重视操作细节 提高实验质量

陈举飞

（绵阳普明中学 四川 绵阳 621000）

影响化学实验的因素很多，很多实验因反应条件、药品多少等不同而实验现象迥异。还有一些实验，反应原理、使用仪器、实验条件、药品用量和添加顺序等都一样，仅仅因实验操作上的一些细节有所不同，导致最终的实验效果大不一样。因此，教师在实验中要重视操作细节，以提高实验质量。

一、细化优化操作细节 提高实验的质量

铁的吸氧腐蚀实验是选修4的一个重要实验，教材提示的实验操作是：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入图4-17所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，思考引起变化的原因。［1］

教材的操作提示非常简洁，给老师们留下了很大的“自由发挥”空间。于是出现了不同的老师或者同一位老师在不同时间完成这个实验时，实验效果差异很大的情况。

要想实验结果具有较高的可重复性，实验条件就要尽量精确可控，具体需要明确的是：（1）清洗铁钉表面的铁锈选什么酸？酸的浓度为多少？（2）铁钉表面残留的酸液是否需要清洗？（3）饱和食盐水的pH为多大？这些因素都会影响铁钉表面溶液的酸性强弱，最终影响铁的腐蚀类型和腐蚀速率。

实验探究表明：先选5mol/L盐酸清洗铁钉表面的铁锈，随即用蒸馏水清洗铁钉表面的残余酸液，再用pH约为4的盐酸酸化的饱和食盐水浸泡铁钉，最后将铁钉放入具支试管，观察实验现象。是完成这个实验比较适宜的条件。

但实验结果发现：按上述实验流程进行操作，实验现象还是不够稳定，玻璃导管中的液面上升速度时快时慢，铁钉表面生成铁锈的量时多时少。这是为什么呢？

经过反复试验，发现有两个操作细节对实验效果有很大的影响：（1）铁钉在pH约为4的饱和食盐水中要浸泡多长的时间？（2）从饱和食盐水中取出的铁钉表面的残留液体要不要清洗？

通常我们会认为，铁钉在pH约为4的饱和食盐水中浸泡的时间长短对实验结果不会有影响，或者觉得，浸泡时间越长，饱和食盐水在铁钉表面附着越好，实验效果会更好。实际却是：铁钉在饱和食盐水中浸泡的时间过长，玻璃导管中液面上升的速度反而变慢，铁钉表面也不容易看见明显的铁锈。这是因为铁钉在饱和食盐水中浸泡时，会与溶解在饱和食盐水中的氧气发生反应，［2］铁钉从饱和食盐水中取出后，与空气中氧气的反应反而减弱，导致腐蚀现象不明显。关于这一点，教材中的操作提示是有暗示的：“将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下”。仔细体会“浸泡一下”，就是暗示我们：铁钉在饱和食盐水中浸泡的时间要短一些。实际操作时，铁钉在pH约为4的饱和食盐水中浸泡的时间要尽量短一些，大约3s为宜。

铁钉表面残余液体的处理问题，一样出人意料。从理论上讲，铁钉表面残留的饱和食盐水越多，对原电池反应越有利，铁钉腐蚀的速率越快。实际情况却是：铁钉表面残留液体较多时，铁钉腐蚀的速率反而减慢。这是因为：铁钉表面的残留液体会阻碍铁钉与空气接触。于是出现铁钉表面残留液体较多时，玻璃导管中液面上升的速率变慢，铁钉生锈也不明显。反之，铁钉表面残留液体减少，铁钉与空气接触更充分，铁钉腐蚀的速率反而加快。所以，将铁钉从pH约为4的饱和食盐水中取出后，要用滤纸吸干铁钉表面残余的饱和食盐水，然后迅速将铁钉放入具支试管中，连接好仪器，观察实验现象。这样的实验效果相对最好。

所以，教师在实验研究中，不仅要重视优化实验条件，还要注意优化操作细节，才能取得良好的实验效果，提高实验完成的质量。

还有一些实验，在实验操作方法的选择上隐藏着学生容易忽视的信息。这时我们老师就要有意识地引导学生去发现问题、认真思考、深入探究，充分发挥实验的作用。

二、理解操作意图 充分发挥实验功能

从海带中提取单质碘是必修2的一个典型实验。教科书上提示的实验操作是：取干海带刷净、剪碎，放在坩埚中焙烧，使海带完全灰化；将海带灰转移到烧杯中，加入一定量蒸馏水，充分搅拌，过滤得滤液；往滤液里加硫酸溶液酸化，再加入双氧水，溶液由无色变成棕黄色；取少许上述溶液，滴入几滴淀粉溶液，发现淀粉溶液变成蓝色，即可检验出碘单质；向剩余的滤液中加入四氯化碳溶液进行萃取。［3］

学生按照教材的提示进行操作，实验过程顺利流畅，实验结果水到渠成。大都觉得自己的实验完成得很好，成功提取了海带中含有的碘。但很少有同学能提出自己的困惑，表明他们缺乏对实验的深入思考，没能充分发挥这个实验的作用。

这时，老师要通过精心设计的问题，去引导学生思考。

问题1：海带中的碘元素是以什么形式存在的？

学生的第一反应是：这还需要问吗？海带中的碘元素当然是以I-的形式存在的，因为往滤液中加入过氧化氢后有碘单质生成，说明滤液中含有I-。

老师继续引导。

问题2：滤液中有I-，就一定是海带中有I-吗？

学生意识到：虽然滤液中有I-，但不能说明海带中含有I-，因为灼烧海带是化学变化。怎样才能证明海带中有I-呢？学生提出采用浸泡的方法处理海带，观察实验结果有无变化。用蒸馏水浸泡海带，取浸泡液，加硫酸溶液酸化、再加双氧水、滴入淀粉溶液，发现溶液仍然变蓝色，说明海带中含有I-。学生暗自得意，其实学生的思维还是不够严谨。

问题3：海带中含有I-，就能说“海带中的碘元素是以I-的形式存在”的吗？

学生深入思考之后，发现二者确有不同，教师引导他们设计实验，作进一步的探究。

称取等量海带，分别用灼烧成灰和沸水浸泡两种方法进行处理，然后过滤，分别在滤液中加入足量的稀硫酸、过氧化氢溶液、等量的四氯化碳溶液。发现采用灼烧方法处理的海带比用浸泡方法处理的海带提取出的单质碘要多，这说明海带中除了含有I-外，还含有用浸泡的方法不能提取出来的碘元素，即不溶于水的含碘化合物，这种不溶于水的含碘化合物是有机物。［4］从实验中学生最终理解了海带中的碘元素主要存在于较复杂的含碘有机物中，灼烧能够使海带中的有机碘转化为I-。

通过上述实验，学生了解了海带中碘元素的存在形式，理解了处理海带的方式选择灼烧而不采取浸泡的原因。促进了他们养成注意细节、深入思考的习惯，充分发挥了实验的功能。

重视实验操作细节，能帮助老师抓住影响实验成败的关键因素，使实验结果稳定、可靠；也有助于学生发掘实验的隐蔽信息，养成仔细分析、审慎思考的习惯，提升学科核心素养。

我们常说：“细节决定成败”，化学实验尤其如此。