巧用化学趣味实验突破教学重难点

发表时间:2020/11/25   来源:《中国教师》2020年8月第22期   作者: 杨昊
[导读] 化学趣味实验现象明显、趣味性强,可以活跃课堂气氛,

        杨昊
        东莞市第十高级中学   
        摘要:化学趣味实验现象明显、趣味性强,可以活跃课堂气氛,有助于突破教学的重难点,促进学科核心素养的形成。本文例举了三个化学趣味实验,阐述了化学趣味实验对突破教学重难点的作用。
        关键词:趣味实验  新课程
        新课程标准明确提出:以学科大概念为核心,使课程内容结构化,以主题为引领,使课程内容情景化,促进学科核心素养的落实[1]。化学趣味实验操作简单、现象明显、趣味性强,不仅可以活跃课堂气氛,更有助于突破教学的重难点,为学科核心素养的落实寻找到落脚点,促进学科核心素养的形成。笔者在教学实践中巧用化学趣味实验,取得了良好的教学效果,下面以三个引入课堂的化学趣味实验为例,和大家一同感受化学趣味实验在突破教学重难点时的魅力,希望对同仁有所启发。
一、相似相溶看得见,萃取原理不再难——调制“鸡尾酒”
1.实验用品。
    四氯化碳(无色)、乙醚(无色)、饱和碘水(不能用碘化钾溶解)、硫酸铜溶液、大试管、10ml量筒。
2.实验过程。
(1)分别用量筒量取5ml四氯化碳、2.5ml饱和碘水、5ml乙醚、2.5ml硫酸铜溶液。
(2)依次快速将5ml四氯化碳、2.5ml饱和碘水、5ml乙醚沿试管壁加入大试管中,溶液分为3层,上层为浅棕色,中间层为深棕色,下层为无色(图1)。
(3)轻轻振荡试管,试管中3层液体颜色逐渐改变,当试管中溶液颜色从上往下依次为棕色、无色、紫红色时(图2),沿试管内壁加入2.5ml硫酸铜溶液,此时管中溶液颜色从上往下依次为棕色、蓝色、紫红色(图3)。




         (图1)         (图2)          (图3)           
3. 实验原理。
        I2为非极性分子,I2在非极性溶剂四氯化碳和乙醚中的溶解度大于在极性溶剂水中的溶解度,而CuSO4不溶于四氯化碳和乙醚只能溶于水中,三种液相密度大小关系为:四氯化碳相>水相>乙醚相,异相溶剂互不相溶且因密度大小不同而分层。
        本实验巧妙利用“相似相溶”原理,实现了四氯化碳、乙醚分别萃取碘的过程,操作简单,现象明显,不仅能吸引学生的兴趣,更能使学生深刻理解“相似相溶”这一抽象的概念,丰富学生的化学知识体系,进而突破教学难点“萃取”的原理。
        二、双水解反应显神威——大象牙膏
 1.实验用品。
        饱和碳酸氢钠溶液、饱和硫酸铝溶液、甘油、洗涤剂、100ml 烧杯(2个)、250ml锥形瓶、水槽、玻璃棒。
2. 实验过程。
(1)在2个烧杯中分别将饱和碳酸氢钠溶液和洗涤剂、甘油和饱和硫酸铝溶液和混合均匀。
(2)把锥形瓶放入水槽中(承接泡沫,方便清洁),同时把
两个烧杯中的物质倒进锥形瓶中,“大象牙膏”喷涌而出(图4)。
3. 实验原理。                                                  (图4)
        可溶性碳酸氢盐与铝盐发生双水解反应,产生二氧化碳气体并产生氢氧化铝形成泡沫,方程式为:Al2(SO4)3+6NaHCO3 = 3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑,甘油和洗涤剂可以增强泡沫的黏稠性与连续性。
    近几年网红实验“大象牙膏”在国内外广受大家关注,网红实验以碘化钾催化过氧化氢产生气体触发洗洁精等含有发泡剂的物质产生大量气泡[2]。本人根据教学实际需要,将产生大象牙膏的主要药品进行置换,实验过程产生大量的气泡,产生强烈的视觉冲击,对双水解反应原理进行了巧妙的阐发,加深了学生对双水解反应的直观印象,巧妙化解了“水解反应”教学的难点。
三、Fe2+、Fe3+相互转化——品味“茶水”     “墨水”
1.实验用品。
    绿茶、绿矾晶体、草酸晶体、100ml 烧杯、玻璃棒。
2. 实验过程。
(1)把刚泡好的绿茶汁约60ml倒进一个烧杯内(图5),然后用玻璃棒一端(玻璃棒预先润湿,蘸上绿矾晶体)搅拌,茶水立即变成蓝黑色(图6、图7)。
(2)用玻璃棒另一端(玻璃棒预先润湿,蘸上草酸晶体)搅拌变成蓝黑色的茶水,茶水又变回原来的颜色(图8、图9)。

    


        (图5)         (图6)        (图7)          (图8)      (图9)  
3. 实验原理。
        因为茶水里含有大量的鞣酸,当鞣酸遇到绿矾里的Fe2+后立刻生成鞣酸亚铁,它的性质不稳定,很快被氧化生成鞣酸铁的络合物而呈蓝黑色,从而使茶水变成了"墨水"。草酸具有还原性,能将Fe3+还原成Fe2+,因此,溶液的蓝黑色又消失了,重新显现出茶水的颜色。
        本实验使用生活中常见的茶水进行实验,现象明显,趣味十足,课堂气氛轻松,快速实现了Fe2+、Fe3+的相互转化,进一步加深了学生对于氧化还原反应的认知,强化了Fe2+和Fe3+相互转化这一重点。此现象在日常生活中也经常遇到,当用刀子切削尚未成熟的水果时,常常看到水果刀口处出现蓝色,就是刀子上的“铁”和水果上的鞣酸发生化学反应的结果。
化学课堂巧用趣味实验,能激发学生对化学的好奇心和学习化学的浓厚兴趣,使学生获得深层次的情感体验,也使得学科知识得以拓展和深化,有效突破教学重难点,对课堂具有驱动作用,对于促进教学方式的变革和提高学生的科学素养,培养创新型人才具有非常重要的意义。以上趣味实验上只是我在教学实践中引入众多趣味实验中的三个代表,作为一线教师,平时要多观察、多实践、多思考、多积累,结合教学内容,巧妙设计趣味实验,提升化学实验的趣味性,激发学生的学习兴趣,借助趣味实验突破教学重难点。但是也应当认识到趣味实验是开展教学活动的辅助工具,不能一味强调趣味实验,盲目开展趣味实验,而忽视了学生知识的获得。教学时应当结合教材内容,立足教学目标,考虑教学目的,合理设计趣味实验保证教学质量。
  参考文献
[1] 中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准( 2017 版) [S]. 北京: 人民教育出版社,2018: 4.
[2] 廖超胜.“大象牙膏”趣味实验校本拓展及启示[J].中学化学教学参考,2014( 7) : 44-45
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