用实验解决化学问题 让意外生成价值

杭伟华

摘要：从课堂教学中Fe2+与Fe3+相互转化的实验所遇到的意外出发展开实验探究。探究中注重实验方案的设计与能力的培养，巧妙借助新型实验手段——数字化实验突破实验教学的难点，发现Fe2+与Fe3+的转化可用H2O2作氧化剂，但要注意量的控制，从而进一步理解认识到氧化还原反应的一些转化规律。

关键词：课堂意外；实验探究；数字化实验；Fe2+与Fe3+转化

文章编号：1005–6629（2016）6–0046–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

在真实的化学课堂上，特别是在实验教学中，常会遇到意外，比如演示实验没有出现预期的现象。面对意外，我们应该怎么办？这或许是每一位化学教师日常教学中都会遇到的问题。

著名化学家傅鹰先生曾经说过：“化学是实验的科学，只有实验才是最高法庭”、“不做研究就只能达到似懂而不可能达到真懂的地步”。在化学教学中，笔者谨记傅老的教导，坚持用实验研究去解决化学问题。

1 问题的提出

江苏教育出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书·化学1》专题3第二单元“铁、铜的获取与应用”的教学中，笔者安排了关于Fe2+与Fe3+相互转化的实验。取2mL 0.1 mol/L FeSO4溶液，向其中滴加2滴0.5 mol/L KSCN溶液，再加入2滴5% H2O2溶液，观察实验现象。对于该实验，笔者预设的现象是出现血红色，然而却出现了意外：在分组实验中，有些小组观察到溶液出现了血红色；有些小组观察到溶液出现血红色但又马上褪去；有些小组实验中观察到有气泡生成。

一石激起千层浪，学生纷纷被意外现象所吸引，都在讨论出现意外现象的原因。面对这样的场景，作为教师，应该怎么办呢？

教材安排此实验的目的是要求学生通过实验掌握Fe2+与Fe3+的不同性质，特别是Fe3+遇KSCN溶液显血红色的特性、Fe2+的还原性，进而深入理解氧化还原反应原理，但学生分组实验中的意外现象打破了原有的预设。对于这样的意外，笔者没有置之不理，而是及时抓住了“意外”，设计了探究活动，使其产生了更大的教学价值。

2 实验探究

2.1 探究血红色褪去的原因

提出问题：为什么有些组加入H2O2溶液后血红色出现又褪去，有些组血红色不褪呢？

猜想假设：学生讨论发现，不同现象是由H2O2溶液的用量造成的，加3滴以上5% H2O2溶液的小组在实验中均看到“血红色出现又褪去”的现象。基于此，学生提出了如下假设，假设1：H2O2与SCN-发生反应；假设2：H2O2与Fe3+发生反应；假设3：H2O2与SCN-、Fe3+均发生反应。

实验方案：将血红色褪去的溶液平均分成两份于两支试管中，试管编号为①号、②号。往①号试管滴加2滴0.5 mol·L-1 KSCN溶液，往②号试管滴加2滴0.1 mol·L-1 Fe2（SO4）3溶液，观察现象。

实验现象：①号试管出现血红色，②号试管无明显变化。

实验结论：1. H2O2与SCN-发生反应，从而使血红色褪去；2. Fe2+优先与H2O2反应；3.不同组的不同现象是由H2O2的量不同引起的。

2.2 探究H2O2与SCN-反应的原理

提出问题：引导学生根据SCN-中硫元素的价态，预测SCN-的性质，分析H2O2溶液与SCN-发生反应的原理，并设计实验证明。

实验方案：

（1）取2mL 5% H2O2与2mL 0.5 mol·L-1 KSCN混合液于1号试管，观察是否产生淡黄色浑浊。

（2）取2mL 5% H2O2与2mL 0.5 mol·L-1 KSCN混合液于2号试管，借助数字化实验仪器，利用二氧化硫传感器检测（考虑到SO2的生成量很少，常规实验手段无法检测）。

（3）取2mL 5% H2O2与2mL 0.5 mol·L-1 KSCN混合液于3号试管，滴加少许BaCl2溶液，观察是否有白色浑浊。

实验现象：1号试管未出现淡黄色浑浊；2号试管检测到SO2的生成（见图1）；3号试管出现了白色浑浊。

2.3 探究生成气体的成分

提出问题：Fe2+与Fe3+转化实验中的部分小组同学观察到的气体到底是什么呢？请结合初中化学知识对H2O2的性质作认识思考，并设计实验证明所预测的产物。

实验方案：

分别取5mL 5%的H2O2溶液于两支试管，编号为1号、2号。往1号试管中滴加3滴0.3 mol·L-1 K2SO4溶液，往2号试管中滴加3滴0.1 mol·L-1 Fe2（SO4）3溶液，利用氧气传感器检测（考虑到所产生O2的浓度不大，借用数字化实验仪器O2传感器检测）。

实验现象：1号试管未检测到新产生的O2（见图2）；2号试管检测到新产生的O2（见图3）。

实验结论：Fe3+能催化H2O2的分解，所产生的气体中有O2。

2.4 补充探究

学生课后在“探究H2O2与SCN-反应的原理”的实验1号试管中意外地发现了淡黄色浑浊。淡黄色浑浊是怎么生成的，是SCN-被H2O2氧化所致，还是SCN-被空气中氧气氧化所致呢？学生补充了一个探究实验：取2mL 0.5 mol·L-1 KSCN于试管中，敞口放置相同的时间，观察现象。结果是未出现浑浊，说明淡黄色浑浊是SCN-被H2O2氧化生成S所致。

3 探究的价值

笔者认为本课的4组探究不仅解释了意外现象，更是产生了一定的教学价值。

（1）知识方面：理解了Fe2+与Fe3+的转化可用H2O2作氧化剂，但要注意量的控制；认识到氧化还原反应的优先转化规律。

（2）方法方面：学会了控制变量和对比研究的实验方法；掌握了实验研究的基本流程：提出问题——猜想假设——实验探究——结论与解释。

（3）情感方面：培养了学生的研究意识，引导学生用实验分析意外现象，解决化学问题；感受到先进实验手段在化学学习中的应用。

最后，借用傅鹰先生的话与各位同行共勉：提出一个机理来解释一种现象并不困难，困难的是如何以实验证明它是正确的，而且是唯一正确的。

参考文献：

[1]浙江省基础教育课程改革专业指导委员会.浙江省普通高中学科教学指导意见（2012版）[M].杭州：浙江省教育厅.

[2]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学1[M].南京：江苏教育出版社，2012.

[3]夏梅芳，严西平.基于数字化实验的化学探究教学案例[J].化学教学，2013，（3）：60～61.

[4]严西平，钱蕙.初中化学数字化实验的探索[J].化学教学，2013，（12）：49～50.

[5]荣凤娜.利用手持技术探究“气体摩尔体积实验”[J].化学教学，2015，（9）：48～51.