反应物KMnO4中每一个分子中有4个氧原子,而生成物中氧原子总个数为8个,只需在KMnO4配上系数2,氧原子个数即配平;再观察反应物配上系数2,锰原子个数和钾原子个数均为2,刚好等于反应后锰原子、钾原子的个数,所以得:2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2
(2)最小公倍数法
例如:P+O2P2O5
氧原子个数:左2个,右5个,两边氧原子个数的最小公倍数为2×5=10,因此,左边O2的系数为102=5,右边P2O5的系数为105=2,即:P+5O22P2O5
再看磷原子个数,左边1个,右边4个,在左边P的前边要配上系数4。即为:
4P+5O2点燃2P2O5
(3)奇偶数法
例如:C2H2+O2点燃CO2+H2O
先找出方程式左右两边出现次数较多的元素,且知该元素的原子在两边的总数为一奇一偶,由此判断上例化学反应式中的氧元素的原子具备上述条件,在含奇数原子的化学式前配系数2,即:C2H2+O2CO2+2H2O
再根据此式推出C2H2前系数为2,CO2前系数为4,最后确定O2的系数为5。
即得:2C2H2+5O2点燃4CO2+2H2O
4.化学口诀记忆法
口诀记忆法是一种比较有效的记忆方法。通常是将化学中的有关概念、原理或性质特点,用简洁的语言编成口诀或顺口溜的形式,使之形象化。它的特点是语言简练、流畅顺口、便于记忆,能达到事半功倍的效果。一旦记住,终生难忘。
如:金属活动顺序表,可在原有的基础上,增加若干种元素,编成如下口诀记忆:
钾钙钠镁铝锰锌;
铬铁镉镍铅氢;
锑铋铜汞银铂金。
盐类溶解性表的规律可编成如下口诀记忆:
钾钠铵盐都可溶,
硝盐遇水影无踪;
硫(酸)盐不溶铅和钡,
氯(化)物不溶银、亚汞。
氢气还原氧化铜实验,操作顺序可编成如下口诀记忆:
氢气应早去晚归,酒精灯迟到早退,试管口下倾水滴。
氧化—还原反应的定义、性质、特征可编成如下口诀记忆:
升失氧,降得还;若说剂,两相反。
盐类水解规律可编成如下口诀记忆:
无“弱”不水解,谁“弱”谁水解;愈“弱”愈水解,又“弱”剧水解;谁“强”显谁性,双“弱”由K定。
盐类水解离子方程式的书写可编成如下口诀:
左边水写分子式,中间符号写可逆,右边不写“”和“”。
三、化学实验的操作方法
化学是研究物质化学运动规律的科学。要想知道这一物质能否通过化学反应转变成为另一种物质,要想鉴别一种物质究竟含有哪些成分,要想了解一种物质通过什么方法能被提纯以供实际应用,要把几种不同的物质鉴别开来,要在实验室里制取某一物质,要确认某一化学原理或定律,怎么办?最科学的办法就是动手做实验。正像离开锯、刨等工具无法做木匠活儿一样,离开实验就无法谈化学。因此,实验是研究化学的科学方法,也是学习化学的重要手段。要想学好化学实验知识,必须把握好以下三点:
1.学会观察
人从外界接受的信息,90%以上是通过观察获得的。良好的观察能力,对任何工作都具有重要意义。在自然科学领域内,许多重大的发现和发明都出自科学家的敏锐观察。
(1)明确目的,抓住重点
要想有效地观察实验,首先要明确实验和观察的目的,搞清楚实验的主要对象。不少同学只是满足于好奇和新鲜感,把演示实验当成“变戏法”、“做魔术”和“看热闹”,结果在头脑中接受的只有那些强烈作用的现象,而对于其他一些现象甚至是实验中最本质的东西却观察不到。这样的观察显然是达不到实验的目的的。
(2)全神贯注,一丝不苟
许多化学实验现象稍纵即逝,或者是有多种实验现象,主要的现象反而不明显,这时必须集中注意,非常细致地观察,否则便不可能将观察对象纳入自己的意识范畴,因而产生错觉和“误诊”。另外要注意完整全面地观察,不能以局部代替整体。如有的学生观察钠与水的反应时容易注意溶液显出红色和钠的快速移动,但却忽视了钠熔成了小球和漂浮在水面的现象,这样也就只能片面地认识钠与水的反应原理,而不能推断出钠的某些主要物理性质。
(3)观思结合,以观促思
观察化学实验不只是动眼睛和其他感官,还要动脑筋。许多同学在观察化学实验时往往只看不想,只注意产生什么现象而不注意对现象的分析,更不去思考其中的原因,即所谓的“只看热闹不看门道”,这样自然不可能达到透过实验现象抓本质的目的。正确的观察应当是边观察边思考,把观察和思考有机地结合起来。例如把实验现象与物质性质联系起来观察,把实验装置的原理与现象结合起来分析,将所做实验与其他类似的实验进行对比,对异常的实验现象提出质疑等等。此外,还应该注意,不要把实验结论与可观察的现象混为一谈。如有的同学回答锌与盐酸反应的实验现象是“有氢气放出”,而不能正确地表达为“锌表面有大量气泡产生”。
观察是人们认识世界的第一步,是思维和语言表达的前提,是一种重要的学习方法。要想学好化学实验,首先得学会观察。
2.掌握操作技能
化学实验技能是中学化学教学中要求学生掌握的一项基本技能。根据化学教学大纲规定,它包括以下三类:①使用仪器的技能;②实验操作技能;③实验设计和记录的技能。化学教学中的学生分组实验,是对学生进行动作技能训练的最主要途径,因此,要想掌握实验操作技能,必须认真做好分组实验。
(1)认真做好实验预习报告
分组实验是学生独自进行的操作实践活动,为了有效地进行实验练习并使实验获得成功,每一个同学都必须在实验前做好充分的准备。这种准备主要是知识准备,即在认真预习实验内容的基础上,写出实验预习报告。
预习实验内容时要复习有关的化学知识,明确实验目的与要求,熟悉实验原理、步骤与操作要领。实验预习报告实际上是预习实验课的成果,书写预习报告时自然也就应该包括这些内容。但预习报告毕竟不同于实验总结报告,它主要是为上好分组实验服务的,因此应简明扼要地拟出各个实验的操作步骤与方法。譬如可以以图代话,简缩实验表述内容,如图6-2所示。
实验步骤示意图
学生进入实验室开始操作时,要求对每一项实验操作都做到心中有数,实验操作中尽量不要去翻书,若有的操作步骤没有把握,实验时只需瞥一眼预习报告的图示,便能一目了然。同时预习报告也应列出各个实验需要观察的对象,这样有助于实验中的观察和记录。
我们有些同学没有预习实验课的习惯,做实验时一手拿仪器,一手拿课本,看一下课文做一步实验,边看边做,十分紧张,结果常常出现一些操作错误,应该观察到的现象没有观察到,不应该出现的事故却出现了。只顾了“照方抓药”,但不知其所以然,实验做完以后,竟然不知道一堂课究竟做了些什么事情,这样的实验课自然是没有什么效果可言的。
(2)练好实验操作基本功
对于各项实验的基本操作,老师都会先作示范性操作的。因此,在教师的课堂演示实验中,同学们在观察实验现象的同时,就应该注意观察教师的操作及相应的实验装置,以在自己的心目中形成一定的实验规范。同时要注意课本上的插图和实验室里的挂图,通过分析这些图示,真正搞清楚哪些是正确的操作,哪些是错误的操作。
“百闻不如一见,百见不如一练。”要想使自己的操作规范、正确,关键还在于加强练习。因此,同学们要善于利用一切可以动手操作的机会,包括分组实验、随堂实验(即边讲边实验)、课外小组实验以及由同学们自己安排的家庭小实验,尤其应重视上好分组实验课。凡两三个同学分为一组时,每项实验、每个同学都应轮流操作,不能一个同学独做,其他同学观看;也不能只看结果而不认真观察实验操作的全过程。课余时间也可以采用多种方法练习实验基本功,如用钢笔代替试管练习试管握法及液体振荡方法,用药瓶和筷子练习倾倒液体的方法等等。可别小看这些不起眼的练习,天长日久,定能产生“熟能生巧”之功效。
实验室是科学实验的场所,是对学生进行实验技能训练的课堂,因此,在实验课堂上要形成一种科学研究的气氛,切忌视实验为好玩,上实验课如同“上茶馆”。实验的全过程都应保持安静,实验中应只听到仪器的碰撞声和洗涤仪器时发出的声音,而不应该有其他的嘈杂声,因为只有在这样一种安静的氛围中,才能促使同学们去深入细致地观察、冷静地分析与思考,才能避免一些实验事故的发生。对于某些需要探讨的问题,可在老师统一安排的课堂讨论时间里进行,或通过举手征得教师的个别指导。实验完成以后,应立即清洗仪器,整理好实验台面,然后安静地看书或书写实验总结报告,不可擅自离开实验课堂。
(3)学会化学实验的设计
实验设计的技能是化学实验中要求学生掌握的一项基本技能。有的同学把实验设计看得很神秘,其实不然,现行课本里就安排了一些实验习题,在完成这些实验习题时,不是要先写实验方案吗?这就是简单的实验设计。
学习实验设计时,首先要列出实验所需的药品、仪器,实验方法与步骤,以及实验装置图和实验注意事项。设计方案要充分注意到“现象明显、操作方便、程序合理、安全可靠”这一基本要求。要做到这一点,就要对课本上有代表性的实验进行详细分析,剖析同类实验的反应原理,装置的构造原理以及对试剂、仪器、基本操作的要求。例如从对碳酸氢铵受热分解、氢气制取、氢气还原氧化铜等实验的分析可得出:凡固体在加热条件下参与的反应,盛固体试剂的试管一定要管口向下倾斜。总结出各种规律以后,就可以根据实验习题的需要设计出自己所需要的实验装置及操作方法,并且可创造条件用实验来验证自己的设计是否正确。
为了设计好实验,还要提高控制实验、排除干扰的能力。所谓控制,实际上就是选择,包括对仪器的选择,对装置的选择,对操作的选择,对排除干扰措施的选择,等等。只有善于控制,能够及时排除干扰,才能提高实验的效率,达到实验的目的。
3.做好分析与总结
做完分组实验以后,同学们应对实验记录的现象、结果或实验数据,进行归纳整理,分析原理,找出规律,这就是进行实验总结。而书写实验报告则是最好的总结方式。
实验报告最好由学生自己设计。现在各省、市教研室往往将实验报告设计成固定格式并编印成册与教材配套发行,学生完成实验以后只需照册填空即可,这样做虽然省事,但不利于培养学生对实验进行分析与总结的能力,不利于培养学生独立地设计和书写实验报告的能力,因此是不可取的。其实不同的实验内容,根据需要可以采用不同的书写格式和方法,每一个同学设计的实验报告形式都可能有所不同,应鼓励创新,不要求有统一的格式,只要能简明扼要地报告出实验的结果,有分析、有总结即可。
书写实验报告通常应包括以下内容,即实验课题、实验目的、实验用品、实验步骤、实验现象、实验原理、实验结论、问题讨论等等。实验步骤可用简单的“箭线图”表示,也可采用实验预习报告中的“以图代话”的方法,以简缩表述内容;其基本要求是简单明了,并在相应的步骤中注明实验的现象。实验原理与结论应包括实验涉及的有关化学方程式与实验现象的分析,要求做到准确无误。问题讨论可涉及与实验相关的一切内容,包括本次实验成败的关键与实验的经验教训等等。