第3节化学实验的方法基础

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1、学生要想顺利进行化学实验，不仅要具有一定的知识基础和技能基础，还必须具有一定的方法基础。这里的“方法”，一方面是指实验方法论，对所有的科学实验都具有指导作用；另一方面是指化学实验方法，是化学实验本身所特有的一些方法。　　一、实验方法论　　实验不仅是一种实践活动，从科学认识论角度来看，它还是一种重要的感性认识方法，具有方法论功能。实验方法论是科学方法论的重要组成部分，在化学实验教学中有着十分重要的作用，它是落实科学素养的“过程与方法”目标的重要手段。　　培养学生的科学素养是化学新课程的总目标，“过程与方法”是构成科学素养目标体系的一个重要方面。这里的“过程”指的是“科学过程

2、”，它一般包括提出问题，收集资料和事实，整理加工资料和事实，得出结论，交流与应用等环节；这里的“方法”指的是“科学方法”，它一般包括观察方法、实验方法、资料和事实的处理方法、科学逻辑方法（如比较、分类、归纳、概括等）、假说方法和模型方法等等。　　实验方法论是关于科学实验的一般过程和实验方法的理论。它是科学方法论（关于科学认识的一般过程和方法的理论）在科学实验中的具体应用和体现。在化学实验教学中有效落实科学素养的“过程与方法”目标，就是要重视和加强对学生进行“实验方法论”的培养。实验方法论中包含了很多具体的实验方法，例如实验设计，实验条件的控制，实验观察与记录，实验数据

3、的表格化和线图化处理等等。(一)实验设计　　实验设计是指实验者在实施实验之前，依据一定的实验目的和要求，运用有关的知识与技能，对实验的仪器、装置、步骤和方法等在头脑中所进行的一种规划。依据化学实验内容的不同，可以将化学实验设计分成以下三种类型：　　(1)物质的制备（或合成）实验设计　　将自然界中的物质用化学方法复制出来，或者用化学方法创造出自然界中没有的新物质，都离不开物质的制备（或合成）实验。此类实验的设计，应尽可能提供多种制备方法，寻找多种合成路径；在对原理、装置、操作、经济和安全等方面进行较为系统的分析、比较后，从中优选出较为理想的实验方案。　　(2)物质的分离与提

4、纯实验设计　　要想得到纯净的化学物质，需要进行物质的分离和提纯实验。此类实验的设计，首先要了解所要分离与提纯的化学物质及其所在体系的特点，然后根据其特点选择分离与提纯的具体方法。常用的分离与提纯方法主要有过滤、蒸发、结晶（重结晶）、萃取、蒸馏、升华、洗涤、干燥、色谱法等。　　(3)物质的表征实验设计　　对于通过分离与提纯得到的化学物质，还需进行“表征”。所谓物质的表征，是对构成物质的成分、含量、价态、结构等特征的描述。对物质的表征，需要运用化学分析方法和仪器分析方法。运用化学分析方法，可以对物质的成分进行检验和鉴别；此类实验的设计，应先进行外观观察，然后准备试样，进行试验

5、，并根据物质的特殊性质来确定其成分，因此，此类实验也可称为性质表征实验。　　运用仪器分析方法可以对物质的结构进行鉴定，因此，这类实验也可称为结构表征实验。　　此类实验的设计，首先需要了解典型离子或官能团在光、电、热、磁等方面的特征，然后根据其特点和学校的实验条件，选择恰当的仪器进行实验。无论是哪一种实验设计，一般都应遵循以下原则：(1)科学性原则　　科学性是化学实验设计的首要原则。所谓科学性是指实验原理、实验程序和操作方法必须与化学理论知识和化学实验方法论一致。例如Na2S和Na2SO3的鉴别，在试剂的选择上就不宜选用硝酸等具有氧化性的酸；在操作程序的设计上，应先溶解

6、，取少量，然后加试剂，而不能溶解后就加入试剂。　(2)绿色化原则　　绿色化学是21世纪化学科学的一个重要发展方向，也是中学化学教学中应树立的基本化学观念之一。绿色化学倡导从源头上就尽可能地消除或减少有毒、有害化学物质对环境的影响，要想实现这一目标，必须首先从化学实验设计做起。在化学实验设计中体现绿色化学思想，就是要遵循化学实验设计的绿色化原则，也就是说，应从化学反应的原料，化学反应的条件，化学反应的产物，化学实验的操作等化学实验的全过程贯彻绿色化学思想。　(3)可行性原则　　可行性是指设计化学实验时所运用的实验原理在实施时切实可行，所选用的化学实验药品、仪器、设备和方法在

7、中学的条件下能够得到满足。例如NaCl和Na2SO4的鉴别，有的学生常选用AgNO3做试剂，认为AgCl难溶，Ag2SO4微溶，从而把两者加以区分。事实上，这种方法所依据的原理在实施时是不可行的。因为硫酸银不稳定很易分解成难溶的氧化银。再如，用化学方法鉴别N2和Cl2，不能用它们跟氢气的反应来进行区别。因为N2跟H2的反应条件在中学很难得到满足，Cl2跟H2的反应如控制不好，有一定的危险性。　(4)安全性原则　　安全性是指实验设计时应尽量避免使用有毒药品和具有一定危险性的实验操作。如果必须使用，应在所设计