网站首页  词典首页

请输入您要查询的论文：

　

标题 初中化学定量实验习题教学研究
范文 闵刚+李少坤
摘要：为了提高化学定量实验教学效果，提升学生的思维能力和综合实验设计能力，从建立定量实验研究模型、归纳常见的定量测量方法、引导学生自编定量实验试题三个角度，进行定量实验习题教学。
关键词：定量实验；模型；测量方法；实验习题
文章编号：1005–6629（2015）4–0072–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
在化学教学中引导学生用定量的思想去分析和解决问题，对提升学生的思维品质，引导学生形成化学学科思想有特殊的意义[1]。
笔者对2014年北京、上海、江苏、湖北等地区的35套中考化学试卷进行了分析，涉及定量实验问题的试卷总计有16套，占试卷总数的45.7%。其中涉及测量气体体积的有2题，测量沉淀质量的有2题，测量质量差的有12题，涉及误差分析的有3题。从统计数据不难看出各地中考对定量实验试题的关注程度。笔者认为，这跟定量实验试题对学生有较高的要求，而且有较好的区分度不无关系。在平时的教学中要有效地提高学生解决这类问题的能力，需要注意以下三个方面。
1 关注探究过程，引导学生建立定量实验研究模型
从近几年中考试题来看，定量实验主要有三种类型：（1）测定样品中某种成分或某种元素的质量分数，如测定铜锌合金中锌的质量分数、混有NaCl的纯碱样品中Na2CO3的质量分数；（2）测定某纯净物的组成，如测定H2O的组成；（3）测定某样品由哪几种物质组成，如测定碳粉还原氧化铜生成的气体中是否同时含有CO和CO2。
试题中涉及的考点主要有：实验仪器或药品的选用；实验装置的选取与排序；实验操作步骤的先后顺序；某一步实验操作的作用；书写实验过程中的化学反应方程式；描述实验现象；数据的选择与处理；得出结论的依据；对测定结果的分析；对实验过程的改进等等。试题往往取其中的几个点对学生进行考查，以此评价学生对定量实验的综合分析能力和解决问题的能力。
因此，在进行定量实验习题教学的过程中，如何将这些零散的考点进行有机整合，形成解决此类问题的一般思路和方法，引导学生建立定量实验研究模型尤为重要。首先要明确实验目的是什么，这是解决问题的前提；其次必须清楚地知道该实验涉及的基本原理，这是解决问题的核心。如何设计科学合理的实验方案，准确测量出各种物质或元素的质量，这是解决问题的关键。综上所述，我们可以引导学生逐步建立定量实验研究模型，其流程如图1所示。
建立研究模型，有利于学生在研究定量实验时，形成有效地分析问题的一般思路，有利于学生根据模型去思考每一个环节中应关注的问题，从而高效地解决问题。

2 研究探究方案，引导学生归纳常见定量测量方法
定量实验涉及的知识点较多，对学生的分析思维能力和解决问题的能力要求较高。因此，通过研究不同类型的定量实验方案，引导学生归纳常见的定量测量方法尤为重要。初中化学中常用的定量测量方法主要有三种类型：测量气体体积法、测量沉淀质量法和测量质量差值法，其中质量差值法包括增重法和减重法两种方法。在使用这几种方法的过程中，有时还需要用质量守恒定律协助解决问题，例如用化学反应中元素的种类和质量都不变进行相关计算。
2.1 测量气体体积法
（1）测量气体体积的原理：对于不易溶于水或难溶于水，且不与水反应的气体（如O2、H2等），通常采用排水（或溶液）量气法测定它们的体积，根据排出水（或溶液）的体积来确定气体的体积。利用气体的体积求出气体的质量，再利用化学反应方程式进行相关计算。
（2）测定气体体积常用的装置如图2所示。

（3）用以上装置测量气体体积应注意的若干问题：
①实验前应检查装置的气密性，如果装置漏气则无法完成实验。
②反应刚开始时就应立即收集气体，否则会有部分气体逸出，导致收集的气体体积偏小。
③测量气体体积时，加入到反应装置中的液体药品如果排出了一定体积的气体，会导致测量结果不准确。
④用（a）装置测气体的体积时，若集气瓶与量筒之间的导气管内有液体残留，则会使测定结果偏小。
⑤若（b）装置与加热装置相连接，实验结束时，应先从水中移出导气管，再熄灭酒精灯，防止液体倒吸使试管炸裂。
⑥由于气体的体积受气压和温度影响，因此应等到装置恢复至室温后再读数。用（c）装置测量气体体积，读数前应调节乙管（水准管）的高度，使甲、乙两管内的液面高度保持相同时才能读数，且读数时视线应与甲管（量气管）内凹液面的最低处保持水平。
用图2装置测定气体体积时，由于测定结果受诸多因素影响，因此用这些方法测得的结果准确度不高。
2.2 测量沉淀质量法
（1）测量沉淀质量法的原理：使样品中的某种组分经过化学反应转化为沉淀，再测量沉淀的质量，用沉淀的质量进行相关计算。如碳酸钠样品中混有氢氧化钠，测量该样品中碳酸钠的质量分数时，可将Na2CO3转化为BaCO3沉淀，再测量沉淀的质量。
（2）使用测量沉淀质量法应注意的若干问题：
①加入的试剂应足量或稍过量，保证待测物质完全反应。
②将待测物质转化为沉淀后应进行过滤操作，过滤出的沉淀应进行洗涤、干燥后才能称量，以免测量结果不准。
③在判断沉淀是否洗净时，应取最后一次洗涤沉淀所得的液体，检验该液体中是否含有滤液中的溶质即可。
④转化得到的沉淀相对分子质量越大，实验的误差越小。
如果选择的试剂种类和用量恰当，实验操作正确，该方法测定结果的准确度就比较高。
2.3 测量质量差值法
（1）测量质量差值法的原理：物质之间发生化学变化或者物理变化，导致装置的总质量发生改变，利用宽量程型电子托盘天平[如UW620H（321-62350-13）型]分别称量反应前和反应后装置的总质量，再根据质量差值进行相关计算。
（2）测量质量差值法解决问题的一般思路：
①测量出某装置在变化前后的质量，并求出其质量的变化量。
②分析引起装置质量发生变化的原因。
③利用化学方程式或化学反应中元素质量不变的原理，将反应前后装置质量的变化量代入计算。
（3）测量质量差值法分为增重法和减重法两种。
增重法常用来测量气体的质量。可以根据气体的物理性质或者化学性质，选用适当的试剂和装置吸收这些气体，吸收气体前后装置质量的变化量即为气体的质量。例如选用浓硫酸或碱石灰吸收水蒸气；选用碱石灰或氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、二氧化硫等气体；选用灼热的铜粉吸收氧气等等。增重法测量气体质量的实验装置如图3所示。

减重法常用来测量气体的质量或者样品中某种元素的质量。例如加热高锰酸钾粉末，试管内固体减少的质量等于生成氧气的质量；石灰石与稀盐酸反应，锥形瓶内减少的质量等于生成的二氧化碳的质量；一氧化碳或者氢气还原氧化铜，玻璃管中固体减少的质量，等于参加反应的氧化铜中氧元素的质量；碳粉还原氧化铜，玻璃管中固体减少的质量，等于参加反应的碳与参加反应的氧化铜中氧元素质量之和。减重法测量气体或元素质量的实验装置如图4所示。

（4）使用测量质量差值法应注意的若干问题：
①实验前应排尽装置中原有的空气，防止空气中的气体，如氧气、二氧化碳或者水蒸气对测定结果的准确度造成影响。实验过程中，还应防止空气中的气体进入测定装置，使测量结果不准。
②实验过程中通气的速度要适中，而且实验完毕后应将装置中残留的气体全部排出，使其被后续吸收气体的装置完全吸收。
③吸收气体时选用的试剂应足量，防止生成的气体没有被完全吸收。
④选择的试剂种类应适当，防止从溶液中挥发出气体而使测定结果造成影响，或者产生的气体没有被完全吸收。
⑤实验装置的顺序应适当，例如在测量二氧化碳和水的质量时，根据这两种气体的性质，先测量水的质量再测量二氧化碳的质量。
3 开发教学资源，引导学生编制定量实验试题
在教学中对学生编制习题能力的培养，是培养学生独立探索和思考能力的一种途径，是考查学生学以致用解决问题能力的一种有效方法。编制习题的过程是学生自我思考、自我探究、自我创新、自我表现、自我实现的过程[2]，是学生达到举一反三、触类旁通全面掌握知识的过程。因此，在定量实验习题教学过程中，引导学生编制试题，有利于促进学生掌握解决此类问题的一般思路与方法，达到提升教学效果的目的。
例如木炭粉还原氧化铜的实验中，可能有一氧化碳生成。以探究木炭粉和氧化铜反应生成气体的成分为主题，教师可以分四步引导学生编制定量实验试题。
第一步：引导学生以小组为单位，以定量实验研究模型为指导，根据实验目的自主选择实验原理，自主设计实验方案。
第二步：引导各小组的同学交流本组的实验方案。首先分析、评价各种方案是否能够达到目的；能够达到实验目的的方案分别存在哪些优点或不足之处。然后预测实验结果，并提出修改意见。由于认知能力和思维能力不同，学生可能会设计出不同的实验方案。例如直接用澄清的石灰水和灼热的氧化铜证明生成的气体中是否含有二氧化碳或一氧化碳；利用木炭粉与氧化铜反应后，固体减重的质量是否等于测定出的二氧化碳的质量，来判断生成气体的成分；测定生成二氧化碳的质量时，使用增重法还是沉淀法，有否考虑装置中含有的氧气与木炭粉反应对测定结果造成的影响，或有否考虑将生成的二氧化碳全部排出等等。在分析、评价、预测实验结果、提出修改意见的过程中，学生的分析能力、思维能力、运用知识解决问题的能力都会得到提升，综合实验设计能力也会随之增强。
第三步：在分析、评价实验方案的基础上，引导学生自主修改、补充、完善实验方案，并将改进后的实验方案在不同的小组之间进行交流。交流达成共识后，教师再引导学生总结、归纳、解决定量探究实验类问题的一般思路和方法，以此建构新的认知结构。
第四步：根据改进后的实验方案，选择定量实验研究模型中的某些环节，如应选择什么药品和仪器、选择什么装置及装置的顺序、应进行哪些实验操作等等，将其编制成定量实验试题。教师收集学生编制的试题，归类整理后作为课后作业，对学生进行巩固练习。通过这种方式可提高学生学习的兴趣、增强练习的针对性和有效性，最终实现提升定量实验教学效果的目的。
在自编定量实验试题的过程中，教师可以引导学生研究教材资源，如测定空气中氧气的含量，探究木炭粉还原氧化铜或氧化铁生成气体的种类等经典素材；引导学生研究期刊杂志等文献资料中涉及工业生产流程、课外实践活动、主题探究活动或最新科技进展等内容；还可以引导学生研究现有试题，如中考试题、竞赛试题等等。根据学生的学情，以及命题原则和要求，选取不同的情境素材和定量测量方法，采用成题改编法、组合法、列举法、缺点改编法、类比法等方法编制试题[3]，有针对性地对学生进行训练。
与定性实验相比，定量实验有利于改变学生学习知识的习惯；有助于培养学生的创造性思维，促进学生高层次思维能力的发展；有利于学生品味、感悟实验探究过程和知识的形成过程。在此类习题教学活动中，我们应以定量实验研究模型为基础，根据实验目的选取合适的定量测量方法，利用合适的时机引导学生编制定量实验试题，使之成为提高学生学习质量的有效途径之一。
参考文献：
[1]杭献.中学生量化意识的培养途径初探[J].化学教与学，2014，（2）：5～8.
[2][3]黎业海.学生自编化学习题能力培养及意义探研[J].青年与社会：中外教育研究，2012，（3）：147～148.
随便看

　

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。

　

Copyright © 2004-2023 puapp.net All Rights Reserved
更新时间：2024/12/22 21:39:18