清晰呈现两者相互转化的反应现象。实验2-1的“红色变浅”使学生“观察”到了溶液中OH-减少，即HCO3-可与OH-反应。实验2-2、2-3的“红色变浅”及“无沉淀”让学生“观察”到了CO3 2-可与CO2生成HCO3-。在实验2-1中：NaHCO3要选择固体，避免因溶液被稀释使红色变浅，干扰后面的分析过程，而且一定要在NaOH溶液中加NaHCO3，否则，学生会产生可能两者并不反应，但因加入NaOH造成溶液碱性增强使红色变深的干扰性思维。

2 通过指示剂化“模糊”为“清晰”

生动有趣、新奇好看的反应现象能极大地调动学生学习化学的兴趣，实现“寓教于乐”。但有些实验由于实验设计、观察距离等原因，或因持续时间短，造成反应现象不能清晰呈现，进而影响化学知识的生成。借助指示剂能化“模糊”为“清晰”，实现反应现象的清晰呈现。

实验设计3 以KSCN、淀粉作指示剂，探究FeCl3和KI反应的反应限度。

实验3-1 取3 mL 0.1 mol·L-1的KI溶液，滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液5滴，再将溶液分为2份。

实验3-2 向第一份溶液中加入2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。溶液变红色。

实验3-3 向第二份溶液中加入2滴0.5%淀粉溶液。溶液变蓝色。

本设计是对《化学2》[6]中的“活动与探究”栏目的改进。原设计是用CCl4萃取I2后观察颜色，但因生成的I2很少，萃取后CCl4层紫红色并不明显。改进后，通过实验3-2的“红色”、实验3-3的“蓝色”让学生“看到”了Fe3+、I2。在FeCl3明显不足的情况下溶液中仍存在Fe3+，是因为Fe3+与I-不发生化学反应吗？实验3-3很好地回答了这个问题。

实验设计4 以KSCN、淀粉作指示剂，探究SO2的还原性。

实验4-1 取1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，加3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液，再滴加SO2水溶液。红色慢慢变无色。

实验4-2 取1 mL碘水，加3滴0.5%淀粉溶液，再滴加SO2水溶液。蓝色慢慢变无色。

利用Fe3+、I2证明SO2的还原性是试题中常见的素材，故笔者在教学中增加了这两个实验。但FeCl3溶液由黄色变浅绿色、碘水由褐色变无色的颜色变化比较“模糊”，不利于学生（特别是后排学生）观察到清晰的反应现象。以KSCN、淀粉作指示剂，通过提高反应前后颜色的对比度促进了反应现象的清晰呈现。其中实验4-1中因为生成Fe（SCN）3造成氧化性减弱，红色褪去较慢（把SO2和Fe3+的方程式写完，再去观察，溶液已变无色）。

实验设计5 以洗涤剂作指示剂，探究Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应。

在两支试管中分别取3 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3、NaHCO3溶液，再滴加3滴洗涤剂，轻轻振荡后向两支试管中各滴加1 mL 1 mol·L-1的盐酸。装NaHCO3的试管泡沫上升快，装Na2CO3的试管泡沫上升慢。

Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应产生的气泡持续时间短，不利于学生观察。改进后，通过洗涤剂产生的泡沫使学生能“持续”地观察和对比，反应现象非常明显。

俗语说：工欲善其事，必先利其器。教师必须用实验“利器”，观察反应现象收获“事实”，并以此为载体，引导学生透过现象看本质，对化学知识、反应原理进行“求是”，促进学生的科学思维，培养学生的化学基本观念。因此，教师要在教学过程中寻找规律、捕捉灵感，积极开发和设计出操作简单、现象清晰的实验，为化学教学提供实验素材，丰富实验教学，让“观察与思考”、“活动与探究”真正落实到位。

参考文献：

[1]张海洋.化学，我们应该教给学生什么[J].化学教学，2012，（1）：25.

[2]吴俊明.关于化学实验教学现代化的几个问题（下）[J].化学教学，2013，（11）：6.

[3]吕秀丽.使用二氧化碳和pH传感器进行化学实验[J].化学教学，2012，（1）：51.

[4]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学1 [M].南京：江苏教育出版社，2009：54.

[5]王聂海.有关Na2CO3和NaHCO3溶液鉴别的实验探究[J].化学教学，2012，（2）：52.

[6]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学2 [M].南京：江苏教育出版社，2007：32.

利用Fe3+、I2证明SO2的还原性是试题中常见的素材，故笔者在教学中增加了这两个实验。但FeCl3溶液由黄色变浅绿色、碘水由褐色变无色的颜色变化比较“模糊”，不利于学生（特别是后排学生）观察到清晰的反应现象。以KSCN、淀粉作指示剂，通过提高反应前后颜色的对比度促进了反应现象的清晰呈现。其中实验4-1中因为生成Fe（SCN）3造成氧化性减弱，红色褪去较慢（把SO2和Fe3+的方程式写完，再去观察，溶液已变无色）。

实验设计5 以洗涤剂作指示剂，探究Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应。

在两支试管中分别取3 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3、NaHCO3溶液，再滴加3滴洗涤剂，轻轻振荡后向两支试管中各滴加1 mL 1 mol·L-1的盐酸。装NaHCO3的试管泡沫上升快，装Na2CO3的试管泡沫上升慢。

Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应产生的气泡持续时间短，不利于学生观察。改进后，通过洗涤剂产生的泡沫使学生能“持续”地观察和对比，反应现象非常明显。

俗语说：工欲善其事，必先利其器。教师必须用实验“利器”，观察反应现象收获“事实”，并以此为载体，引导学生透过现象看本质，对化学知识、反应原理进行“求是”，促进学生的科学思维，培养学生的化学基本观念。因此，教师要在教学过程中寻找规律、捕捉灵感，积极开发和设计出操作简单、现象清晰的实验，为化学教学提供实验素材，丰富实验教学，让“观察与思考”、“活动与探究”真正落实到位。

参考文献：

[1]张海洋.化学，我们应该教给学生什么[J].化学教学，2012，（1）：25.

[2]吴俊明.关于化学实验教学现代化的几个问题（下）[J].化学教学，2013，（11）：6.

[3]吕秀丽.使用二氧化碳和pH传感器进行化学实验[J].化学教学，2012，（1）：51.

[4]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学1 [M].南京：江苏教育出版社，2009：54.

[5]王聂海.有关Na2CO3和NaHCO3溶液鉴别的实验探究[J].化学教学，2012，（2）：52.

[6]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学2 [M].南京：江苏教育出版社，2007：32.

利用Fe3+、I2证明SO2的还原性是试题中常见的素材，故笔者在教学中增加了这两个实验。但FeCl3溶液由黄色变浅绿色、碘水由褐色变无色的颜色变化比较“模糊”，不利于学生（特别是后排学生）观察到清晰的反应现象。以KSCN、淀粉作指示剂，通过提高反应前后颜色的对比度促进了反应现象的清晰呈现。其中实验4-1中因为生成Fe（SCN）3造成氧化性减弱，红色褪去较慢（把SO2和Fe3+的方程式写完，再去观察，溶液已变无色）。

实验设计5 以洗涤剂作指示剂，探究Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应。

在两支试管中分别取3 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3、NaHCO3溶液，再滴加3滴洗涤剂，轻轻振荡后向两支试管中各滴加1 mL 1 mol·L-1的盐酸。装NaHCO3的试管泡沫上升快，装Na2CO3的试管泡沫上升慢。

Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应产生的气泡持续时间短，不利于学生观察。改进后，通过洗涤剂产生的泡沫使学生能“持续”地观察和对比，反应现象非常明显。

俗语说：工欲善其事，必先利其器。教师必须用实验“利器”，观察反应现象收获“事实”，并以此为载体，引导学生透过现象看本质，对化学知识、反应原理进行“求是”，促进学生的科学思维，培养学生的化学基本观念。因此，教师要在教学过程中寻找规律、捕捉灵感，积极开发和设计出操作简单、现象清晰的实验，为化学教学提供实验素材，丰富实验教学，让“观察与思考”、“活动与探究”真正落实到位。

参考文献：

[1]张海洋.化学，我们应该教给学生什么[J].化学教学，2012，（1）：25.

[2]吴俊明.关于化学实验教学现代化的几个问题（下）[J].化学教学，2013，（11）：6.

[3]吕秀丽.使用二氧化碳和pH传感器进行化学实验[J].化学教学，2012，（1）：51.

[4]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学1 [M].南京：江苏教育出版社，2009：54.

[5]王聂海.有关Na2CO3和NaHCO3溶液鉴别的实验探究[J].化学教学，2012，（2）：52.

[6]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学2 [M].南京：江苏教育出版社，2007：32.