對比實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用

化學(xué)概念是中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分。由于化學(xué)概念抽象難懂，學(xué)生在學(xué)習(xí)中往往存在困難和認(rèn)識障礙。如高中化學(xué)必修1教材中的一些有關(guān)物質(zhì)分類與化學(xué)反應(yīng)的概念，如膠體、離子反應(yīng)、電解質(zhì)、兩性氧化物等。如何根據(jù)這些化學(xué)概念的特點(diǎn)，發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)在概念教學(xué)中的作用是值得探討的重要課題。一、膠體概念教學(xué)中的對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計膠體的知識與學(xué)生以前所學(xué)的化學(xué)知識有所不同，它研究的是物質(zhì)的聚焦?fàn)顟B(tài)表現(xiàn)出來的性質(zhì)。對膠體知識的學(xué)習(xí)拓寬了學(xué)生研究物質(zhì)、觀察物質(zhì)的新視角。學(xué)生在學(xué)習(xí)膠體的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些模糊的認(rèn)識，可以采取對比實(shí)驗(yàn)的方法來幫助學(xué)生澄清對膠體知識的模糊認(rèn)識。如果直接利用教材中的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，不能很好地幫助學(xué)生理解膠體概念的實(shí)質(zhì)?？紤]到學(xué)生在初中已具備的知識，可以設(shè)計三組對比實(shí)驗(yàn)，即硫酸銅溶液和硫酸銅酒精膠體、氫氧化鐵沉淀和氫氧化鐵膠體、渾濁的泥水和靜置后的泥水。分別對這三組分散系做丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象并進(jìn)行對比（見表1）。表1同一物質(zhì)的不同分散狀態(tài)及其性質(zhì)的對比通過上述對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在觀察、對比的過程中不僅學(xué)習(xí)膠體具有丁達(dá)爾效應(yīng)這個特性，而且可認(rèn)識到硫酸銅分散在水中可以溶液狀態(tài)存在，而分散在酒精中形成膠體；還有氫氧化鐵分散在水中既可以膠體狀態(tài)存在，也可以濁液狀態(tài)存在。這一系列的實(shí)驗(yàn)之后，學(xué)生便會很清楚的認(rèn)識到膠體不是一種特殊的物質(zhì)。相同的物質(zhì)分散在不同的分散介質(zhì)中，便會得到不同的分散體系。當(dāng)分散體系中的分散質(zhì)顆粒大小符合一定的條件時便形成了膠體。至此，學(xué)生對“膠體是物質(zhì)的一種分散狀態(tài)”會有進(jìn)一步的理解。二、電解質(zhì)概念學(xué)習(xí)中的對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計電解質(zhì)是指在溶于水或熔融條件下能夠電離出自由移動的離子、具有導(dǎo)電性的一類化合物。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，容易出現(xiàn)以下問題：①只關(guān)注電解質(zhì)導(dǎo)電的性質(zhì)，而忽視了電解質(zhì)的物質(zhì)分類，即屬于化合物。②對于導(dǎo)電的條件認(rèn)識不清，即水溶液或是熔融狀態(tài)，只需滿足其中之一。③對于導(dǎo)電的本質(zhì)理解不到位，即物質(zhì)本身電離，能夠?qū)щ姟＂苠e誤的認(rèn)為難溶物一定不屬于電解質(zhì)。為幫助學(xué)生準(zhǔn)確掌握電解質(zhì)的概念，可以設(shè)計對比實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生的理解。實(shí)驗(yàn)方案：準(zhǔn)備5種物質(zhì)，即NaCl(s)、蔗糖、Cu、（一集氣瓶）、(s)，各取適量加入到200mL純水中（取150mL純水倒入盛有氣體的集氣瓶中），得到5種混合物，取一支燈泡與電源連接成一回路，檢測各混合物的導(dǎo)電性，并進(jìn)行對比（見表2）。表2不同物質(zhì)溶于水后的導(dǎo)電性對比通過這個實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以觀察到能夠使燈泡亮的是1、4、5。從而得出結(jié)論：1、5屬于電解質(zhì)；2、4屬于非電解質(zhì)；3既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)。將這5組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比分析：①1和3對比，這組對比實(shí)驗(yàn)討論的是電解質(zhì)的物質(zhì)分類，即化合物。金屬Cu雖然本身可以導(dǎo)電，但是它屬于單質(zhì)，因此不屬于電解質(zhì)，也不屬于非電解質(zhì)。②1和2對比，蔗糖溶液不能夠?qū)щ姡且驗(yàn)檎崽窃谒惺且苑肿有问酱嬖诘?，不能夠電離出自由移動的離子，故其屬于非電解質(zhì)。綜上所述，由于電解質(zhì)這一概念的關(guān)鍵詞很多，學(xué)生必須深入而全面的理解才能夠完全掌握。設(shè)計這樣的對比實(shí)驗(yàn)，形象而深入地對電解質(zhì)概念進(jìn)行剖析，可以更好地幫助學(xué)生理解和掌握。三、離子反應(yīng)概念學(xué)習(xí)中的對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計離子反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)的核心概念之一。對離子反應(yīng)概念的教學(xué)重點(diǎn)在于幫助學(xué)生從微觀粒子在水溶液中的相互作用的角度來認(rèn)識離子反應(yīng)。由于概念理論性強(qiáng)，較為抽象，易感到困難和枯燥，因此可以設(shè)計對比實(shí)驗(yàn)（見表3），從學(xué)生熟悉的復(fù)分解反應(yīng)和酸堿中和反應(yīng)入手，引導(dǎo)學(xué)生從微觀粒子的角度分析化學(xué)變化，從而更容易地認(rèn)識離子反應(yīng)的概念。表3離子反應(yīng)對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計設(shè)計的上述兩組對比實(shí)驗(yàn)，分別是學(xué)生熟知的復(fù)分解反應(yīng)和酸堿中和反應(yīng)。第一組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以根據(jù)已有知識判斷出實(shí)驗(yàn)①無明顯現(xiàn)象，判斷為不反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)③是不同的兩個化學(xué)反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻是一樣的，都出現(xiàn)藍(lán)色絮狀沉淀。接下來老師可帶領(lǐng)學(xué)生按照表4的思路對這3個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，促使學(xué)生逐步形成從微觀粒子之間相互作用的角度認(rèn)識離子反應(yīng)的本質(zhì)。第二組實(shí)驗(yàn)可以訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立分析問題的能力，進(jìn)一步鞏固微觀的視角。表4離子反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)以上的對比實(shí)驗(yàn)是以教師引導(dǎo)學(xué)生分析的探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計為主線，很大程度上培養(yǎng)了學(xué)生分析問題的能力。然而上述實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯且抽象思維容量很大，這對于大多數(shù)的高一學(xué)生有一定的難度。下面介紹一種對比實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生可通過觀察明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來討論離子反應(yīng)實(shí)質(zhì)和過程。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，分液漏斗中盛有(10%)，試管中盛有飽和溶液。實(shí)驗(yàn)過程見下頁表5。圖1離子反應(yīng)演示儀表5離子反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生通過觀察明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合自身已有認(rèn)知，逐步形成微觀的視角來分析電解質(zhì)溶液之間的化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。四、兩性氧化物、兩性氫氧化物概念學(xué)習(xí)中的對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計在“幾種重要的金屬化合物”這一節(jié)中，涉及了鈉、鋁、鐵、銅四種重要金屬的化合物的性質(zhì)。在學(xué)習(xí)“鋁的重要化合物”時，物質(zhì)的“兩性”與一般的金屬化合物性質(zhì)規(guī)律有所差異。因此在兩性氧化物、兩性氫氧化物的概念教學(xué)過程中，需要采取有效教學(xué)手段，才能很好地發(fā)展學(xué)生認(rèn)知，完善學(xué)生對元素化合物性質(zhì)的認(rèn)識。對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計見表6。表6兩性氫氧化物對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計這樣的對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以觀察到中加入少量硫酸，沉淀溶解，加入氫氧化鈉，沉淀不溶解；中加入硫酸和氫氧化鈉溶液，都出現(xiàn)沉淀溶解的現(xiàn)象。明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和鮮明的對比結(jié)果可以刺激學(xué)生感官，更加深刻地理解兩性的含義，即既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)。學(xué)生可以認(rèn)識到同類化合物性質(zhì)的普遍規(guī)律性和特殊性是同時存在的，這為之后非金屬及其化合物的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。綜上所述，在高中化學(xué)教學(xué)過程中合理地運(yùn)用對比實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生準(zhǔn)確并且全