自主设计实验 探究教学疑点

谭卫华

化学是以实验为基础的学科。不论是演示实验，还是分组实验，目的都在于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的探究能力。初中化学实验中的部分现象极易引起学生误读，笔者选取有代表性的几种进行介绍。

一、铁丝绕成螺旋状是为增加与氧气接触面积，还是提高未燃部分温度

鄂教版七年级化学第四单元第三节《性质活泼的氧气》中，探究铁丝在氧气中的燃烧现象时，要求将铁丝绕成螺旋状。为什么呢？原因主要有以下两条：一是增加与氧气的接触面积，二是对未燃部分进行预热。哪一条更准确呢？为弄清这个问题，师生共同设计了以下实验。

假设一：绕成螺旋状是为了增加与氧气的接触面积。

教师准备数根长短粗细均相同的细铁丝（10cm）及3个250mL的集气瓶（瓶中盛有等体积水并收集满氧气）。首先，让学生将一根铁丝拉直，将另两根绕成粗细不同的螺旋状；接着，将铁丝末端系一根火柴梗并点燃，当火柴剩余1/4左右时，将铁丝完全伸入盛有氧气的集气瓶中（如下图）。

实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都能与氧气产生剧烈反应，火星四射，放出大量的热，并生成黑色固体物质。实验Ⅰ与Ⅱ、Ⅲ相比，剧烈程度要弱一点。在以上三个实验中，物质的性质、氧气的浓度、接触面积均相同，所以此实验中绕成螺旋状与增大接触面积关系不大。

假设二：绕成螺旋状是为了提高未燃部分的温度。

教师准备数根长短粗细相同的细铁丝（10cm）及2个250mL的集气瓶（瓶中盛有等体积水并收集满氧气），让学生将一根铁丝拉直，另一根绕成螺旋状，并与操作棒连接起来（如下图）。

接着，教师让学生将铁丝末端系一根火柴梗并点燃，当火柴剩余[14]时，将其完全伸入盛有氧气的集气瓶中。两组实验中铁丝均没有燃烧（重复3次，现象相同）。上述实验，Ⅰ和Ⅳ、Ⅱ和Ⅴ中铁丝和氧气的浓度均相同，但现象明显不同，导致这种不同现象的原因是金属弯曲的方式不同。实验Ⅳ、Ⅴ中，由于火柴燃烧火焰及空气对流的因素，热量向上散失，没有对下面的金属进行加热，因而温度没有达到铁丝的着火点，所以铁丝不能正常燃烧。

由此可以得出结论：铁丝绕成螺旋状的原因是对未燃部分进行预热。

二、蜡烛一扇就灭是降低了温度还是移走了可燃物

在学习“燃烧与灭火”时，同步训练上有一道题“为什么炉火越扇越旺，而蜡烛却一扇就灭呢？”一般的解释是：炉火燃烧剧烈，放出的热量多，用扇子扇动，空气流动带走了一部分热量，但温度不足以降到燃料的着火点以下，反而为燃烧提供了大量的氧气，所以燃烧更旺了；蜡烛火焰小，放出的热量少，用扇子一扇，热量迅速散失并降到石蜡的着火点以下，所以蜡烛熄灭了。

教学过程中，有学生提出异议：蜡烛的着火点大约在190℃，用扇子扇不可能把温度降到着火点以下。蜡烛熄灭的原因究竟是什么呢？课前查阅过资料的学生提出：蜡烛燃烧，实际上是石蜡蒸汽在燃烧，用扇子扇，可能是将石蜡蒸汽吹跑了，即移走了可燃物，这才是蜡烛熄灭的真正原因。

怎样证明这种推测？师生经过讨论，设计了以下实验：将两个易拉罐（一个除去顶、底，一个只去底部）连接起来，自制金属带柄活塞；教师准备两盏酒精灯（目的是加大烧热面积）、一支温度计（量程500℃）以及火柴、蜡烛，铁架台，并按下图装置。

实验开始，教师点燃酒精灯，当温度高于280℃时，请学生推动活塞，将热空气迅速推出，蜡烛火焰立即熄灭。实验中，从活塞中推出的是热空气且温度很高，它不会降低蜡烛的着火点，但蜡烛还是熄灭了。由此，学生自然而然地得出结论：蜡烛一扇就灭的原因是移走了可燃物，不只是降低温度。

三、浓硫酸的稀释是否一定要将浓硫酸注入水中

鄂教版化学教材八年级上册设计了浓硫酸的稀释实验。由于该知识点是考试重点，教学时，教师设置了如下问题：1.在实验室中，我们一般用稀硫酸来做实验，而从药品店买到的都是浓硫酸，如何将浓硫酸变成稀硫酸呢？学生异口同声地说：加水稀释（学生根据生活经验很快想到这一点）。2.在稀释浓硫酸的过程中，能否将水注入浓硫酸中呢？学生思考猜测，有的说能，有的说不能。

教师引导学生自学教材，得知：在稀释浓硫酸时，一定要把浓硫酸沿着器壁慢慢地注入水里，并不断搅拌。切不可将水倒进浓硫酸里。为什么呢？因为浓硫酸的密度为1.98g/cm3，水的密度为1g/cm3。如果将水注入浓硫酸中，水的密度小，会浮在浓硫酸上面。浓硫酸溶于水放出大量的热，会酸液四溅，造成危险。然而现象是这样的吗？

学生分组讨论，从安全的角度选择仪器设计了如下两种实验。实验一：将蒸馏水通过长颈漏斗缓缓地注入浓硫酸中（图I）。水和浓硫酸分层，水浮在上层。片刻后，钟罩内壁和锥形瓶内壁有大量水雾，偶尔有大的液滴溅起。究其原因，可能是没有用玻璃棒搅拌散热。

师生经过讨论，将装置I改装成Ⅱ（如上图Ⅱ）：将蒸馏水通过长颈漏斗沿烧杯壁缓缓地注入浓硫酸中，并用玻璃棒不断搅拌。钟罩内壁有水雾，但烧杯中溶液没有沸腾和溅出。由此，得出结论：在稀释浓硫酸时，只要滴加速度慢，并且用玻璃棒不断搅拌，不论浓硫酸加入水中，还是水加入浓硫酸中，实验都可以安全完成。

以上三个实验探究中，虽然还有很多的不足，但是学生在认识到自己的知识疑点后，敢于质疑并结合生活实际及实验原理，利用生活中常见的物品，设计实验证实自己的猜想。这不仅升华了学生的认识，培养了学生的创新能力，而且提高了学生的学科素养，让他们享受到了战胜挫折的快乐。这，正是化学实验的魅力和价值所在。

（作者单位：广水市实验中学）

实习编辑 孙爱蓉

责任编辑 姜楚华