谈对比实验的设计方案

谈对比实验的设计

浙江省浦江中学（322200）李清波

对比是一种为了突出事物或现象的本质特征，将相近相关的事物或现象发在一起，对照着进行观察，通过辩异同获同中求异的比较，使事情的性质、状态或特征更鲜明突出。便于学生理解和巩固。

实验由于操作简单，直观性好和探索性强的特点，是化学教案中的重要手段。

对比实验就是将“对比”和“实验”这两种认识事物的方法有机结合在一起，通过实验进行对比，或用对比的方法进行实验，对学生更好地理解、掌握和巩固化学知识无疑起到特殊的作用。

对比实验的设计是一种技巧，更是一种艺术。一个理想的对比实验，要做到科学性、新颖性、简洁性的统一，不仅可以有效地帮助学生学好化学知识，培养实验能力，有时还可以在训练学生思维的灵活性、发散性和创造性等方面做一些贡献。

下面就不同情况下各种对比实验的应用和对比实验的设计问题作一些归纳：

一、直接对比

直接对比就是将两个实验同时做，可以是相同条件，也可以是不同条件下的对比。适合比较反应的快慢和生成物的多少等问题。其特点是实验设计容易，趣味性强、直观性好，感性的东西多，理性的东西少。

如《化学反应速率》一节中，用硫代硫酸钠与硫酸的反应来研究浓度、温度等外界因素对反应速率的影响时，就可以对不同浓度或不同温度下的两组反应物由两个同学同时实验、直接进行对比。又如比较钠镁的金属性强弱，可直接通过与氺反应进行比较再如在学习《盐类水解》一节中水解知识的应用时，肯定提到泡沫灭火器的工作原理，我们向学生强调容器内装药剂之一是硫酸铝溶液，另一种则是碳酸氢钠溶液，而不是碳酸钠溶液。为了说明问题和便于学生理解，我们可以先通过下面所设计的对比实验来演示：图1的实验装置中，试管内各装硫酸铝溶液，气球中分别装适量碳酸氢钠、碳酸钠两溶液，将气球内溶液倒入试管后，可以清楚地发现：前者产生气体快且多，气球鼓的很大，而后者产生气体慢且少，气球仍较瘪。两者的对比非常直观、清晰。

二、巧设“参照物”，创造对比平台

当两个对象无法进行直接对比时，巧妙地引入“第三者”作”参照物“，创造一个可对比的平台，使之具有一定的可比性，从而达到解决问题的目的。这样的对比在“等效平衡”一类问题的解决中经常用到。如在相同温度，相同容积的A、C两密闭容器（见图2）中分别通入1molHI和2molHI，反应平衡后，HI的体积含量大小怎样？这个问题的解决，如果引入一个“第三者”B，不难看出：A=B，而由B到C是增大压力，再结合平衡移动原理，加压平衡不移动，所以不难推出：A=B=C。

用实验的方法进行这种类似的对比，课本或资料中出现的较少，但是我们还是可以引导学生去设计，尤其在指导学生进行“研究性学习”过程中。例如：碳酸氢钠、碳酸钠两溶液均能与盐酸反应放出二氧化碳，且前者放出二氧化碳的速率比后者快，这一点大家都知道。但和两离子谁与更易反应呢？这一问题看似简单，但学生往往容易被产生气体的快慢所迷惑，回答成更易反应。而用实验的方法又无法直接对比，这时我们可以通过设计下面的“过滤态”来完成对比。

在图3的三烧杯中装的是甲：20mL1mol/L碳酸氢钠、乙：20mL1mol/L碳酸钠、丙：10mL2mol/L的碳酸氢钠和10mL2mol/L碳酸钠的混合物。然后各加入2mL1mol/L盐酸，甲中产生气泡多，乙中产生气泡少，而丙的现象与乙相似。从丙的实验现象中我们不难推出与更易反应的是而不是离子。

三、“声东击西”法对比

这种方法其实还属于直接对比，只不过与一般的直接对比所不同的是，它故意创设一个相同的对比环境，使得对比更鲜明、强烈，是一种实验加推理的方法，不但说服力强，而且可以通过实验培养学生分析、归纳和推理的能力。很值得我们借鉴和研究。

例如教材中比较白磷和红磷的着火点不同就是通过这种方法，利用图4的实验装置来给红磷直接加热，反而是白磷先燃烧，说明白磷比红磷更易燃，白磷的着火点比红磷低。这种方法对比强烈，有理有据，实在是难能可贵。

同样，我们可以借助上述设计理念，应用“套管实验”地方法，完成碳酸氢钠、碳酸钠两物质的热稳定性及分解产物的研究（见图5）。大试管内装无水碳酸钠，套管内装无水碳酸氢钠，两烧杯内装澄清石灰水。对图5的装置加热后，烧杯1和烧杯2的石灰水中都有气泡产生，但前者无沉淀产生，而后者有沉淀产生。说明直接加热的碳酸钠不分解，所看到的气泡是空气热膨胀造成的，而间接加热的碳酸氢钠却容易分解，产物中有二氧化碳。实验简单明了，有理有据，事半功倍。

四、先后对比

这里的“先后”一语双关，既指两种物质，又指两个实验。

对比的两个对象同时出现，固然有其优点，但有时为了突出两对象的不同和性质的差异，将实验先后出现，学生可能会更加心悦诚服。如浓硝酸与稀硝酸的氧化性强弱比较，就可以用这种方法设计成如下的实验：

它的特点是硝酸从浓到稀学生看得清清楚楚，氧化性强弱也明明白白。

又如在学习二氧化硫漂白性时，为了突出与前面所学的氯气（实质为次氯酸）的漂白实质的区别，达到复习旧知识，巩固新知识的目的。可以采用以下的实验，使两者形成对比。

通过实验，引导学生归纳得出：二氧化硫漂白“可逆”，色素与亚硫酸结合生成的无色物质不稳定，在加热或光照下要复原，而次氯酸的漂白“不可逆”，其实质是有强氧化性的次氯酸把色素氧化了。这样既达到掌握知识的目的，又培养了学生分析、解决问题的能力。以上列举了不同类型的对比实验的设计，在实际的教案中，如能不断地挖掘，灵活地运用这种手段，教和学的双边活动肯定会生动和谐，必能最大限度到发挥学生的学习积极性，开启学生的智慧之窗。