數(shù)字化實驗在高三化學復(fù)習課中的應(yīng)用 ——以鎂與氯化銨溶液反應(yīng)為例 朱成東

（合肥六中，安徽合肥 230000）

問題提出：

目前高三課的復(fù)習主要以重復(fù)知識點、做習題、講解習題為主，大部分學校進入高三演示實驗、學生實驗幾乎停止。筆者認為高三復(fù)習課不應(yīng)該是高一高二化學內(nèi)容的重復(fù)，更不應(yīng)該是機械的訓練為主，而是以高一高二化學知識做為基礎(chǔ)，以提升學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題為主，而此時將數(shù)字化實驗引進課堂，更能提高學生學習興趣和實驗?zāi)芰Α＝虒W目標：

1.綜合運用鹽的水解、弱電解質(zhì)電離、鎂的性質(zhì)等知識解決實際問題2.提高學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題能力

3.提高學生設(shè)計實驗、實驗探究能力教學片段1：定性分析教師：氯化銨溶液酸性、堿性還是中性？為什么？學生：氯化銨溶液溶液呈酸性，因為氯離子不水解，而銨根離子水解（銨根離子結(jié)合水電離出來的氫氧根離子生成NH3·H2O，從而使氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，使溶液呈酸性）。教師：鎂常溫下很難與冷水反應(yīng)，氯化銨溶液呈酸性，鎂與氯化銨溶液反應(yīng)嗎？學生：若溶液很稀則不反應(yīng)，若溶液濃度大，酸性較強則可以反應(yīng)生成氫氣。教師：我們以0.1mol/l的氯化銨溶液為例，我們先pH傳感器來測一溶液的pH，pH=6.12， 說明溶液呈弱酸性，能反應(yīng)嗎？為什么？學生：不可以，因為酸性太弱。學生：可以，因為溶液是酸性pH=6.12，熱水的pH值也接近6，所以可以，但反應(yīng)速率不 會太快。教師：回答可以的同學，不僅說出原因，而且與熱水的pH做對比來證明自己的觀點，說明 思路開闊，值得表揚和學習，能不能反應(yīng)，我們來實驗一下。演示實驗：先將大約10cm長、用砂紙打磨好的鎂條分成四段同時放入試管中，再取大約 10ml0.1mol/l的氯化銨溶液于試管中，請同學們觀察現(xiàn)象。學生：有大量氣泡產(chǎn)生，說明可以反應(yīng)，且反應(yīng)速率較快。教師：對這個實驗結(jié)果滿意嗎？對此還有什么疑問嗎？學生：反應(yīng)可以理解，畢竟溶液呈酸性。我想知道反應(yīng)后溶液的pH是多少？教師：那我們請同學們再來預(yù)測一下反應(yīng)后溶液的酸堿性？學生：溶液pH逐漸增大，接近7，反應(yīng)變慢。教師：為什么？學生：因為鎂于pH=7的水不反應(yīng)，所以當接近7時反應(yīng)變慢。教師：鎂與0.1mol/l的氯化銨溶液反應(yīng)過程中pH是怎么變化的呢，我們用pH傳感器來測實驗中pH的變化。教學片段2：曲線圖分析實驗：將pH傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連，數(shù)據(jù)采集器再與計算機相連，打開LoggerPro3（軟件）。將用砂紙打磨好的鎂條（15cm）分成四段同時放入小燒杯中，再取25ml0.1mol/l的氯化銨溶液倒入小燒杯中，采集數(shù)據(jù)如下圖：教師：請同學們思考，對此實驗現(xiàn)象及結(jié)果有何疑問？學生1：為什么剛開始pH變化較大，后pH變化較慢？學生2：鎂與pH=7的水都難反應(yīng)，為什么溶液pH大于7，反應(yīng)還沒有停止？難道在鎂在 堿性條件下也能反應(yīng)嗎？學生3：pH在9到10之間時，仍有大量氣泡冒出，為什么？學生4：溶液呈堿性，溶液中有銨根離子，是否有氨氣逸出？學生5：生成的氣體是不是氫氣？……

教師：我們先來解決第4、5個問題，用實驗方法就可以，怎么做呢？學生：用濕潤的石蕊試紙放在燒杯口，觀察是否變藍；收集一試管氣體，點燃，能否有爆鳴 聲。實驗：用濕潤的石蕊試紙放在燒杯口，現(xiàn)象變藍，說明有氨氣生成變逸出；收集一試管氣體， 點燃，有爆鳴聲，說明是氫氣。教師：我們請同學們思考第一個問題，為什么剛開始pH變化較大，后pH變化較慢？請?zhí)?出自己合理的解釋。學生：銨根離子水解呈酸性，剛開始溶液氫離子濃度大，加入鎂，消耗氫離子，使平衡右移，但根據(jù)“勒夏特列原理”，只能減弱不能抵消，所以使溶液pH增大；后來溶液pH變化較慢，那是因為到pH大約是9時，此時應(yīng)該是氯化銨與氨水的緩沖溶液，再者生成的氨水有一部分揮發(fā)了，也使溶液pH變化較小，還有可能是溶液已經(jīng)是堿性，pH變化就像是酸堿中和滴定一樣，在中間這一段pH=7附近變化較快，后來即使是堿性增強其pH變化也小。教師：我們同學分析的很有道理，我也同意他的觀點，那對于問題2、3同學們有什么樣的 想法，和我們大家一起來分享一下？學生：在堿性條件下，仍能有大量氫氣生成，說明鎂與溶液反應(yīng)與酸堿性無關(guān)，但與pH=7 的水不反應(yīng)，說明與銨根離子或與氯離子有關(guān)。教師追問：你的推理很好，那接下來如何設(shè)計實驗證明此觀點呢？學生：對于氯離子，我們可以用氯化鈉溶液中加入鎂條，觀察現(xiàn)象，若有大量氣泡產(chǎn)生，則 說明氯離子對此反應(yīng)有促進作用，若無明顯現(xiàn)象，則無作用。教師：這個方案很好，那銨根離子起到的作用是什么，目前有三種觀點，觀點1：氫氧化鎂為中強堿，而氨水為弱堿，鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂與氫氣，但氫氧化鎂難溶于水，附著在鎂條的表面，阻止了反應(yīng)的進行，加入氯化銨溶液，鎂與水生成的氫氧化鎂與銨根離子反應(yīng)生成氨水，從而使平衡右移；觀點2：氨根離子直接氧化鎂生成氫氣與氨氣；觀點3：兩者都有。那我們課下思考，怎么設(shè)計實驗方案來證明是哪種觀點呢。教學反思：

本節(jié)課用pH傳感器“時時檢測”鎂與氯化銨溶液pH的變化引入課堂，用曲線表征打破學生已有的認識，引發(fā)學生的思考，引導學生尊重客觀實驗事實，再帶領(lǐng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、設(shè)計實驗方案解決問題為亮點，使學生樂于參于，充分調(diào)動了學生的極積性，給相對死板的高三復(fù)習課帶來一絲激情。學生極積思考，使其知識得到綜合，思維得到鍛煉，能力得到提升。課下學生提供的方案，更能反映出本節(jié)課激發(fā)了學生的學習興趣，樂于