實驗“失敗”后的意外精彩

鞠霞

摘要：通過自主設計的實驗，將二氧化氮和一氧化氮的性質(zhì)整合起來，讓學生親身感受二氧化氮和一氧化氮的生成和性質(zhì)。實際教學中實驗過程出現(xiàn)了意外，學生通過分析和討論得出了結(jié)論，達到了比預期更好的教學效果。

關(guān)鍵詞：困實驗整合；親身體會；意外；分組討論

文章編號：1008-0546（2014）03-0056-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

一、設計思想

人教版高中化學教材《必修1》第四章第三節(jié)內(nèi)容講解二氧化氮和一氧化氮的性質(zhì)時，僅僅用了很少的文字和三個方程式說明了二氧化氮和一氧化氮的來源和性質(zhì)。如果教師在講授這部分內(nèi)容時僅僅是就教材講知識，顯然學生沒有親身的體會，僅僅是靠機械的記憶，這樣獲得的知識顯然是不牢固的，更談不上激發(fā)學生學習的興趣了。筆者在教學的過程中，將這部分內(nèi)容與硝酸和銅的反應整合起來，通過實驗讓學生真切感受二氧化氮和一氧化氮生成的過程以及它們的性質(zhì)，達到了較好的效果。

二、教學設計

[引入]（1）觀看視頻，了解大氣中一氧化氮、二氧化氮的來源及對環(huán)境的影響。

（2）引導學生閱讀“資料卡片”，知道一氧化氮、二氧化氮的用途。

設計意圖：通過直觀的畫面感受大氣中NO、NO2的來源及其對環(huán)境的影響，培養(yǎng)學生提取信息的能力、辯證看問題的思想以及環(huán)境保護的意識。

[實驗探究]二氧化氮和一氧化氮的性質(zhì)

自主設計銅與濃硝酸反應的實驗裝置如左圖所示。

該裝置的優(yōu)點：能夠隨時控制銅與濃硝酸反應的開始與停止；將對環(huán)境的污染降到最??；橡皮塞上的小孔便于聞氣體的氣味、注入溶液和氣體、吸收尾氣；從分液漏斗的下端放出溶液，便于觀察硝酸銅溶液的顏色。

[實驗過程]向分液漏斗中加入4mL濃硝酸，將銅絲伸入液面以下，幾秒鐘后，提起銅絲，觀察現(xiàn)象。

[生]觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

[師]板書方程式，并說明實驗室中可通過此反應制備少量的二氧化氮。問：有沒有同學愿意聞一下二氧化氮的氣味？

[生]通過橡皮塞上的小孔，用“招氣入鼻”法聞二氧化氮的氣味，并告訴其他同學自己的親身感受。

[師]用蘸有濃氫氧化鈉的棉花球堵住橡皮塞上的小孔，防止二氧化氮逸散到空氣中。

設計意圖：通過銅與濃硝酸的反應制取二氧化氮，為硝酸性質(zhì)的學習做鋪墊，同時讓學生親身感受二氧化氮的顏色、氣味，通過切身的體會習得的知識遠比老師直接告知的知識牢固。

[設疑]二氧化氮的水溶性如何呢？能否通過實驗來證明呢？

[生]可以通過橡皮塞上的小孔向分液漏斗中注水，觀察現(xiàn)象。

[師]將反應后的溶液從分液漏斗的下口放出，然后用洗瓶直接向分液漏斗中注入水，并及時堵住小孔。同學們注意觀察現(xiàn)象并記錄。

[生]觀察到紅棕色的氣體消失了，分液漏斗中的溶液呈無色。提出疑問：二氧化氮哪里去了呢？如果是簡單地溶于水，溶液應該是有顏色的呀？

[師]請同學們帶著疑惑閱讀教材中的相關(guān)內(nèi)容，看看二氧化氮溶于水究竟發(fā)生了怎樣的變化？

[生]閱讀教材，結(jié)合觀察到的實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論：二氧化氮易溶于水并能與水反應生成無色的一氧化氮氣體，寫出正確的化學方程式和離子方程式，并分析該氧化還原反應。

設計意圖：及時抓住學生的認知沖突，適時地引導學生看書，通過自己的能力解決問題，并用氧化還原的理論指導元素化合物知識的學習，學以致用。

[師]設疑：一氧化氮又有哪些性質(zhì)呢？引導學生閱讀教材并結(jié)合剛才的實驗得出結(jié)論。

[生]通過剛才的實驗，不難得出：一氧化氮為不溶于水的無色氣體。通過閱讀教材，知道：一氧化氮很容易與氧氣化合生成二氧化氮氣體。

[師]如何通過實驗進行驗證呢？

[生]可以通過橡皮塞上的小孔向分液漏斗中注入空氣。

[師]肯定學生的想法。通過注射器向分液漏斗中注入空氣，學生觀察現(xiàn)象。

[生]觀察到漏斗中的氣體變?yōu)闇\紅棕色。

[師]向漏斗中再注入水，然后再注入空氣，循環(huán)進行，直至注入空氣后氣體顏色無明顯變化。

引導學生寫出該過程中發(fā)生反應的方程式。

[展示]“資料卡片”：工業(yè)制硝酸的原理。

設計意圖：學生通過觀察實驗現(xiàn)象，閱讀教材自然而然得出二氧化氮和一氧化氮的性質(zhì)，同時對兩者之間的相互轉(zhuǎn)化有更直觀的了解。通過資料卡片的展示讓學生了解工業(yè)制硝酸的原理，不僅拓展了知識面，也是學以致用的很好體現(xiàn)，同時讓學生體會到化學是一門有用的學科，培養(yǎng)學生辯證的看待事物的思想。

本以為這節(jié)課的設計環(huán)環(huán)相扣，每一個知識點都是由學生自己得出，實驗設計也很巧妙，學生的學習過程也很輕松自然，學習效果當然也不會差。誰料在教學的過程中，實驗出現(xiàn)了意外，并沒有完全按照設計的過程發(fā)展，以下是這節(jié)課的部分課堂實錄。

三、課堂實錄

實驗過程中直到向分液漏斗中注入水，觀察反應后溶液和氣體的顏色都很順利，接下來驗證一氧化氮與氧氣反應，向分液漏斗中注入空氣后，并沒有出現(xiàn)意料中的紅棕色，仍然是無色。實驗“失敗”了，究竟是什么原因呢？學生開始有小小的騷動，怎么辦？索性將這個問題拋給學生，學生立即按照平時的分組迅速展開了討論，得出了以下幾種可能的原因：

①生成的一氧化氮從橡皮塞上的小孔逸出了；

②生成的一氧化氮濃度太低了；

③空氣中氧氣濃度不夠；

④一氧化氮與氧氣反應生成的二氧化氮又溶于水了；

⑤向二氧化氮中注入水后的分液漏斗中根本沒有一氧化氮生成。

聽到同學們的這些回答，我不禁從心底里喊出“你們太棒了！”接著我又引導學生們分析哪種原因最有可能，可以如何改進實驗進行驗證。很快，他們排除了第一種可能，因為一氧化氮跑得沒那么快?。ㄍ瑢W們發(fā)出笑聲）。接著，他們又開始小聲地討論，有的同學在翻書，幾分鐘后，得出了以下改進方法和結(jié)論：

原因①排除；

原因②可以讓銅絲和硝酸多反應會兒，增大二氧化氮的濃度，以生成更多的一氧化氮；

原因③可以用純氧代替空氣注入分液漏斗；

原因④2NO+O2[=]2NO2，3NO2+H2O[=]2HNO3+NO，兩個反應幾乎同時發(fā)生，所以看不到紅棕色；

原因⑤本實驗中用排空氣法收集二氧化氮，其中混有氧氣，發(fā)生了反應：4NO2+O2+2H2O[=]4HNO3，所以當向分液漏斗中注入空氣時，因為不存在一氧化氮，當然不可能出現(xiàn)紅棕色。

（其中②和③可以通過實驗進行探究、驗證）

集體的智慧是無窮的！對于本節(jié)課學習目標的達成無需多言，通過這次的“意外”，他們不僅達成了既定的知識目標，同時解決了教材中的“科學探究”：⑴請你設計實驗，要求盡可能多地使二氧化氮被水吸收。⑵你的設計對工業(yè)生產(chǎn)硝酸有什么啟示？這時我再給出工業(yè)生產(chǎn)硝酸的“資料卡片”，真正起到了學以致用，水到渠成的效果。在同學們意猶未盡的時候，下課鈴響了，我又順勢提出了一個問題：能否設計一個實驗，制備并驗證一氧化氮的性質(zhì)（顏色、水溶性、與氧氣反應）？這個問題的提出不僅再次激起了學生強烈的求知欲，也為后面銅與稀硝酸的反應作了鋪墊。我相信，有這節(jié)課的表現(xiàn)，下節(jié)課同學們一定能交上一份滿意的答案。

四、教學反思

葉瀾教授曾說：“課堂應是向未知方向挺進的旅程，隨時都有可能發(fā)現(xiàn)意外的通道和美麗的圖景，而不是一切都必須遵循固定路線而沒有激情的行程?！闭n堂教學不是預設的、一成不變的、僵化的程序。課堂教學中的一些“意外”或許會打亂原有的教學節(jié)奏，但教師千萬不能輕易放棄或聽之任之，而是要憑借教學機智及時的捕捉這樣的生成性資源，對教學進度和教學方法做出調(diào)整。只要教師善于捕捉、靈活應用課堂中的“意外”，許多不曾預約的精彩也會不期而至。

參考文獻

[1] 林美鳳.巧抓隨機事件 促進動態(tài)生成[J].中學化學教學參考，2010，（11）：22～23endprint