高中化学探究性实验研究

高中化学探究性实验研究第1页（共12页）高中化学探究性实验研究松阳一中傅国强摘要：本文通过对高中化学的探究性实验的研究，充分阐述了探究性实验的教学价值和教学思路，结合实例研究了探究性实验教学活动方式，对实施结果给出了初步的评价，为化学教学中以实验为载体培养学生的创新能力提供了可行的方法和程序。探究活动从探究物质的方法、实验条件、实验装置、实验方法、微型实验，以及生活中的实验等方面进行了一系列的探究。对如何通过探究性化学实验来锻炼学生的实验技能、培养学生的自主探究、自主创新能力和完善学生的思维品质进行了初步尝试。此外，本文还研究并整理了高中所有的演示实验，学生实验，生活实验和趣味性实验等，并对以验证性为主的传统性实验内容进行了调整和充实，将实验的微型化、系列化与趣味性、综合性、研究性融为一体，着力培养学生良好的创新意识、环保意识、资源意识和安全意识等，形成了以学生自拟实验方案的启发性、探讨性为主的新的实验内容体系。关键词：探究性实验研究创新

一、探究实验的概念及其指导思想探究性实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系等的一种实验。其特征是实验在前结论在后，一般在中学阶段是由教师给出实验课题，提供实验器材，提出实验要求，让学生自己根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去干扰或扰动研究对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果，从而发现“新”的化学现象，总结出他们原来并不知道其规律性认识的实验。探究实验，就是创设一个良好的问题情境，引起学生认知结构上不平衡，造成学生心理上的悬念，从而唤起学生的求知愿望，激发起学生的学习兴趣。而要达到这种目的，就要求探究实验设计首先要足够“新颖”。正是这种“新颖”的刺激，才会激发学生对探索的兴趣，才能引起学生探索的欲望，才使得它与主体原有的“定势”相矛盾、相对立，才能产生认识上的不协调和冲突。例如，在讲高一化学《Cl2的性质》一节时，可以设计“新制氯水中各成分的检验”的实验，要求学生自己设计方案、步骤，观察现象，得出结论。又如在讲到NH3极易溶于水时，要求学生利用所学化学知识，结合物理知识（虹吸）设计一个“永久喷泉”的实验。这比教材上的实验新颖得多。简言之，探究实验的设计指导思想应该是新颖、适度。二、高中化学探究性实验的设计探究物质性质实验一：由氯气溶于水形成氯水，探究氯水的成分和性质，推测可能的化学反应。①观察氯水的颜色，小心闻其气味。

推测1：氯水中含有Cl2分子。

实验：将氯水滴入KI-淀粉溶液中，出现特殊的蓝色。（教师提示：有I2析出）

②用PH试纸或蓝色石蕊试纸测氯水的酸碱性。

推测2：氯水呈酸性可能有盐酸生成。

实验：在氯水中滴加AgNO3溶液，析出白色沉淀。再滴入数滴稀HNO3，白色沉淀不溶解。

③发现蓝色石蕊试纸在氯水中先变红后变白。

推测3：氯水可能有漂白作用，氯水具有氧化性。

实验：a.将红色布条投入干燥的氯气中，无明显变化；氯水滴在红色布条上，布条褪色。b.将氯水慢慢滴入少量含酚酞的NaOH溶液中至pH≤7，溶液褪色；上述溶液中反滴NaOH至过量，溶液不变红。说明氯水的漂白是氧化作用。按氯水的组成和已有HCl生成的事实推测，有可能生成了具有氧化性的HClO。

④日光照射盛满氯水的倒置的圆底烧瓶，有气体生成。

推测4：HClO在光照条件下分解，放出难溶于水的O2。

实验：取漂白粉[Ca(ClO)2]或其它次氯酸盐适量，加稀盐酸，生成HClO溶液。继而做光照实验，与氯水比较。氯水加入NaOH溶液，做漂白性试验。

结论：氯水中含Cl2分子，具有氧化性；氯气溶于水发生化学反应，生成HCl和HClO。实验二：探究铝与弱碱的反应情况及产物。铝能和NaOH等强碱反应生成H2和AlO2—，那么铝与弱碱的反应情况及产物又如何呢？操作1：铝与浓氨水的反应①纯净的铝片与浓氨水发生反应，刚开始有较多气泡产生，用排水法收集气体，经检验为H2。②取少量澄清溶液，逐滴加入1mol/LNaOH，无现象。③另取少量澄清溶液，逐滴加1：5的硫酸，溶液由无色逐渐转为白色絮状沉淀，继续滴加沉淀消失，溶液变澄清。探究实验方法如乙烯制取实验改进，针对乙烯制取实验中存在产生乙烯的温度较难控制；制取过程中存在副反应，使得到的乙烯纯度不高；实验较费时，效果也不够理想等问题，我们做了一些有关反应机理的探究，从反应机理分析可知：浓硫酸的催化作用主要表现在提供质子（H+），而质子的提供物有很多，具有较强酸性的物质基本上都可担当此任，如五氧化二磷甚至比浓硫酸的脱水性还要强。因此我们根据以上研究思路进行了替代物的寻找工作。通过许多次实验探索，发现用五氧化二磷代替浓硫酸具有意想不到的效果。实验六：乙烯制取实验在一圆底烧瓶内放入3－5g五氧化二磷，分液漏斗中盛约15mL无水乙醇。开始进行实验时滴入无水乙醇6－8mL，同时用酒精灯加热至80－90℃之间，这时可发现有较多乙烯生成，经实验检验其乙烯纯度很高。如果温度超过90℃时，反应会十分剧烈，此时可移去酒精灯，并滴加乙醇，使温度迅速降至80－90℃。

此实验设计经反复检验具有稳定性和可靠性。由于该改进实验反应温度较低（80℃左右），所以不会出现炭化现象，副反应少，自始至终产生的乙烯很纯，且乙烯气量大，试管内的水溶液不会出现倒流现象；在做乙烯的性质实验时现象明显，点火时，火焰长且明亮，且无熄灭现象。探究微型实验微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。实验七：氯气的性质实验。取6孔井穴板按右图Ⅲ所示向第一孔穴中加入高锰酸钾固体（垫上锡箔防氧化）、5ml针筒中吸入浓盐酸用来制取氯气，第二孔穴中放入鲜花、第三孔穴中加入浓硫酸溶液用于干燥气体、第四孔穴中放入干花、第五孔穴中加入较稀的溴化钠溶液、第六孔穴中加入较稀的碘化钾溶液、最后接尾气吸收装置，然后将各孔穴连接好。实验时将5ml小针筒中的浓盐酸压入井穴中，观察鲜花、干花的颜色变化和溴化钠溶液、碘化钾溶液的颜色变化。实验八：实验室制取硫化氢气体及其性质。同理，如图Ⅳ所示实验室制取硫化氢气体及其性质的实验，也会造成硫化氢气体外逸会危及师生的健康。因此，我用如右图所示的微型实验装置来做实验，由于试剂用量少，因而污染少，而现象却很明显。我们还可以利用微型实验开辟第二课堂，在现有条件下，利用周边的物品，自行设计一些装置。例如，学习碘的性质时，让学生做肉肠、馒头、米饭中淀粉的检测。用带一胶盖的小瓶，内放入半个大米粒大小的碘粒，利用碘升华的物理性质及碘遇淀粉变蓝的特性，使学生感受到生活中存在的化学，对化学产生浓厚的兴趣。探究生活中的实验化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。实验九：摄影中的化学变化。摄影术中利用了许多化学反应，如卤化银的光分解：AgNO3(aq)+NaCl(aq)==AgCl(s)↓＋NaNO3(aq)2AgCl(s)==2Ag(s)+Cl2(g)实验步骤及现象：制作一张照片：在一支大试管中，将10mL10％的AgNO3溶液和10mL饱和食盐水混合，制成白色的氯化银沉淀。在生成沉淀处，立即在试管外壁裹上一张摄影底片。放在充足的阳光下晒二小时。取下底片，可以看到底片在试管壁上留下黑白相间的影像，因为光使底片透光部分下的氯化银分解产生了黑色的银，而底片不透光部分下的氯化银仍为白色。三、高中化学探究性实验的内容设计（详见表1、表2、表3、表4）1.基本概念、基本理论（见表1）表1基本概念、基本理论实验内容探究活动实验目的比较电解质溶液的导电能力探究相同条件下盐酸、乙酸、氢氧化钠、氯化钠溶液和氨水的导电性。了解不同电解质的水溶液的导电能力。硫酸铜与氯化钠、硫酸钡等溶液的离子反应探究实验变化及其产物了解电解质溶液相互发生反应时的离子反应。铝与盐酸，氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应探究反应中的能量变化了解化学反应中有能量的变化金属及其化合物的焰色反应探究实验现象了解不同金属或它们的化合物在灼烧时，都会使火焰呈现特殊的颜色。配置500ml0.4mol/LNaCl溶液探究实验方法和步骤学习配置一定溶质物质的量浓度的方法酸碱中和滴定探究实验方法和现象掌握中和滴定方法、步骤以及用已知的酸（碱）测定未知的碱（酸）碘升华实验探究实验现象了解升华的本质及碘的重要物理性质碘与淀粉反应实验探究实验现象了解显色反应及碘的重要物理性质乙烯与液溴的加成反应探究实验原理和现象了解加成反应的概念和反应机理酯化反应探究实验条件、装置、反应原理和实验现象掌握酯化反应的实质和反应条件水解反应探究实验条件和实验现象了解酯类水解的条件2.元素、化合物（见表2）表2元素、化合物实验名称探究活动实验目的钠的物理和化学性质实验探究金属钠与水、空气反应，极其产物掌握金属钠的物理性质和化学性质。过氧化钠与水的反应探究实验现象了解过氧化钠与水反应的产物及能量变化。碳酸钠、碳酸氢钠粉末与过量稀盐酸的反应探究实验现象比较碳酸钠、碳酸氢钠和过量盐酸反应的速度大小及反应放出的二氧化碳气体的多少。碳酸氢钠的热分解探究实验现象比较碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性大小。钾的物理化学性质实验探究金属钾与水、空气反应极其产物。掌握金属钾的性质。氯气与金属铜的反应探究实验现象及产物掌握氯气与金属铜的反应氢气在氯气中燃烧探究实验现象了解氢气与氯气反应的现象和条件氢气与氯气的混合爆炸实验探究实验现象了解氢气和氯气的光化学反应氯水的漂白性实验探究干燥和湿润的氯气的漂白作用的比较掌握干燥的氯气和氯水是否均有漂白作用氯气的实验室制法探究氯气的实验室制备、收集和尾气处理方法掌握实验室制备氯气的方法，及氯气的性质Cl-的检验探究实验现象了解Cl-的检验方法卤素单质的物理性质探究卤素单质的物理性质了解卤素单质的物理性质及其保存方法氯、溴、碘之间的置换反应探究实验现象掌握卤素单质的氧化性强弱Cl-、Br-、I-的检验探究实验现象掌握卤素离子的检验方法金属镁与水的反应探究实验方法和现象了解镁与水反应的条件及现象镁和铝金属性的比较探究实验现象镁和铝的金属性强弱氢氧化铝的两性实验探究实验现象了解氢氧化铝的两性钠与氯气反应探究实验现象了解钠与氯气的反应现象及产物SO2与水的反应探究实验现象了解SO2的实验室制法和性质SO2的漂白性实验探究实验现象及其本质了解SO2的漂白作用和机理浓硫酸吸水性和脱水性实验探究实验现象了解浓硫酸的重要性质浓硫酸与铜的反应探究实验现象了解浓硫酸的氧化作用SO42-的检验探究实验现象了解硫酸根离子的检验方法。红磷与白磷的转变实验探究实验方法和现象了解白磷和红磷的物理化学性质及其相互转变氨与水的喷泉实验探究实验原理、方法和现象了解氨的物理化学性质及溶解性氨与氯化氢的反应探究实验了解氨的碱性氯化铵晶体的热分解探究实验现象了解氯化铵的热稳定性氨的实验室制法探究实验原理、方法和现象掌握制取氨气的反应原理和常用实验室制法硝酸与铜片的反应探究不同浓度的硝酸反应现象掌握浓、稀硝酸的氧化性强弱盐酸、醋酸和大理石反应探究反应速度，现象掌握不同化学反应具有不同的反应速率盐酸与大理石反应探究实验现象掌握浓度对化学反应速率的影响双氧水与二氧化锰反应探究实验现象掌握催化剂对化学反应速率的影响FeCl3与KSCN的反应探究不同反应物浓度下的实验现象掌握浓度对化学平衡的影响NO2和N2O4转变实验探究不同温度下的实验现象掌握温度对化学平衡的影响盐类水解实验探究实验现象掌握盐溶液的酸碱性及原因铝的燃烧实验探究实验方法现象了解铝与氧气的反应现象镁和铝与NaOH的反应探究实验现象了解镁和铝与强碱反应的现象和产物镁条与CO2的反应探究实验现象了解镁与CO2反应现象铝热反应探究实验装置、原理和实验现象掌握铝热反应的实验原理方法Al(OH)3的制取探究实验方法,现象掌握氢氧化铝的制取,分解和具有两性的性质Fe与Cl2的反应探究实验现象和产物了解Fe能在Cl2中燃烧Fe与热水的反应探究实验装置和现象了解Fe能与水在高温下反应Fe(OH)3的制取探究实验条件和现象了解Fe(OH)3的制取Fe(OH)2的制取探究实验条件和现象了解Fe(OH)2的制取,及其性质Fe3+和Fe2+的检验探究实验现象了解Fe3+和Fe2+的检验，及Fe3+的检验CH4与KMnO4反应探究实验现象了解甲烷和酸性高锰酸钾能否反应CH4与Cl2反应探究实验方法、装置和实验现象掌握甲烷与氯气在不同条件下取代反应得到不同的产物乙烯的实验室制取探究实验方法、装置和实验现象掌握乙烯的实验室制法，收集和物理性质乙烯与溴水的反应探究实验想象掌握乙烯的加成反应乙烯的燃烧实验探究实验现象掌握乙烯燃烧的现象乙烯与酸性高锰酸钾的反应探究实验现象了解乙烯被高锰酸钾氧化乙炔的实验室制法探究实验方法和装置及现象了解乙炔的实验室制法乙炔的燃烧实验探究实验现象了解比较乙炔和乙烯燃烧的不同乙炔与酸性高锰酸钾反应探究实验现象了解不饱和烃能被酸性高锰酸钾氧化乙炔与液溴的加成反应探究实验原理和现象了解乙炔的加成反应苯和苯的同系物与酸性高锰酸钾的反应探究实验原理和现象了解苯及苯的同系物能否被酸性高锰酸钾氧化石油分馏实验探究实验原理和产物了解石油的成分和一些性质溴乙烷与氢氧化钠反应探究实验原理和产物了解卤代烃的取代反应乙醇与金属钠反应探究实验装置和原理及产物了解乙醇中—OH的活泼性苯酚的溶解性和酸性探究实验现象了解常温下苯酚的溶解性和酸性苯酚与碳酸的酸性比较探究实验现象掌握苯酚与碳酸的酸性强弱苯酚与溴水反应探究实验原理和产物掌握苯酚和溴水发生取代反应的条件苯酚与FeCl3反应探究实验现象掌握苯酚与FeCl3的显色的反应银镜反应探究实验步骤和实验现象认识和掌握银镜反应原理乙酸和碳酸钠反应探究实验现象了解乙酸和碳酸的酸性强弱乙酸的酯化反应探究实验条件、装置、反应原理和实验现象了解酯化反应葡萄糖的银镜反应探究实验原理和现象了解葡萄糖分子结构中含有醛基，能发生银镜反应蔗糖水解探究实验原理和现象了解蔗糖的水解反应淀粉水解探究实验原理和现象了解淀粉的水解反应纤维素水解探究实验原理和现象了解纤维素的水解反应蛋白质的盐析探究实验现象了解蛋白质的盐析过程蛋白质的变性探究实验现象了解蛋白质在加热或重金属盐时表现出来的性质颜色反应探究实验现象了解蛋白质的颜色反应高分子化合物的溶解性比较探究实验方法和现象了解不同结构的高分子化合物溶解性的比较3.生活中的实验（见表3）表3生活中的实验实验名称探究活动实验目的检验含碘食盐中的碘探究实验方法了解食盐中碘的存在形式测定雨水中的PH值探究实验方法了解酸雨PH值的测定分子模型的制作探究实验方法通过实验加深对分子的几何构型的理解改变花的颜色探究实验原理和方法使学生初步了解植物内含有与常用的酸碱指示剂相似的物质水果电池探究实验原理及方法进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的几大要素自制烷烃的分子模型探究实验方法巩固对有机物空间结构的认识和理解引起烷烃同分异构现象的原因催熟水果探究实验原理了解乙烯对果实具有催熟作用巧除水垢探究实验现象明确食用醋的主要成分和使用价值自制甜酒酿探究实验原理了解发酵法制乙醇的简单过程织物纤维的鉴别探究实验原理和现象进一步了解动物天然纤维和合成纤维在组成、性质上的一些差异4.趣味实验（见表4）表4趣味实验实验名称探究活动实验目的指纹检查探究实验原理和实验现象了解指纹出现的实验原理滴水生烟探究实验方法了解反应的现象自制指示剂探究实验方法和实验现象提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望吹气生火探究实验方法和现象了解吹气生火的原理火龙写字探究实验方法和现象提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望变色液探究实验方法和现象激发学习兴趣，巩固所学知识喷雾做画探究实验方法和现象激发学习兴趣，巩固所学知识番茄电池探究实验方法和现象提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望可燃的果胶探究实验方法和现象激发学习兴趣，巩固所学知识四、结束语一年来，在全体研究人员共同的努力下，对高中化学实验做了大量的探究工作。从中不仅改进和摸索出了很多较好的实验方法、教学方法，并已在全校推广。更重要的是实验操作方式上发生了改变，在鼓励学生参与、强调实验过程、突出开放的教学情境中，促使学生积极融入，主动探究，联系实际解决问题，帮助学生走出封闭的教室，在实践中形成科学的世界观和人生观。这是化学教学中实施素质教育和