通過必做實驗學(xué)好化學(xué)的建議（1）

代編前語

如何發(fā)掘化學(xué)實驗中應(yīng)當(dāng)學(xué)到的化學(xué)，是我最近一直在研究的問題。尤其是在課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了8個必做實驗之后，如何通過實驗改革使這項要求不至于落空。我認(rèn)為只有讓同學(xué)們通過化學(xué)實驗真正從中學(xué)到化學(xué)，而且是書本上寫不出來的化學(xué)，才會萌發(fā)真正的探究意識，化學(xué)的課改才算是走上了正路。根據(jù)本刊編輯的要求，我會陸續(xù)為孩子們寫點(diǎn)東西，提出如何通過做化學(xué)實驗學(xué)習(xí)化學(xué)的建議。之所以稱為“建議”，意在并不要求所有的同學(xué)思考或把握所有的內(nèi)容，而是希望同學(xué)們能夠從中找到自己喜歡的東西，特別是學(xué)會如何用心做實驗，但是又不止于動手，甚至只停留在觀察的層面上，而是學(xué)會從實驗中發(fā)現(xiàn)化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)、理解化學(xué)，對化學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。

——宋心琦

作者簡介

宋心琦，1951年畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)系并留校任教。教授，博導(dǎo)。曾任中國化學(xué)會理事長，第34屆IUPAC學(xué)術(shù)大會（北京）和第17屆IUPAC國際化學(xué)教育大會（北京）秘書長。講授過無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、光化學(xué)等多門課程，并完成超短脈沖激光誘導(dǎo)熒光、化學(xué)發(fā)光體系和多道光纖傳感器等3項新技術(shù)研究。擔(dān)任中學(xué)化學(xué)教材審查委員并參與中學(xué)教師培訓(xùn)工作。在主編高中化學(xué)新課程教材過程中，就中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革問題做過系統(tǒng)研究。已出版專著和譯著20種，發(fā)表學(xué)術(shù)論文近200篇。

簡短的前言

化學(xué)是一門實驗性科學(xué)，它在原子、分子水平上通過對物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的研究，促進(jìn)了人們對物質(zhì)世界形成和發(fā)展的認(rèn)識。和其他基礎(chǔ)科學(xué)相比，化學(xué)更注重物質(zhì)的個性，個性的發(fā)現(xiàn)、確定和鑒別已成為實驗化學(xué)家的主要工作。雖然近年來理論化學(xué)方法發(fā)展很快，但是所得結(jié)論仍然需要通過實驗來驗證，從而說明了化學(xué)仍然是一門實驗性科學(xué)。這就確定了化學(xué)實驗在化學(xué)教育和教學(xué)中不可替代的地位。

設(shè)計一個化學(xué)實驗，包括演示實驗和學(xué)生實驗活動，都要考慮以下三個方面：第一，作為實驗對象的物質(zhì)體系（若目的在于探究化學(xué)變化過程，也可以稱為化學(xué)體系）；第二，適當(dāng)?shù)膬x器裝置和必要的安全措施；第三，合理的實驗步驟和規(guī)范的操作技術(shù)。三者不可或缺。但是從學(xué)科教育的角度進(jìn)行評價時，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為它們的重要性是不等同的，而且是依次遞減的。只要認(rèn)真分析一下就可以認(rèn)同這個看法。在學(xué)習(xí)或研究化學(xué)時，選用什么化學(xué)體系是由學(xué)習(xí)或探究的目標(biāo)決定的，當(dāng)然是第一位的；化學(xué)體系選定之后，使用什么樣的儀器裝置也就大致確定了；實驗步驟取決于所選定的化學(xué)體系和儀器裝置，如何安全有序地完成實驗，決定于實驗者所應(yīng)掌握的操作技術(shù)和規(guī)范程度。只有這樣設(shè)計和組織化學(xué)教學(xué)實驗，才能真正體現(xiàn)出為什么化學(xué)仍然是一門實驗性科學(xué)和為什么學(xué)習(xí)化學(xué)離不開實驗，也才能夠做到通過化學(xué)實驗（包括教師演示實驗和學(xué)生探究性實驗活動）學(xué)習(xí)化學(xué)，并培養(yǎng)同學(xué)們的科學(xué)精神和科學(xué)作風(fēng)。

現(xiàn)在的化學(xué)實驗，實驗體系來自教材或教參，因而實驗時往往把注意力放在第二、第三兩個方面，化學(xué)體系的選擇反而視為次要甚至被忽略，除去能夠加深對所驗證的化學(xué)現(xiàn)象或原理的印象外，多側(cè)重于儀器裝置的技巧和與基本操作訓(xùn)練有關(guān)的科學(xué)作風(fēng)等方面?；瘜W(xué)學(xué)科教育本身的缺位是一個值得重視的問題。

在新公布的初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定了8個必做的實驗活動，再次強(qiáng)調(diào)了化學(xué)實驗的重要性。究竟應(yīng)該怎樣做才能真正體現(xiàn)出它的重要性呢？這是我們必須認(rèn)真思考并在實踐中進(jìn)行探索的問題。關(guān)于儀器裝置和基本操作方面已有切實可行的經(jīng)驗，不再贅述。研討的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在如何通過實驗學(xué)習(xí)化學(xué)方面。希望本文提出的建議，能夠幫助同學(xué)們在做好實驗的同時學(xué)好化學(xué)，包括一些在書本上不能學(xué)到的化學(xué)。

“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”實驗中的化學(xué)

這是初中化學(xué)的第一個化學(xué)實驗（編者注：在不同版本的教材中，這個實驗安排在不同的單元或章節(jié)），選擇我們都熟悉的食鹽（粗鹽）作為實驗體系，不僅因為食鹽價廉易得，分離過程比較簡單，而且效果明顯。然而傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)要求僅限于漏斗的使用、濾紙的折疊以及規(guī)范化的溶解過濾操作，很少想到這個實驗雖然簡單，但仍然包含著豐富的學(xué)科教育內(nèi)容，在學(xué)習(xí)與實施新課標(biāo)時，有必要對此進(jìn)行探討。

作為化學(xué)啟蒙階段的初中化學(xué)，大都從空氣開始，雖然同學(xué)們對空氣已經(jīng)熟悉，甚至已經(jīng)知道空氣是由氧氣、氮?dú)夂推渌麣怏w組成的混合物，包括它的體積比率，但是化學(xué)課程要求同學(xué)們在此基礎(chǔ)上獲得新的認(rèn)識。因為化學(xué)是在原子、分子水平上來研究物質(zhì)的，它通過物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)及其變化，從組成和結(jié)構(gòu)上來識別化學(xué)物質(zhì)，因此它必須以純凈物為研究對象。但是自然界并不存在純凈物，所以區(qū)分混合物和純凈物是初中化學(xué)啟蒙階段需要建立的概念。從而了解為什么由混合物分離出以純凈物形式存在的組分在化學(xué)中屬于入門實驗技術(shù)。只有這樣，同學(xué)們才能真正了解新課程標(biāo)準(zhǔn)選擇“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”為必做實驗活動之一的原因。

化學(xué)中用于物質(zhì)分離（此處著重于不溶性雜質(zhì)的去除）的方法很多，基本原理在于利用混合物中各組分性質(zhì)（包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)）之間的差別。這就是學(xué)習(xí)化學(xué)為什么要學(xué)習(xí)和研究物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的原因，而且學(xué)習(xí)和研究得越詳盡越透徹越好。最為引人入勝的是，物質(zhì)之間的任何差別，原則上都可以成為分離技術(shù)的基礎(chǔ)。所以“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”選擇的是利用溶解與否的不同來實現(xiàn)鹽和不溶性雜質(zhì)的分離，只是體現(xiàn)上述化學(xué)原理的一個實例。還有一例就是課堂上介紹的空氣組成測定實驗（利用了氧氣和氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)的不同），以及由液態(tài)空氣制取氧氣和氮?dú)獾墓I(yè)方法[利用的是物理性質(zhì)（沸點(diǎn)）的不同]，這兩例中都包含著對混合物、純凈物、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的概念和意義的認(rèn)識。同學(xué)們有了這種認(rèn)識，才能體會到化學(xué)是一門密切聯(lián)系實際和具有極大創(chuàng)新空間的科學(xué)。

在“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”實驗中，把不溶性雜質(zhì)從系統(tǒng)中除去用的是過濾法。做完這個實驗活動，同學(xué)們不妨思考或探究以下問題。

小化學(xué)家創(chuàng)新空間

（1）在“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”實驗中，水才是實現(xiàn)分離的關(guān)鍵試劑，為什么？

（2）除去該實驗中已學(xué)到的過濾法之外。你知道還可以用哪些方法使不溶性雜質(zhì)和溶液分離？

（3）利用物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)對于同一混合物的分離結(jié)果會一樣嗎？為什么？

（4）在完成過濾操作而把不溶性雜質(zhì)留在濾紙上后，為什么要用少量水對濾出物進(jìn)行淋洗？

（5）用本實驗介紹的過濾法去除不溶性雜質(zhì)時，其效果由濾紙的空隙大小決定。在日常生活中有類似的例子嗎？

注：“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”實驗只是傳統(tǒng)的粗鹽提純實驗的前半部分。只有進(jìn)一步除去粗鹽中所含的可溶性雜質(zhì)才能得到純食鹽。這里要用到飽和溶液、溶解度、溶解度一溫度曲線和結(jié)晶等知識。對于學(xué)習(xí)溶液一單元極為有益，如具備實驗條件，建議加上。最好放在學(xué)習(xí)完溶液有關(guān)課程后進(jìn)行。

責(zé)任編輯/侯秀姣