基于真实情境下的“异常”现象

曹俊尧

摘   要：化学是以实验为基础的一门学科，在实验中出现“异常”现象，通常很多教师迫于教学要求或课时安排只是进行简单的解释而并没有深入探究。文章用一节真实情境下“异常”现象的课例进行期末知识的复习，让这个“异常”现象更合理、更恰当地发挥实验应有的教育作用，从而培养学生观察现象、发现问题、分析问题、解决问题的能力。

关键词：化学实验；“异常”现象；过氧化氢；性质

引言

化学实验能激发学生学习化学的兴趣，在实验操作中可以培养学生的动手能力及对现象的观察分析能力，能充分调动学生学习的主动性。然而在科学实验中往往会有与书本不同的异常现象，面对异常实验现象该用怎样的态度来对待呢[ 1 ] ？演示实验的“异常”现象经常让学生非常兴奋，总感觉找到老师的“不足”，所以教师要用好“异常”现象，培养学生观察现象、发现问题、分析问题、解决问题的能力，“异常”理象也是培养学生化学核心素养中“科学探究和创新思想”非常好的素材。

过氧化氢是非常重要的一种化学物质，它的用途非常广泛，在工业、医疗卫生、军工业、日常生活都用得到，具有很高的社会价值和学科价值，同时它也是高考题中常见的考题切入点。在整个初高中化学知识体系中都有涉及，但初中沪教版教材和高中鲁科版教材都没有一个具体的章节进行系统学习，都是分散在教材各个模块中，如实验探究、课后习题等。

在化学课堂，学生不仅要学会知识，更要经历科学探究的过程，培养实验能力以及分析问题、解决问题的能力。本文从教学实践利用四个演示实验让学生分析实验出现的“异常”现象为什么跟所学知识有冲突，从而由浅入深地将学生带入分析问题的思考中来，将验证性实验变为探究性实验，培养学生分析和探究的能力。

1  课堂实验分析

1.1 碘化钾溶液和过氧化氢溶液反应

实验用品和仪器：30%的过氧化氢溶液、饱和碘化钾溶液、淀粉溶液、洗洁精、锥形瓶、烧杯、水槽、木条、火柴等。

实验过程：将锥形瓶放置于水槽中，往锥形瓶中滴几滴洗洁精，加入30%的过氧化氢溶液，然后用烧杯倒入饱和碘化钾溶液，观察现象（趣味性实验——大象牙膏）。

（1）观察现象

有无色溶液变成黄色的现象发生，同时还有大量的气体产生，将溶液从锥形瓶中喷出来。

（2）发现问题

①黄色溶液是什么？怎么检验？②为什么会有大量气泡？甚至产生的气体形成小泡泡喷出锥形瓶，形成“火山喷发”式的现象。可能是什么气体？怎么检验？

（3）分析问题

①利用氧化还原知识可知，碘离子具有还原性而过氧化氢的氧元素显-1价具有氧化性，它们肯定是发生氧化还原，变成碘单质和水，学生分析可以用淀粉溶液检验碘单质的生成。②怎么会有大量气体产生呢？初中学过与过氧化氢相关的气体就是氧气，可以用带火星木条检验。

（4）解决问题

为了进一步验证我们的分析是否正确，用5%的过氧化氢溶液和稀碘化钾溶液反应，只看到溶液由无色变黄色，并没有气泡产生，滴加淀粉溶液变成黑色，加水稀释可以观察到漂亮的藏蓝色，验证了有碘单质生成。浓的过氧化氢溶液为什么会有大量氧气产生？查阅资料得知：过量的碘离子还能催化过氧化氢分解出氧气。故该实验体现了过氧化氢的氧化性，也体现过氧化氢遇到催化剂易分解的不稳定性。

1.2 过氧化氢与氯化亚铁溶液的反应

实验用品和仪器：30%的过氧化氢溶液、氯化亚铁溶液、硫氰酸钾溶液、氯化钡溶液、胶头滴管、试管、木条、火柴等。

实验过程：往适量氯化亚铁溶液中滴加硫氰酸钾溶液观察，然后再滴30%的过氧化氢溶液，观察现象。

（1）观察现象

一开始硫氰酸钾溶液不变红，滴加过氧化氢后发现溶液变红了，但是很快又变为黄色，同时也有大量气泡产生。

（2）发现问题

变红的硫氰酸钾怎么就褪色了呢？最终为黄色是铁离子体现的颜色吗？如果是，硫氰酸根哪里去了？怎么证明？为什么会产生大量的气泡呢？

（3）分析问题

①导致溶液红色褪去原因：是因为铁离子没有了呢？还是硫氰酸根没有了？②如果是硫氰酸根没有了又哪里去了呢？通过分析硫氰酸根中硫、碳、氮的化合价，可知硫显-2价，碳显+4价，氮-3价，硫和氮有还原性可能是被过氧化氢氧化了。查阅资料可知硫元素被氧化为硫酸根；碳元素被还原为氰酸：2KSCN + 6H2O2 = 2HCN↑+ K2SO4 + H2SO4 + 4H2O。只要检验被氧化的产物有硫酸根即可证明。③大量的气泡是否也是氧气？用带火星木条可以检验。

（4）解决问题

过氧化氢与氯化亚铁溶液的反应，按照原有的知识储备能分析出是过氧化氢把亚铁离子氧化成铁离子，体现过氧化氢的氧化性，从溶液最终显黄色还是能推断铁离子存在，再往反应后溶液滴加硫氰酸钾溶液观察，发现溶液又变红确实证明硫氰酸根没有了，根据查阅的资料知硫被氧化成硫酸根，滴加氯化钡溶液观察到有白色沉淀，确定有硫酸根离子生成。将带火星木条伸入试管中发现复燃，证明有氧气生成。原因是氧化成的铁离子对过氧化氢的分解产生催化作用，导致过氧化氢大量分解，从而有大量的气泡產生。

1.3 过氧化氢与滴有酚酞的NaOH溶液的反应

实验用品和仪器：30%的过氧化氢溶液、NaOH溶液、酚酞试液、胶头滴管、试管等。

实验过程：取适量滴有酚酞的NaOH溶液于试管中，滴加30%的过氧化氢，观察现象。

（1）观察现象

滴有酚酞的红色NaOH溶液褪色。

（2）发现问题

为什么溶液会褪色呢？是什么原因导致褪色？过氧化氢具有酸性还是漂白性？

（3）分析问题

碱的化学通性中不含氢氧化钠与过氧化氢的反应，从而做出猜想：过氧化氢①是否有酸性？②还是有漂白性？可设计实验方案证明：取褪色后溶液于试管中，滴加NaOH溶液观察，若溶液不恢复红色，说明酚酞不存在，体现过氧化氢具有漂白性。另取褪色后溶液于试管中，滴加酚酞溶液观察，若溶液恢复红色说明碱性还存在。

（4）解决问题

根据实验验证再滴加氢氧化钠溶液不恢复红色，而滴加酚酞变红后又褪色，说明过氧化氢体现了较强的漂白性。同时根据前面的猜想过氧化氢是否呈酸性，若呈酸性，酸性如何？查阅资料：大学（无机化学》中表明过氧化氢在水溶液中能够发生电离，H2O2 = H+ + HO2-。它是一种比碳酸还弱的弱酸，酸性比水的酸性略强[ 2 ]。进一步验证该实验是过氧化氢的漂白性使酚酞褪色。

1.4 过氧化氢与酸性高锰酸钾溶液的反应

实验用品和仪器：30%的过氧化氢溶液、酸性高锰酸钾溶液、胶头滴管、试管等。

实验过程：取适量酸性高锰酸钾溶液于试管中，滴加30%的过氧化氢，观察现象。

（1）观察现象

有大量气泡产生，且高锰酸钾溶液会随着过氧化氢溶液的滴加逐渐褪色。

（2）发现问题

为什么溶液会褪色呢？是过氧化氢的漂白性还是其它性质使其褪色？

（3）分析问题

酸性高锰酸钾虽然呈紫红色但也是强氧化剂，根据过氧化氢的氧元素化合价为-1价分析，具有氧化性也具有还原性，两者间应该是发生的氧化还原反应。

（4）解决问题

利用反应物和看到的气泡现象分析，引导学生尝试着写出两者反应的化学方程式，应为5H2O2 + 2MnO4- + 6H+ =8H2O + 2Mn2+ + 5O2↑，进一步验证的过氧化氢的还原性。

2  研究结论及启示

2.1研究结论

通过表1真实情境下的课堂实验“异常”现象的分析，就能够体现过氧化氢相关的化学性质，如它具有强氧化性，能使碘离子、亚铁离子和硫氰酸根氧化形成碘单质、铁离子和硫酸根，以及它遇到了催化剂易分解的不稳定性，使酚酞褪色体现的漂白性和与高锰酸钾溶液反应体现的还原性。

2.2研究啟示

为深化对过氧化氢的认识，拓宽思维，本文以教学实践为依据，通过真实情境下的课堂实验为载体，“异常”现象的分析来激发学生学习化学的兴趣。探究过氧化氢具有的化学性质，让学生掌握在反应中过氧化氢体现的化学性质是以氧化性为主，还有还原性、漂白性和不稳定性。同时在实验过程中培养学生发现“异常”现象会进行分析并解决问题的能力。

3  结束语

本课设计在高一上学期作为知识体系的期末复习课，对过氧化氢的知识重新进行整合，并在课堂教学中注重对学生学科素养的培养。学生在一学期的学习中已经有离子反应、氧化还原反应和元素化合物知识的学科知识基础，从两条知识主线贯穿整堂教学，明线为：观察现象→发现问题→分析问题→解决问题；暗线为：价类二维思想分析，价的角度过氧化氢的氧元素化合价为-1价分析，具有氧化性也具有还原性，类的角度它为过氧化物会分解，具有漂白性。故利用这节课不但进行了期末知识点复习，同时打破期末复习只有知识点的罗列构建并没有实验的教学常规，所以课堂上学生也非常积极参与，很好地实现知识点复习的功能。印证了课程标准中重视“素养为本”的教学，倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力[ 3 ]。

参考文献：

［1］ 张佳.对高中化学实验中几个“异常实验现象”的认识[J].数理化学习（高中版），2018（7）：63-64.

［2］ 戴锦初.创新教学 提升能力：《过氧化氢的性质探究》的教学研究[J].中学教学参考，2013（2）：78-79.

［3］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.