淺談對比實驗在高中化學中的應用

楊茵

摘要：為了化學實驗現(xiàn)象更鮮明直觀，采用對比實驗是一個很好的辦法。結合中學化學的具體實例，介紹及歸納了化學實驗中對比實驗的類型，即可以分為自身對比、空白對比、條件對比或相互對比，以期為一線教師的實驗教學提供一些啟示及參考。

關鍵詞：對比實驗；實驗教學；化學教學

文章編號：1005–6629（2015）2–0034–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學是“實驗的科學”，化學實驗是化學學科的基礎?；瘜W實驗作為一種真實、形象、直觀的教學手段，適合學生以形象思維為主的認知特點。我們在平時教學中離不開實驗，我們要充分創(chuàng)造讓實驗“開口說話”的機會。蘇霍姆林斯基說過：“教學最好是從實地實物的觀察入手?！睂嶒灛F(xiàn)象是化學實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結論的依據(jù)。我們在教學中要讓化學實驗現(xiàn)象更鮮明直觀，對比實驗是一個很好的方法。

1 什么是對比實驗

對比實驗法就是將某個要研究的事物同一個已經(jīng)確定知道其結果的事物作對比，以便確定某種因素的影響或者排除某種因素的影響。實施這種方法時，要將進行研究的對象分成兩個相似的組，其中一個為實驗組，另一個是對照組。然后通過實驗，即在對比中判定實驗組具有某種性質(zhì)或受某種影響。對比實驗中只要有一個因素影響要研究的問題就能比較了。下面筆者以具體化學實驗為例來談談化學實驗中常見的對比實驗的類型及相關應用。

2 對比實驗的類型

2.1 自身對比

自身對比實驗指實驗組與對照組在同一對象上進行，即不另設對照組。這是我們實驗中最常用的一種方法。自身對比方法簡便，實驗處理前的為對照組，實驗處理后的則為實驗組。比如向氫氧化鋇溶液中加入硫酸溶液這一實驗，加硫酸溶液前是對照組，加硫酸溶液后是實驗組，通過試管中前后現(xiàn)象的不同我們就能對比得出氫氧化鋇和硫酸發(fā)生反應這一結論。

化學中大部分的實驗都是典型的自身對照。例如著名的“黑面包”實驗，在100mL的燒杯中投入10克左右的白砂糖，再加入1mL水和10mL濃硫酸，用玻璃棒快速攪拌幾下，一會就見白糖變黑，慢慢蓬松，逐漸上漲開來，溢出燒杯，就像一個黑色的“面包”。白與黑的對比，10克與滿杯的對比，實驗現(xiàn)象令學生“震撼”，能很好地引起學生的興趣，激發(fā)他們探究的欲望。

利用Na2SiO3溶液的阻燃性，可設計成“燒不壞的布條”的小魔術。把布條一半浸透Na2SiO3溶液，曬干備用。課上“表演”的時候，分別從布條兩側剪下一小塊布，點燃，浸過Na2SiO3溶液的布條很難燃燒，另外一塊布條立即燃燒起來。通過同一塊布卻有兩種燃燒程度的對比，不僅激發(fā)了學生的興趣，也生動地說明了工業(yè)上用Na2SiO3溶液浸泡的產(chǎn)品既耐腐蝕又不易著火的原因。

2.2 空白對比

空白對比是在化學實驗教學中運用最多的一種對比實驗方法?？瞻讓Ρ葘嶒炛笇φ战M不做實驗處理，也就是不給予實驗條件與實驗組進行對比。值得注意的是，“空白”是相對的，也就是不給對照組處理因素是相對實驗組而言的，實際上對照組還是要做一定的處理，只是不加實驗組的處理因素，或者說相對于實驗組而言，除實驗變量外，別的處理與實驗組完全相同。通常未經(jīng)實驗因素處理的為對照組，經(jīng)實驗因素處理的為實驗組；或處于正常情況下的為對照組，未處于正常情況下的為實驗組。例如在離子反應的教學中，我們常用在NaOH溶液中先滴加酚酞，再加入鹽酸，酚酞褪色這一實驗說明NaOH溶液與HCl溶液發(fā)生了反應。但學生也會產(chǎn)生這樣的疑惑：NaOH溶液中加入鹽酸，若不反應相當于稀釋，NaOH溶液變稀，也可能使得酚酞褪色。如果我們在教學中增加一個空白實驗：取一個空試管，加入相同體積的NaOH溶液并滴加相同滴數(shù)的酚酞，然后再加入相同體積的蒸餾水作為對照組，若酚酞不變色，說明實驗組中酚酞變色是發(fā)生了酸堿中和反應。通過空白對比，排除了稀釋后堿濃度下降使得酚酞褪色這一可能性，增強了實驗結果的說服力。

有些現(xiàn)象不是很明顯的實驗，如果用空白對比來做，實驗現(xiàn)象會更明顯易見。例如“氯乙烷的消去反應”中，我們把生成氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中證明生成乙烯，但是由于反應進行的程度比較小，所以高錳酸鉀溶液不能完全褪色，學生觀察顏色變化時有困擾。如果在實驗過程中增加一個裝酸性高錳酸鉀溶液的“空白”試管，與通入生成氣體的酸性高錳酸鉀溶液進行對比。通過觀察兩支試管中酸性高錳酸鉀溶液的顏色深淺的不同，學生很容易判斷出生成的氣體具有還原性。

我們平時的自身對比實驗若設計成空白對比，往往能達到更好的實驗效果。如做趣味實驗“用蘋果片來驗證亞硝酸鈉也有氧化性”時，可在蘋果的新鮮切面上，選取距離較遠的三個點，其中兩個點分別滴上2～3滴2%亞硝酸鈉溶液和維生素C溶液（1%），另一個點空白，靜置2～3min，可觀察到在蘋果新鮮切面上，滴有亞硝酸鈉的點顏色變（氧化）得最明顯，顏色最深，滴加維生素C溶液的點顏色基本不變，而空白點在2～3min內(nèi)變色較淺。這里的空白點和滴加維生素C溶液的點都是作為對照點。其中空白點現(xiàn)象說明空氣中氧氣也具有氧化作用，但NaNO2溶液的氧化作用更強些。有了兩個對照點，就使實驗結論一目了然了。

由于空白對比實驗現(xiàn)象對比明顯清晰，在實驗教學中已越來越多地被采用。

2.3 條件對比

條件對比實驗是指雖給試驗對象施以某種實驗處理，但這種處理是用于對照的，給定的實驗處理正是為了保證實驗中實驗組與對照組相比只是少了實驗變量的影響。通常施以條件因素的為對照組，施以實驗因素的為實驗組。在“漂白粉漂白效果”的實驗中，我們可設計如下實驗：在漂白粉溶液中加入品紅，分別置于三支試管中。在第一支試管中滴加鹽酸，向第二支試管中吹氣，將第三支試管靜置[1]，分別觀察三支試管中溶液顏色變化。其中第三支試管是對照組，第一、二支試管是實驗組。本組實驗條件不同，現(xiàn)象有差異，能很直觀地說明酸性越強漂白效果越明顯。

當把顆粒大小不一（也就是不同比表面積）但相同質(zhì)量的大理石與同體積同濃度的稀硫酸在試管中分別反應時，反應的現(xiàn)象差別很大，粉狀或小顆粒狀的大理石反應明顯快得多，這組條件對比實驗說明了“大理石不能選用與稀硫酸反應來制備二氧化碳氣體”的說法是有條件的，更說明了實驗條件的不同對化學反應的影響很大。

2.4 相互對比

相互對比實驗是指不單獨設對照組，而是幾個實驗組相互對比，其中每一組既是實驗組也是其他組別的對照組，由此得出相應的實驗結論。一般在探究某種實驗因素對實驗結果的影響不明確的情況下使用。通過實驗的相互對比，確立實驗變量和反應變量的關系。例如探究鋁和銅置換反應影響因素的實驗中，常設計如下多組相互對比實驗。實驗1：未打磨的鋁片浸入氯化銅溶液中。實驗2：未打磨的鋁片浸入硫酸銅溶液中。實驗3：砂紙打磨過的鋁片浸入氯化銅溶液中。實驗4：砂紙打磨過的鋁片浸入硫酸銅溶液中。一段時間后，分別觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象的差異不僅說明鋁表面有致密的氧化膜，而且說明了氯離子對金屬及其結構有較強的破壞作用。

例如KSCN溶液檢驗Fe3+具有靈敏性的特點，但學生在實驗過程中往往體會不到?？稍O計成如下一組對比實驗：向一支試管中滴加3滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，然后加入蒸餾水至試管四分之三處，把稀釋后的溶液分別倒入另外兩支試管中，使三支試管中FeCl3溶液體積幾乎相等。其中第一支試管觀察溶液顏色近乎為無色；第二支試管中滴加NaOH溶液，沒有明顯現(xiàn)象；在第三支試管中滴加幾滴KSCN溶液，溶液立即出現(xiàn)血紅色。前兩支試管實驗現(xiàn)象的對比，很好地展示了KSCN溶液的靈敏性。

總之，對比實驗讓化學實驗現(xiàn)象更清晰可見，提高了實驗現(xiàn)象的可觀性，具有比較好的推廣價值。不同類型的對比實驗可按需配合運用，效果更佳。我們在今后的化學教學中也需要多關注實驗，多動腦筋，設計出好的實驗，使實驗成為培養(yǎng)和保持學生化學興趣的有效途徑，成為學生學習化學知識的生長點，真正發(fā)揮實驗應有的教學功能。

參考文獻：

[1]鄭胤飛.文化有根課堂有魂[M].上海：上海教育出版社，2013：68.

[2]鄧繼紅.由化學教師實驗能力大賽得到的啟示[J].化學教學，2013，（12）：27.