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08:教师周刊▪教学研修
在实验室里跟“金科玉律”较真

  □温州市瓯海区第一高级中学  伍 强

  高中化学作为一门以实验为基础的自然科学,其真理往往隐藏在细微的现象与严谨的数据之中。尽管学科发展历经半个世纪的积淀,但在一线教学实践与经典教材中,仍不乏因循守旧带来的谬误与未解的疑团。面对那些被视为“金科玉律”的知识点,我历尽艰辛,通过实验探析寻找确凿证据,将这些错误的知识点一一呈现出来。

  记得刚进入实验室研究时,我仿佛置身于汪洋大海,四顾茫然,毫无方向。为了厘清化学反应原理,我历时一年左右,做了近200次主反应实验,耗用1000毫升甲醛试剂。

  由于甲醛试剂具有较强毒性,长期、反复的实验使我的指纹严重受损,连日常的指纹打卡都无法识别。

  虽然实验探究过程极为艰辛,但是我依旧以实践为检验真理的唯一标准,乐于探究,从正反两方面求证,破解疑点。

  从上世纪80年代至2016年的30多年间,化学期刊上发表的30多篇文章均支持“甲酸能发生银镜反应”的观点,并将其作为知识点编入人教版、苏教版、鲁科版、沪科版的高中化学教科书。如鲁科版认为:“甲酸含有醛基,能发生银镜反应。”

  人们一直认为,添加氢氧化钠的银氨溶液能检验甲酸(实为甲酸根离子),但我做了不加甲酸的空白实验,结果也产生了同样亮度的银镜。我深知这是一个突破性的发现,于是撰写了《鉴别甲酸根离子的研究》一文。自该文于2016年在《化学教学》期刊上发表后,各种化学期刊便不再发表“甲酸能发生银镜反应”的相关文章。

  从2008年至2018年的11年间,“甲酸酯能发生银镜反应”这一知识点在高考中被多次考查。我由此推测,高考命题专家可能是从“甲酸能发生银镜反应”推知“甲酸酯能发生银镜反应”的。不过,这一推断或许更多依据教材和已有结论,而非亲身实验验证。

  我做了甲酸酯与银氨溶液反应的实验,发现只生成了灰白、灰黑等颜色的颗粒银,没有生成银镜。于是,我撰写了《甲酸酯银镜反应实验的探究》一文,于2019年3月在《化学教学》期刊上发表。此后,高考不再考查“甲酸酯能发生银镜反应”这一错误知识点。

  做化学实验,难免遭遇爆炸等意外,实验过程中必须时刻保持清醒和警惕。

  有一次,我加热添加了氢氧化钠的浓银氨溶液以生成银镜,但生成的银镜偏黑,放置一天后仍然偏黑。于是,我再次水浴加热样品,试图得到白色的银镜。加热几分钟后,发生了剧烈爆炸,伴随着巨大的爆鸣声,试管和烧杯当场炸裂,玻璃碎片四处飞溅,就连酒精灯也在桌面上翻了好几个跟头。

  所幸,我预判了爆炸的可能性,全程在通风橱内操作实验,隔着钢化玻璃,避免了重大人身伤害。

  2019年,我为学校购置了3瓶超低价的硝酸银试剂,每瓶净含量100克,价格100元。我自认为捡了便宜,为学校节省了上千元。但在用此硝酸银试剂制取银氨溶液时,出现了溶液始终澄清的异常实验现象。我既郁闷又高兴:郁闷的是购买的试剂无法正常使用,高兴的是这让我有了新的研究课题。

  我猜测硝酸银试剂中含有极少量的硝酸铵杂质,会导致溶液始终澄清的异常实验现象,并通过实验得以确认。随后,我对试剂进行重结晶提纯等研究,撰写了《制取银氨溶液异常实验现象的探究》一文,向《化学教育》期刊先后投稿3次,但均被退稿。

  我一直在想,这么好的文章为什么《化学教育》不录用呢?一次偶然的机会,我看见人教版《基础有机化学·教师教学用书》上有这样两句话:“配制银氨溶液时,向硝酸银溶液中滴入氨水,应先产生略带棕色的白色沉淀,然后再继续滴入氨水使沉淀溶解。若溶液始终澄清,则说明药品的浓度和用量存在问题。”我写的文章恰好论证,这种说法是错误的。于是,我将这两句话引入文章中,重新向《化学教育》期刊投稿,文章终于被录用,于2022年刊出。

  化学作为一门自然科学,是研究物质的组成、结构、性质变化和转化规律的科学。高中化学教学旨在让学生掌握基础知识和基本实验技能,培养学生的实践能力和创新精神。因此,展示优秀的创新设计演示实验,对拓展学生思维、培养学生实验技能具有重要意义。在这一领域,我已发表多篇文章。

  在全国第十二届化学实验教学创新研讨会上,我展示了创新设计的实验。正高兴地离开现场时,评委组组长紧跟而来。走到一处空旷的地方,他主动问道:“你认识我吗?”

  我答道:“不认识。”

  他举高悬挂在胸前的评委专家挂牌,自我介绍:“我是华东师范大学的,我叫王程杰。”

  我还是回答:“不认识。”

  他接着说:“我是《化学教学》编辑部的,你写的实验文章都是我审稿的。”

  听闻此言,我一个箭步上前,紧握他的双手,激动地说:“我知道,我知道……”临走时,他特意嘱咐:“今后你有实验研究文章都投《化学教学》。”他友善、好客、和蔼、幽默的样子,至今深深留在我的记忆中。后来我才知道,王程杰教授是苏教版《实验化学》教材的主编。

  在这届研讨会上,我的展示实验获得了一等奖。

  这些年来,我痴迷于化学实验研究,也细细品读着中学化学知识。2014年至2022年,我在中文核心期刊上发表了21篇文章,其中《化学教学》16篇、《化学教育》5篇。这些文章,有的创新实验设计,有的探讨课本中的错误知识点,有的拓展知识点认知,有的将实验研究应用于课堂教学。每篇文章都有一个鲜明的主题,也都讲述着一个生动有趣的故事。

  回首过往,从甲醛与新制氢氧化铜反应机理的厘清,到甲酸银镜反应百年定论的颠覆;从碳酸氢钠溶液稳定性的深度探究,到铜与过氧化氢反应真相的还原,我走上了一条充满荆棘的“证伪”之路。这不仅是近200次实验的反复打磨,更是对爆炸风险与试剂毒性的无畏挑战。我试图透过这些具体的实验案例,还原化学学科严谨、求实且充满魅力的本来面目。

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