初探高中化学实验教学

贵州省三都水族自治县高级中学（三都二中） 莫光辉

  高中化学新课程分为化学1、化学2两个必修模块以及化学与生活、化学与技术、物质结构与性质、化学反应原理、有机化学基础和实验化学6个选修模块。这体现了化学学习的基础性，时代性和选择性，新课程标准提倡学生独立进行或合作开展化学实验探究。因此，通过化学实验能激发学生的学习兴趣，帮助学生通过实验探究形成化学概念、理解化学基础理论、掌握化学知识和技能，培养学生的科学态度和价值观，帮助学生发展思维能力和训练实验技能，从而达到全面提高学生的科学素养的目的。
　　一、实验教学的要求
　　化学是一门以实验为基础的学科。化学上的许多理论和定律都是从实验中发现归纳出来的。同时，化学理论的应用、评价也有赖于实验的探索和检验。虽然到了近代乃至现代，化学的飞速进步已经产生了各种新的研究方法，但是，实验方法仍然是化学不可缺少的研究手段。新课程改革将科学探究作为突破口，科学探究不但是一种重要的学习方式，同时也是中学化学课程的重要内容，它对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。
　　新课程理念下，探究学习、合作学习是中学化学课程的主旋律。化学教学如何适应探究、创新的要求呢？实验是化学学科的基础，是实现化学教学目标的重要途径。实验教学应该给学生提供探究、创新的平台，应该在培养学生的观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力以及动手能力等方面起到应有的作用。
　　二、让实验尽可能体现绿色化学观念
　　随着社会的发展，人们对环保观念越来越强，化学实验也要尽可能做到环保，最大程度的体现绿色化学的观念。本文将从以下几方面对一些实验进行优化以体现绿色化学观念。
　　1、将一些实验方法改变，降低经济成本，减少污染或废弃物，从而真正做到绿色化学。
　　案例一、由铜制备硫酸铜不同的制备方法都可以得到相同的产物，但是我们要选择最符合绿色化学要求的线路进行试验。
　　方法1、用铜单质和浓硫酸
　　试剂：铜、浓硫酸、沾有氢氧化钠溶液的棉花、品红溶液实验仪器：铁架台、试管、酒精灯、导管、火柴
　　原理：Cu+2H2S04(浓)=====CuS04+S02↑+2H20
　　评价：此方案是现在教材实行方案，但不符合绿色化学的观念。因为二氧化硫的生成，二氧化硫有毒会造成空气污染，同时还会导致酸雨的形成。绿色化学观点是：尽可能少使用或少产生有毒有害物质。
　　方法2、用铜单质转化为氧化铜后，再与稀硫酸反应制取
　　试剂：铜、Imol/l H2S04溶液
　　实验仪器：铁架台、试管、酒精灯、火柴
　　步骤：先把lg铜屑放在空气中加热，看红色的铜屑全部变成黑色的氧化铜后，停止加热。再把黑色的氧化铜加入到Iml  lmol/l H2S04溶液中反应。
　　原理：2Cu+O2===2CuO
　　CuO++H2S04====CuS04+H20
　　评价：此方案相对于第一种方案的最大优点在于没有产生有毒的二氧化硫。符合了绿色化学观念。
　　2、将一些实验转化成微型实验，在实验操作过程中节省药品和时间，减少有毒有害物质的生成
　　案例二：铜与硝酸的实验改进：
　　不同浓度的HN03与Cu的反应，是验证不同浓度的HN03氧化性不同的典型实验．实验中，浓烈的有刺激气味的NOz毒气，弥浸在实验场所。严重地影响着师生的身体健康，为了能保留这一典型实验，又不污染环境，我们进行了无毒气污染的Cu与HN03反应实验探究。
　　实验过程：
　　(1)、仪器：微型化学实验操作台(120mm×200mm、lOmL)、双颈烧瓶、小胖肚滴管（每毫升约20滴）、连接管、U形管反应器。
　　(2)、试剂：浓HNOa(0.15mL)、细铜屑芝麻大小的约6粒）。
　　(3)、材料：PH试纸
　　(4)、步骤：
　　向双颈烧瓶内放入4粒左右的铜屑；将吸人了浓HN03的小胖肚滴管紧塞在双颈烧瓶的左颈上；把2粒铜屑放入U形管反应器的弯管处，并向弯管处滴入约6滴蒸馏水（水刚好封住弯管）；
　　把润湿的pH试纸放在U形管反应器的右管口（只留约012mm的缝）。向双颈烧瓶内先滴入约4滴浓HN03，Cu与浓HN03反应，双颈烧瓶内立即充满了红棕色的N02气体Cu+4HN03(浓)=Cu(N03)2+2N02↑ +2H20
　　N02气体经连接管进入U形管弯管处的水里，并与水反应，生成HNO3和NO;当双颈烧瓶内的反应减缓时，可以再逐滴滴入4滴浓HN03，使不断产生的少量NO2气体，能缓缓通入U形管中的水里，充分与水反应，生成稀HN03。
　　在这过程中，我们可以观察到：起初放入U型管内水中的铜屑，没有与水反应，但当NO2通入水中后，慢慢地发现铜的表面产生了气泡，生成的气体也是无色的NO气体；NO气体升到U形管管口，被空气中的氧气氧化；
　　NO2与试纸上的水反应生成HN03，-HNO，使PH试纸变红。当PH试纸变红后，可以把用水或碱液润湿的小棉花球放在U形管管口上，把产生的剩余N02吸收掉。为了验证是N02与水生成HN03使PH试纸变红，而不是NO与水反应使PH试纸变红(NO几乎不溶于水)，所做的印证实验如下：
　　把稀硝酸与铜反应生成的无色NO，直接通入水中，结果，经过较长时间不能使水中的PH试纸变红，而洗气头出口处的NO气体与空气中02反应生成NO2后，与管口润湿的PH试纸里的水反应生成HN03使PH试纸变红。
　　3、由于高中化学实验技术的局限，也及条件的限制，很多实验看到的都只是宏观的现象，微观变化只能由教师理论分析，观看教材中的插图，并引导学生进行分析和理论推测，但是这往往很难在学生脑海中建立起对微观变化的正确理解。这时如果借助计算机多媒体技术，把微观运动形象化，把微观现象以生动的画面、鲜明的色彩逼真地表现出来，有利于学生将宏观现象和微观变化有机地统一起来。例如，常规的电解饱和食盐水实验，只能通过对阴极和阳极的电解产物的检验来推测和想像电解过程中各种离子的移动情况。为了形象地展示电解过程中的微观变化，我们可以利用多媒体技术，设计三维动画模拟电解饱和食盐水时溶液中Na+、Cl-、H+、OH-离子的运动情况，从微观本质上加深对电解过程的理解。
　　有些化学实验中涉及的试剂有毒、易燃、易爆，实际做起来危险性较大。对于这样的实验则可以利用计算机进行模拟，不但让学生观察，到了实验现象，而且还节省了药品和时间。另外，化学实验中的一些危险操作，只能由教师口头讲述其错误的原因和可能造成的后果，却不能通过真实的实验来演示。而利用计算机的动画模拟可以让学生“亲自感受”错误操作带来的危害，给学生以深刻的印象。但是必须明确，各种媒体呈现给学生的现象只是物质运动变化的“影像”或模拟，它不能代替真实可信的具体实验，让学生亲自做实验，探究实验，是学生获得化学知识，全面提高科学素养的最重要的途径。
　　总之，实验教学在新课程教学理念中占据重要的一环。“‘实践是检验真理的唯一标准”。社会需要创新，就需要我们要有创新的方法。
　　合作和探究将成为社会的主题，环保与绿色就是化学的关注！