生活化实验在高中化学教学不同环节中的应用实践研究

张晓泓

(江苏省震泽中学,江苏 苏州 215200)

化学课堂是落实化学实验操作的重要阵地,很多实验都需要在课堂上由教师引导学生共同完成.在教材中部分化学实验不具备课堂操作的条件,教师就可以将其加以转化,引入生活中的部分元素,使其成为生活化的化学实验,这样不仅能够实现课堂操作实验的目的,也能够有效地激发学生的课堂参与度,提升化学课堂实验的效果[1].

1 生活化实验在高中化学课堂实验教学中的应用

如微型称量滴定法测定白醋总浓度的实验,该实验是酸碱滴定实验的一种形式,为了避免因为漏液、气泡、滴定等原因而导致的实验失败,对其进行了生活化改进,利用称量滴定法来测定醋酸的总酸度.同时,也是对强碱滴定强酸溶液实验的拓展,能够帮助学生巩固前面学习的化学实验操作知识,也能够提升学生的实验设计能力.

实验前准备工作:教师分组,要求每一小组回家后,从附近的超市购买一瓶白醋,同时查阅相关资料,了解白醋的成分和影响白醋品质的因素,尝试设计酸碱滴定实验.

课堂导入环节:教师引导学生观察购买的白醋上的标签,寻找白醋的含酸量.教师提出问题:为什么不同的白醋会存在不一样的价格?学生观察购买的白醋就会发现,白醋的价格与成分和总酸度有关系.之后出示背景材料:白醋是调味行业的重要组成部分,它的质量直接关系着我们的生活健康,通过工商部门对市场上不同品牌白醋的抽检中发现,有55%左右的不合格,那么他们在抽检中判断白醋是否合格的标准是什么呢?如果让大家做一个工商部门的抽检人员,请检测一下自己购买的白醋是否合格?

交流讨论环节:各个小组在教师的引导下展开讨论,利用NaOH溶液滴定白醋的方法来设计实验方案.讨论中会有学生发现滴定管会因为气泡、漏液等情况导致实验误差,教师就可以引导他们使用更好控制药量的注射器来代替滴定管抽取氢氧化钠标准溶液.此时教师可以通过问题来引导学生的操作:

问题1:在实验中我们采用什么作为指示剂呢?(强碱滴定弱酸,选用酚酞)

问题2:我们如何判断到了滴定的终点呢?(混有酚酞的白醋溶液是无色的,当最后一滴NaOH溶液滴入时,溶液刚好变浅红色,且30s内不褪色)

通过这两个问题,引导学生对实验前的思路进行了梳理,为接下来实验的顺利进行奠定了基础.

问题3:为什么要将买来的白醋进行稀释处理呢?(减少体积比给实验带来的误差)

最后,各小组之间开始合作实验,并做好相应的实验记录.

2 生活化实验在高中化学课外活动中的应用

高中化学课外活动是化学课堂的进一步延伸,对拓展学生的思维,提升学生的化学素养具有重要的作用.实验作为高中化学课外活动的重要组成部分,其趣味性是最基础的,要能够激发学生参与化学实验的欲望,这样才能够发挥出课外活动在教学活动中的作用[2].下面就以“棉花如何变成衣服”的实验来引出铜氨纤维的制取实验,该生活化实验非常有趣,能够激发学生参与课外活动的积极性.另外,该实验还包含了无机化学和有机化学的部分知识,对拓展学生的知识面也有积极的作用.

课前准备环节:借助相关的资料,将铜氨纤维的制取资料分发给学生.同时,让学生准备更多地与铜氨纤维相关的资料,在小组内部就铜氨纤维进行讨论,为接下来铜氨纤维的制取做准备.

新课导入环节:教师用图片向学生展示铜氨纤维面料,介绍它的特性,激发学生对铜氨纤维的兴趣.然后对学生提出问题,让学围绕这三个问题展开讨论,问题1:棉花是如何变成布料的?其它的植物可以吗?问题2:如何在实验中使用控制变量法?问题3:影响铜纤维质量的因素有哪些?学生通过查阅资料和小组讨论会发现以下几个问题:在制备铜氨纤维的实验中会用到氢氧化铜这一物质,在制备氢氧化铜的过程中会产生另一种沉淀物Cu2(OH)2SO4,它的存在会对后面的实验结果产生一定的影响.还有些学生认为铜氨纤维是在硫酸溶液中形成的,硫酸的浓度直接影响着铜氨纤维生成的质量……

实验过程:学生围绕讨论的结果,设计实验,结合教师的指导进行氢氧化铜的制备.前三个小组在实验中,分别等氢氧化钠加入完毕后0分钟、1分钟、5分钟三个时间点观察并记录实验现象、棉花溶解量和成丝情况,具体结果见表1.

表1 实验现象、溶解量及成丝情况

通过该组的实验会发现,在硫酸铜与氢氧化铜的反应中会生成Cu2(OH)2SO4沉淀,并且会在一定时间内转化为氢氧化铜沉淀,并且Cu2(OH)2SO4沉淀的存在会导致沉淀物无法被氨水完全溶解,进而影响产物的质量.通过实验结果可以看出,静置的时间越长,沉淀就越少,成丝情况就越好.

然后,中间三个小组将10 mL、14 mL、18 mL的浓氨水加入其中,观察实验现象,得出具体实验结果见表2.

表2 实验结果

通过实验可以看出加入14 mL的氨水时成丝情况最好.加入的氨水过少,会导致沉淀没有完全溶解的情况,且成丝过程中还会堵塞注射器口.当加入的氨水过多时,成丝情况并不比14 mL时情况要好,且浪费原材料,因此选择14 mL时正合适.

最后,教师来总结整个实验结果:通过同学们的探究最终发现,静置5分钟的时间,沉淀溶解效果和棉花溶解效果最好,得到的产物质量最好;加入14 mL氨水时,得到的产物质量最好.

3 生活化实验在高中化学在家庭实验中的应用

家庭实验是高中化学实验课堂的进一步延伸,与课堂化学实验相比,它的氛围更加轻松,能够充分发挥学生的主观能动性,让学生充分体会到化学的乐趣[3].下面就以“生活中的丁达尔效应的探究”为例,就生活化实验在高中化学在家庭实验中的应用进行说明.

在进行该实验之前,学生就已经学习了简单的分类方法,知道了分散系、分散质和分散剂的概念.借助该生活化实验,学生能够进一步熟悉胶体的丁达尔效应,了解丁达尔效应的特殊性质,了解胶体在生活中的应用等.

课堂的导入环节:首先教师引导学生复习物质分类的方法,并举例说明不同分散系的例子,同时,展示清晨森林的丁达尔效应图片.

教师提出问题:除了通过分散剂和分散质的角度来进行分类外,还能够从分散颗粒直径的大小进行分类,请同学们说明一下.接着教师展示三瓶液体,并让学生观察并辨别.其中一瓶为浊液,学生能够很快地找出结论,但是另外两瓶却不容易区分.此时,教师就要做好引导,可以通过它们的性质来进行辨别,进而引出——胶体的丁达尔效应.

交流讨论环节:教师提出问题:按照分散剂的状态,我们可以将胶体分为哪些种类?(气溶胶、液溶胶、固溶胶);根据胶体的分类,大家说一说自己在家做的实验中,选择的是什么胶体(有的用的烟雾属于气溶胶,有的用的果冻属于固溶胶,有的用的果汁属于液溶胶)”.通过生活化实验,学生都观察到了“光的通路”,为什么会出现光的通路呢?那么通过实验来探究一下为什么胶体能够产生丁达尔效应呢?

实验过程:教师通过Fe(OH)3胶体来研究胶体的性质,首先,教师边讲解边演示Fe(OH)3胶体的制备过程,得到Fe(OH)3胶体以后没使用激光笔从水平方向的一侧照射胶体,观察实验现象.接着教师再用激光笔照射事先准备好的Cu(OH)2溶液,观察实验现象.

通过观察实验发现,在照射Fe(OH)3胶体时,能够看到光的通路,在照射Cu(OH)2溶液时,却看不到光的通路,为什么会出现这种情况呢?(因为它们的性质不同),教师接着出示表3所列光的路线图.

表3 光的路线图

当光照通过溶液后,由于溶液分散质粒子的微粒太小,光就会发生透射,我们就看不到光路;由于浊液的分散质粒子直径大,光就会发生反射或者折射,我们也看不到光的通路;光通过胶体时,分散质的颗粒大小正好,光会发生散射,那么我们就可以看到光的通路.

学生在生活化家庭实验中观察了光的通路,现在根据实验操作步骤,利用丁达尔效应来鉴别豆浆、糖水、盐水、蛋清液和墨水.通过实验大家就会发现,除了糖水和盐水以外,别的都能够看到光的通路,由此可见,除了糖水和盐水以外,其他的都是胶体.

最后,教师总结:通过家庭实验和课堂实验的操作我们可以推断,丁达尔效应是区别胶体和溶液的特殊性质.