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首先應熱愛教育事業,熱愛實驗工作,沒有這一條,就根本談不上搞好工作。由于多種原因,實驗教師在校地位不高,待遇不好,有些人還瞧不起更不愿干這行,作為我本人既是化學實驗教師又是實驗室負責人理應帶頭消除這種偏見。要看得起自己的工作,要看到實驗教學工作的重要性和發展前景,樹立熱愛工作的雄心壯志,在實踐工作中帶頭苦干,多動手,勤動腦以自己的行動去影響他人。
其次要有過硬的教學本領,掌握更多知識主要是學習教材及實驗技術資料,同時也要參觀學習兄弟學校實驗工作經驗,收集資料,學習別人先進管理經驗,提高自身素質。
(1)建立必要的實驗管理制度制度是紀律,它能保證教學工作的正常進行。首先我們制定了學生實驗各種規則,并掛在每個實驗室墻上,對學生第一次進入實驗室進行宣講。
(2)加強儀器設備管理化學實驗室有其特點,玻璃儀器多,易破損,化學藥品多(大多是腐蝕,?。┝闼闁|西多而雜。如何合理按排才能做到擺設分明,有條不紊使用方便。我的做法是,儀器藥品分類存放對號入座。
(3)做好儀器試劑的計劃和采購工作化學實驗與物理實驗略有不同,每學期都要補充化學試劑與易損耗的玻璃儀器,故在平時工作時,對要添置的物品及時紀錄,期末造好計劃,一開學就向有關領導匯報并及時采購。
(4)建立實驗室各種帳冊儀器、標本、模型、掛圖、藥品和實驗材料是學校的重要財產,應按其性能和使用情況分別建立帳冊,一般來說,中學實驗室應建立教學儀器明細帳冊,實物流水帳,固定資產帳,此外還應建立儀器卡片,標鑒及各種登記冊:《儀器借用登記冊》,《儀器報廢登記冊》,《危險藥品領用登記冊》,《儀器損壞賠償登記冊》等。
(5)組織好實驗教學學生分組實驗是帶有總結性,驗證性的實驗教學,實驗以前作為實驗教師的我不但要備好實驗用品,而且要象任課教師一樣要認真備課寫好備課教案,再試做一遍,直至實驗效果很明顯,然后學生進入實驗室后簡明扼要地向學生講解本次實驗的目的和實驗中注意事項,隨堂跟班輔導。
二、充分發揮化學實驗優勢,重視培養學生能力
培養和發展學生各項能力是中學化學實驗教學中應重視的不可缺少的組成部分,化學是一門實驗學科,初中化學是學習化學的開端,在第一節課緒言部分就有“水的沸騰”,“鎂帶的燃燒”,“加熱堿式碳酸銅”。這些現象非常明顯,有放熱,發光,變色,放出氣體生成沉淀等,從而使學生掌握了什么是“化學變化”“什么是物理變化”調動了學生學習化學的積極性和主動性。
三、采取措施促進興趣轉化
學生的實驗興趣大致可分為暫時興趣和持久興趣,前者帶有動搖性盲目性,后者具有穩定性和自覺性,要使學生實驗興趣從前者向后者轉化甚至變成“志趣”采勸三多”措施是行之有效的辦法。
2.加強化學實驗學習和現實生活的聯系
任何學科領域都能在現實生活中找到原型,高中化學實驗涉及的教學內容也不例外,脫離現實的化學實驗課程,無疑會因其抽象性增大學生的理解難度。綜合看來,新教材內容更注重對學生自身經驗的強調,將其中化學知識內容設計得更貼近現實生活,并充分反映化學學科的思想。具體實踐中,應當在備課及上課時從學生實際入手,結合學生所說的身邊實際案例,將其設計進實驗教學中,進而由教師引領他們進入到自己熟知的情景中,實現對化學知識的探究性學習。在寓教于樂的氛圍下,促成高中學生有效實驗。如學習“酸的性質”時,可結合生活中的實際案例,提出問題:“同學們都知道用醋可以除茶壺里的水垢,這其中包含著什么樣的化學原理,怎樣通過實驗證明呢?”從而激發學生的探究欲望。還可結合生活實際,讓學生自行設計實驗,如學習“酯和油脂”時,可指導學生討論探究“餐具上附著的油脂的最佳清洗方案”,讓他們分組設計實驗步驟,分別用冷水、熱水、在冷水中加幾滴洗滌劑、在熱水中加幾滴洗潔劑四種方案,清洗餐盤上的油脂,觀察哪種方案清洗效果最好,所用時間最短,并對其中所含化學知識進行思考分析。結合生活中的例子,通過學生自主設計實驗,使學生在操作過程中掌握實驗方案的內容、實驗設計方法、技巧等,提高學生的實驗探究能力。
3.加強案例教學的運用
在新時期教學方式方面,案例教學法結合學科知識特點,促進學生有組織、有目的性地學習,進而積極鍛煉學生的學習、研究能力,注重學生智力開發,作為一種啟發式教學方法,其很適合現代學生綜合素質的培養。通過利用案例教學的實踐性和重現性,能在化學實驗教學中發揮其輔助功能。如在“測定溶液pH值”的實驗中,教師可為學生提供實驗操作的反例:為測定某種溶液的pH值,某位同學設計了實驗方案:①用干燥、潔凈的玻璃棒蘸取待測液體,將其滴在潤濕的pH試紙上,對比標準比色卡,確定溶液的pH值;②將試紙放入待測液體中,對比標準比色卡,得出pH值。讓學生對該例子中的實驗方案進行分析,探討實驗能否成功。通過對“測定溶液pH值”的實驗進行分析可知,在實驗操作過程中,不能使用潤濕的試紙,也不能直接將溶液放入待測液體中,因此以上兩個方案都是錯誤的。通過舉出反例的方法,學生在討論分析案例中錯誤之處時,更進一步了解實驗設計方法,從而更好地培養學生的實驗能力。另外,在運用案例教學的過程中,應注意案例的趣味性、實效性和典型性等,更應從教學定位角度開展教學。
4.開展拓展性實驗
當前高中化學實驗教學一般涉及很多演示實驗,目前,在高中化學此類實驗教學中,往往注重通過學生觀察的方式學習了解化學知識,一般輔助以教師的講解,在此基礎上總結觀察到的現象、結論,這種模式下先讓學生始終處于被動地位,久而久之,會磨滅其對化學實驗教學的興趣,使其缺乏對實驗的熱情和探究欲望,這對于學生的化學實驗素質培養是極其不利的。因此,教學過程中,應對此類實驗進行改進,開展拓展性實驗,加之融入創造方面的內容,擴大學生思考空間。實施拓展性實驗教學,可以通過改變演示實驗的目的、要求、材料、控制條件及處理方法、儀器、實驗步驟及過程、實驗場景等進行,從而創新實驗教學,培養學生的實驗設計和創新能力。如在學習“驗證濃硫酸的脫水性”實驗中,教師為學生展示需要的實驗儀器,并對儀器在本實驗中的作用進行解說后,引導學生分析討論實驗儀器的技術要求,待學生了解相關知識后,要求他們對替換裝置或對裝置進行改裝,讓學生利用不同實驗儀器達到原實驗的目的,訓練學生的化學實驗素養和創新思維素質。如可以從生活中取材,利用細長帶有蓋子的玻璃飲料瓶代替燒杯,用鐵絲代替環形玻璃攪拌棒等。綜合來看,雖說演示探究實驗較耗時,卻可以加深學生對化學知識及實驗現象的理解,一定程度上減少后續的反復鞏固用時,有利于學生掌握學科知識的主干,并使高中學生的知識結構和能力得到有效拓展。
為使課堂教學順利進行,每節課都應有一個良好的開端,為學生創造探求新知的氛圍。為此,要想方設法使學生對該節課的引入產生興趣。興趣是學生學習動機中最現實的成分,是推動學生認識世界、渴求知識、探索真理的動力。所以,應盡量從化學實驗引入新課。如在“課題1化學使世界變得更加孫麗多彩”中,課題內容包含了大量的信息,從古代化學到現代化學再講到明天化學。從而讓學生了解什么是化學,了解化學的重要性。這里的教學設計理念很好,但其泄及的內容過于廣泛,學生是根本無法理解的。我感覺有點走過場的味道。我認為該課題的處理不適合就課講課,生搬硬套。于是,我對課題1的教學設計作了一些改變。首先,我做了一個將“白酒變葡萄酒”小魔術引入新課,學生的熱情立即調動起來了。接著又做了“密信顯字”和“魔棒點燈”這兩個趣味實驗,同時讓學生也參與一部分的實驗工作。這時候學生已經對化學產生了極大的興趣。于是我就很自然地引入講解,化學與生活息息相關和學習化學的重要性的內容。在講到化學與生活息息相關時,我又補充作了鐵置換硫酸銅溶液中的銅的實驗,讓學生感性認識新物質的產生。又如在“化學是一門以實驗為基礎的科學”中對蠟燭及其燃燒的探究這一實驗,看似簡單,其實有著比較深刻的內涵。要鼓勵學生創造性地參與此項探究活動,敢于增添或更改某些實驗的內容,誰觀察到的現象越多,描述越詳細越準確越好。要鼓勵學生敢于將自己的實驗結果與別人進行交流,善于發現別人的優點,并改進自己的不足。學生因為剛開始接觸化學,初始或不敢發言,但經過我的鼓勵引導下,學生們變得踴躍發言,課堂氣氛熱情高漲。同時,初步激發學生對學習化學的興趣。實驗教學不僅能讓學生感知化學規律,還可以培養學生的觀察能力,思維能力和動手能力。
好的實驗能引起學生的直接興趣。適當而巧妙地運用實驗手段來創設一個問題情境,對教學會有極大的幫助。例如講到金屬與鹽發生置換反應后,教師可提出問題:“金屬鈉與硫酸銅溶液可以發生置換反應嗎?”根據金屬活動性順序,學生會答“可以!”教師可再引導:“如果可以,會有什么現象發生?”得出初步結論是如發生反應,會有紅色的銅析出。這時教師不失時機地演示出這一實驗,結果會發現金屬鈉浮在溶液表面不斷游動,最后溶液中生成藍色沉淀。這一現象與初步估計的相矛盾。此時的學生充滿疑惑,教師只需略加點撥,指出運用上述結論時,在常溫下能與水反應的活潑金屬應除外。
要知道,化學給學生所帶來的學習興趣很大程度上是來自于實驗。因此,我們應盡可能多地利用實驗來創設真實的情境。[
在教學中,我們會遇到這樣的問題:一些演示實驗現象不明顯,不利于學生的觀察認知。怎樣解決這個問題,是擺在我們教師面前的一項任務。譬如,在《飽和溶液不飽和溶液》一節中,食鹽溶液、硝酸鉀溶液均無色,我將食鹽換成硫酸銅,硝酸鉀換成高錳酸鉀,這樣就把原來的無色變成了鮮艷的藍色和紫紅色,便于學生觀察試管底部是否有固體剩余,從而判斷溶液是否飽和。在學習硝酸鉀和氯化鈉的混合物分離時,遇到同樣的問題,我就采取類似的方法解決,達到了較好的效果。
二、補充演示實驗,融化知識點
當我們講解純理論知識點時,光憑空洞說教學生往往是難以接受的,這就要求我們教師適當補做一些演示實驗,調動學生的形象思維,以達到對知識的理解。在《二氧化碳》一節中,講到二氧化碳的實驗室制法時,強調要用稀鹽酸而不用稀硫酸。我增加了兩點:不可用碳酸鈉代替石灰石;滅火器中應用碳酸鈉而不用石灰石。為了讓學生能更好地理解,我在講二氧化碳的實驗室制法前,先做了三個小實驗:⑴石灰石中注入稀鹽酸,反應迅速,石灰石表面不斷冒氣泡;⑵石灰石中注入稀硫酸,開始時石灰石表面迅速放出氣體,一會兒,氣泡便停止產生;⑶碳酸鈉溶液與鹽酸混合,反應非常劇烈,瞬時就完成。三個小實驗的演示,使學生對三個知識點的理解更容易、更透徹。
關鍵詞:探究教學化學
新一輪基礎教育課程改革已經展開了,這必將促進教師教學方式和學生的學習方式的變革。培養學生的科學素養無疑是本次課改的核心,但是培養學生的科學探究素養僅僅靠每周一兩節研究性學習課是遠遠不夠的。如何處理好學習知識,培養科學探究素養等各方面的關系,如何將研究性學習引入日常教學,一直是人們思考的新課題,本文就化學學科作初步探索。
一、背景分析:
高中化學課程應有利于學生體驗科學探究的過程,學習科學研究的基本方法,加深對科學本質的認識,增強創新精神和實踐能力,這是新課程標準對高中化學課程性質的最精煉的描述,而構造“知識和技能”,“過程與方法”,“情感態度與價值觀”相融合的高中化學課程目標體系,從學生已有的經驗和將要經歷的社會生活實際出發,幫助學生認識化學與人類的密切關系,關注人類面臨的與化學相關的社會問題,培養學生的社會責任感,參與意識和決策能力,這是新課程標準基本理念最核心的部分,上述新課程的性質與基本理念對以教師為中心,知識為中心,訓練為中心的傳統教學模式和學生的接受式學習方式都提出了挑戰,從這個層面上說我們很有必要尋求一種適應形式新要求的教學模式和學習方式。
二、化學學科探究性教學的意義:
素質教育是要培養人的創造能力和創造意識,而培養創造能力的關鍵是對信息的加工和處理的能力。如果在化學日常教學過程中創設一種類似于科學研究(探究)的情景和途徑,讓學生通過主動探索,發現和體驗,學會對大量信息的收集分析和處理。這必將促進學生思維能力,創造能力的發展,使認識問題,分析問題,解決問題的能力得到提高,可見進行化學學科探究性教學意義深遠。
三、化學學科探究性教學實施的可行性:
化學是一門研究物質的組成、結構、性質以及變化規律的基礎自然科學,同時化學也是一門以實驗為基礎的學科,化學實驗為化學探究性教學提供了途徑。實驗可以激發學生學習興趣,幫助學生形成概念,獲得知識和技能,培養觀察和分析能力,還有助于培養實事求是,嚴肅認真的科學態度。
化學學科的學科思想就是先提出課題(問題),進行學科假設,再進行實驗論證,得出結論,最后形成理論(規律),化學探究性教學就是在化學課堂上創設一種情景讓學生主動探索,發現和體驗,可見探究性教學還能夠體現化學學科的學科思想,讓學生受到學科思想的熏陶。從理論上看進行化學探究性教學可行。
四、化學探究性教學的實施:
實施化學探究性教學要體現問題性、實踐性、參與性、開放性,要體現學生的主體地位,教師的主導作用,實施化學探究性教學并不是要刻意在形式上體現探究性,更為重要和可行的是要在教學過程中讓學生的思維體現探究性,要讓學生感覺到自己是在“學”知識而不是在“裝”知識,即要體現探究和授予的差別,體現主動和被動的差別,要改變過去傳統教學體制中老師“滿堂灌”,“一言堂”,學生在整個教學活動中全盤被動接受的填鴨式教學模式,重要。要讓學生的思維體現探究性,可作如下嘗試:
1、創造探究情景:
通過合理處理教材,創造探究情景,把枯燥的東西變得有趣,可以激發學生的學習激情。比如人教版教材第一冊第二章第一節《鈉》中有鈉與水的反應,可以這樣創造探究情景:再次展示瓶中的鈉,觀察鈉沉在瓶底,又讓學生回顧剛學習過的鈉的物理性質,密度小(0.97g/cm3),比水小,若泡著鈉的液體為水,則鈉浮在水面。所以該液體不是水,那么請同學們想一想把鈉投入水中的情景。這樣就為同學們創造了一個探究情景,學生就迫切地想知道把鈉投入水中的情景,大大激發了探究欲望。
再如在講述某些物質的用途時,不應是單調的講授,可以創造這樣的探究情景:該物質為什么有這樣的用途?性質決定由那一條性質決定,這樣單調枯燥的東西就變得豐富了,有趣了。
2、為學生的探究指明方向。
因學生的準備知識不足等各種因素,學生在探究性學習過程中必然會遇到困難,老師要體現主導作用,為學生提供探究方法,方向以及思考問題的角度等方面的指導。
比如鈉與水反應產物的探究,小燒杯中先加了酚酞,變紅了,說明有堿性物質生成,是哪種堿呢?可以引導學生從反應物元素的角度分析:堿中有OH-,還有一種金屬陽離子,反應物中金屬元素只有鈉,說明生成的堿性物質為NaOH,通過觀察還有氣體生成,氣體是什么呢?又可以引導學生從元素角度分析,Na與H2O作用,生成的氣體只可能為H2,O2,到底是那一種呢?再考察H2,O2的性質,H2—可燃性,O2—助燃性,利用燃燒實驗進行驗證即可證明為H2,這樣通過逐步分析、探究確定了產物,可以寫出Na與H2O反應的方程式:2Na+2H2O=2NaOH+H2以上體現的探究過程雖然簡單,但主要體現的是一種思想,一種方法,在簡單的問題上可以奏效,在復雜的問題中同樣可以運用,“授人以魚,不如授人以漁”。
3、讓學生形成有序思維模式
在教學過程中幫助學生總結規律,歸類,對于學生整體把握知識形成有序思維模式是大有裨益的,要讓學生明白復雜問題都是由一系列簡單問題綜合而成的,我們感覺到復雜主要是不知從那里著手思考,如果形成了有序思維模式,找到最原始的模型,一切問題就迎刃而解了。從知12388比如在講授HNO3的物理性質時,可以幫助學生形成有序思維模式。“HNO3常溫下為無色有刺激性氣味的液體”,其實由這一點信息,我們引導學生進行有序思維模式思考就可以探究出HNO3的許多性質:
有刺激性氣味的液體易揮發沸點低
在空氣中易形成酸霧
4、讓學生充分體會到成功的喜悅
多鼓勵,多體現人文關懷,學生在一種寬松,快樂的氣氛中學習,效果是最好的,對于學生正確的判斷、推斷、推理都要給予肯定,對于學生一些新奇想法、創意更要多鼓勵,這可讓學生保持學習的興趣,體會到自己的主體地位。
五、總結:
總之新形式下的化學教學就是要求教師在教學過程中創設一種類似于科學研究(探究)的情景和途徑,把每堂課都設計為解決一個具體問題的過程,讓學生通過主動探索,發現和體驗,學會對大量信息的收集分析和處理,從而提高素質,增長能力。
教師教育觀念的更新,學生學習方式的轉變,學生科學素養的提高需要大家共同努力,把研究性學習引入第一課堂,實施探究式教學必將引起一場教育上的革命,對學生科學素養、探究能力的提高必將產生巨大的推動作用。
參考文獻:
①成廣興申義陽主編《化學教學概論》石油大學出版社2001
隨著科學技術的發展,人們已能通過先進的科學儀器觀察一些物質的原子排列狀況。1990年前后,美國等少數國家首先在-269℃的低溫下移動了原子。1993年,中國科學院北京真空物理實驗室的研究人員,在常溫下以超真空掃描隧道顯微鏡為手段,通過用探針撥出硅晶體表面的硅原子的方法,在硅晶體的表面形成了一定規整的圖形。這種在晶體表面開展的操縱原子的研究,達到了世界水平。圖中的“中國”兩字就是這樣形成,并經放大約180萬倍在計算機屏幕上顯示出來的。這兩個字的“筆畫”寬度約2nm,是目前已知的最小的漢字。
化學工業是國民經濟的基礎工業,也是高科技、新材料發展的重要組成部分,化學多門類、多學科,它與人類社會、人類自身與人類生活及環境息息相關。但在人類社會的實際生活中,人們往往對化學工業及其產品產生了許多誤解,甚至在輿論宣傳中也出現了一些有關化學與人類健康的錯誤信息。為了使廣大群眾正確認識化學與人類生存和健康的重要作用,了解化學與人類自身的相互關系,廣東省化工學會組織了中山大學、廣東工業大學、華南農業大學等學府的教授、博士編寫了本書。本書特點是以人體自身的生命為本,以化學與人類健康之間的關系為中心,著重介紹化學元素在組成宇宙世界、地球和人體中的作用與地位,科學地闡述了食品及其添加劑、水、日用化學品、農藥、農膜、化肥、醫藥化學品等各個領域中的許多天然或合成化學品是人體生命要素,也是人體健康的物質基礎,從理論到實踐詳細地敘述了人類的歷史長河中,在與自然界、生產、生活和人類疾病
的斗爭中,人類利用化學品為自身健康服務的知識、經驗和正確的使用方法,從發展的角度描述了在知識經濟和高新尖化學品日新月異的當今時代,未來化學品更好服務人類健康的前景,特別是基因工程產品的研制與生產將是社會發展、人類健康的福音。全書文字暢順、簡潔、內容豐富、充實、深入淺出,體現了科普書的科學性、知識性、實用性和趣味性,有較強的前瞻性。相信《環境?化學與人類健康》一書對宣傳化學科普知識、正確使用化學品,服務社會,提高人類自身生活素質,增強人類健康將會起到積極的作用。
北京一位中學生問諾貝爾化學獎獲得者英國化學家克羅托教授:“人們都說21世紀是生命科學和信息科學的世紀,您能否告訴我化學有什么用,我們為什么要學習化學呢?”克羅托回答說:“正是因為21世紀是生命科學和信息科學的世紀,所以化學才更為重要。”化學作為一門基礎學科已經與各相鄰學科交叉綜合,出現了生命化學、農業化學、環境化學、能源化學、地球化學、材料化學、計算化學、醫藥化學等,化學又是一門應用性極強的學科,它已滲入到現代社會的工業、農業、國防、醫藥、衛生、交通、能源、環境、材料以及正在蓬勃發展的一切高科技領。
今日化學學科正積極向一些與國民經濟和社會生活關系密切的材料、能源、環境、生命等學科滲透,使化學的作用與地位日益顯著。反過來,這種學科間的滲透,對化學學科的發展起著重要的促進作用。
人類很早就開始使用材料,從石器時代到現代,人類所使用的材料不斷地發生變化,材料的種類越來越多,用途也越來越廣。我們對于材料的認識,應該包括為人類社會所需要并能用于制造有用器物的物質這兩層涵義。也就是說,并不是所有的物質都可以稱為材料。材料按其化學組成或狀態、性質、效應、用途等可以分為若干類。例如,按化學組成分類,陶瓷屬于非金屬材料;合金屬于金屬材料;橡膠、化纖等屬于有機高分子材料。歷史的發展表明:沒有新材料的出現,就沒有工業的進步和大量新產品的涌現。因此,許多科學家都認為新材料是高技術的突破口,只有更好地開發和應用具有特殊性能的新材料,才能擁有更強大的經濟優勢和技術潛力?;瘜W不僅在一般材料的研究、生產和應用中發揮了巨大的作用,而且在研制具有特殊性能的新材料方面也會繼續發揮其獨特的優勢??偲饋碇v,適應科技迅猛發展所需的諸如耐腐蝕、耐高溫、耐輻射、耐磨損的結構材料,以及敏感、記錄、半導體、光導纖維、液晶高分子等信息材料和超導體、離子交換樹脂與交換膜等高功能材料,它們的制取都是需要化學進一步參與研究的重要課題。
位于北京周口店的北京猿人遺址中的炭層,表明人類使用能源的歷史已非常久遠。人類社會的發展與能源消費的增長是密切相關的,我們現在使用的能源主要來自化石燃料——煤、石油和天然氣等,但化石燃料是一種不可再生,并且儲藏量有限的能源,而且在開采和燃燒過程中還會對自然環境造成污染。為了更好地解決能源問題,人們一方面在研究如何提高燃料的燃燒效率,另一方面也在尋找新的能源。這些都離不開化學工作者的努力。例如,核能和太陽能的發電裝置離不開特殊材料的研制;用氫作為能源需要考慮貯氫材料和如何廉價得到氫,等等。
實踐證明,重視問題情境的創設和思維動機的激發是優化實驗教學的一條有效途徑。
一、創設問題情境,展現實驗的設計思想
對于課本上大量的演示實驗和學生實驗,我們不能采取簡單的“拿來主義”,照方抓藥,機械操作,而應該通過創設問題情境,如:“應該怎樣設計?”“為什么要這樣設計?”“換一種方法能不能做?”等,有意識地創造一種探索的氛圍,盡量展現實驗的過程,使之成為師生共同參與的“亞研究”過程,以此來滲透化學思想,啟迪學生運用科學的研究方法對待化學實驗。例如,氣體的制備實驗,在學完氧氣和氫氣的實驗室制法之后,實驗室制取二氧化碳氣體的設計過程就可由學生自己來完成。我們可提出如下問題,引導學生思考。
問題1:要設計一個制備氣體的實驗,你要考慮哪些方面?
問題2:設計怎樣的裝置可使實驗操作簡便易行?
問題3:你能否設計一個隨用隨制的氣體發生裝置?
這時學生可能會設計出各種各樣的方案,然后教師引導學生進一步考究哪些方案是科學合理的?哪些是存在缺陷需要改進的?鼓勵學生開動腦筋大膽設想,積極主動地參與實驗設計過程,充分展示實驗的設計思想。
對于課本上的研究性實驗,我們也應積極創設問題情境,引導學生去追溯科學家思考研究的源頭,他們那精巧的設計,獨到的方法,深刻的分析,都是值得我們繼承和發揚的。例如,法國化學家拉瓦錫對研究空氣成分的裝置設計,英國物理學家雷利在實驗中不放過幾毫克這么微小的差異,發現了稀有氣體等,把科學家的思想融入課堂教學,使學生從中汲取化學思想的營養。
二、創設問題情境,拓展實驗內容
化學變化規律的表現形式是多層次、多側面的,但教材為我們提供的實驗方案卻往往著眼于單層次、單側面的實驗內容,因而有著較大的局限性或單調性。為此,我們有必要對原有的實驗內容進行適當的拓展和補充,積極創設問題情境,盡量讓學生能從多層次、全方位地去認識化學原理。例如氯化氫一節,教材為了說明氯化氫極易溶于水而設計了一個噴泉實驗,由于實驗內容單一,很難使學生對噴泉實驗有一個全面的認識,為了充分展示噴泉實驗的原理,我們可以在上述實驗的基礎上,豐富實驗內容,補充了二氧化碳氣體的噴泉實驗,并提出如下問題讓學生思考。
問題1:二氧化碳是極易溶于水的氣體嗎?為什么也能做出噴泉?
問題2:形成噴泉的原理是什么?
教學實踐讓明,通過增加這個實驗內容就能使學生對噴泉實驗有一個全面而深刻的認識,不只是停留在表面現象上,不僅知其然,而且知其所以然,培養了學生分析問題和解決問題的能力。
三、創設問題情境,優化實驗的演示過程
傳統的演示實驗教學只讓學生看看表演,先是“教師做、學生看”,后是“教師講、學生聽”,而忽視了學生主體的思維動機的激發,這樣實驗得出的結論教師認為是“顯然”,可是對學生來說,有時候卻是“茫然”。因此,有的演示實驗之所以未能起到很好的作用,往往不是演示實驗本身失敗了,而是教師不能為演示過程創設良好的問題情境所致。如在講氫氧化亞鐵的制取時,一位教師在實驗前事先作了結論性說明:“FeSO4溶液中滴入NaOH溶液將生成白色的Fe(OH)2沉淀?!笨烧沾瞬僮?,實驗結果幾乎看不到白色沉淀,而是看到灰綠色沉淀,慢慢變成紅褐色沉淀。這一現象與事先的說明不符合,學生不以為然。若事先提出如下問題,有意識地引導學生從側面思考,就會得到較好的教學效果。
問題1:實驗室里是如何保存易被氧化藥品的?
問題2:該實驗過程中生成的Fe(OH)2易被氧化,采取怎樣的措施可避免其被氧化?
此時學生想到鈉、鉀、白磷等容易被氧化的藥品的保存是用液封的原理,所以,可在盛FeSO4溶液的試管中先加入與水不相溶的且比水輕的有機物,如苯、汽油等來隔絕空氣,然后再將滴管伸入液面以下滴加NaOH溶液,這樣得到的白色沉淀現象就十分明顯了,既優化了演示實驗過程,又強化了學生對易被氧化藥品的保存意識。
四、創設問題情境,加大對實驗的分析力度
化學實驗的演示不但要演示操作、演示觀察,更要對實驗現象進行深入細致的分析。許多教師急于用實驗現象、實驗事實建立概念與歸納規律,而忽視了對實驗現象的觀察與結論的分析,沒有充分拓展實驗現象的本質屬性和現象之間的因果關系,導致性質及規律的得出較為生硬,實驗教學效果不理想。
因此,演示實驗完畢后,我們要以實驗現象為依據,創設問題情境,啟發學生學知識。例如,在講氯氣的化學性質時,教師演示完氯氣分別通過干燥有色布條和濕潤有色布條的實驗后,學生觀察到的現象是濕潤的有色布條退色,
而干燥的有色布條卻不退色。此時,教師不要忙于下結論,而應不失時機地利用這一現象,創設問題情境,加大分析力度,激活學生的思維。
問題1:濕潤的有色布條退色,這一現象說明哪種物質起了關鍵作用?
問題2:Cl2和H2O兩者同時存在時可使有色布條退色,你能推斷其可能的原因嗎?由此問題情境,引導學生展開討論、猜測,逐步分析得出Cl2和H2O反應這一化學性質。
問題3:真正起漂白作用的是Cl2?還是Cl2與H2O反應后的生成物?層層深入,調動學生的思維,把學生由對現象的感性認識逐步引向對本質的理性認識。
五、創設問題情境,擴大實驗成果
實驗完成之后,不但要引導學生對實驗進行分析、總結,并且要對實驗進行恰當的延伸,通過創設問題情境來借題發揮,促進知識的遷移和運用,進一步完善認知結構。
例如,實驗室制取氯氣的實驗完成后,除了要求學生掌握整套裝置的安裝順序及注意事項之外,可再設計如下兩個問題予以延伸。
問題1:這樣制得的氯氣純凈嗎?
問題2:氯氣能與水反應,能否用水來處理尾氣?
在學生觀察完教師的演示之后,通過這兩個問題,可再次激起學生思維的波瀾,克服因滿足于對實驗現象的觀察而表現出的渙散狀態。再如,Al(OH)3的制取,教材中用了兩個演示實驗說明了Al(OH)3的制取方法和Al(OH)3的兩性,許多教師講到這里都強調說:“Al(OH)3必須用鋁鹽和弱堿氨水反應來制取,不可用強堿。”其實,這種說法是錯誤的,我們可繼續創設問題情境進行變式實驗加以證明。
問題1:在分別盛有少量Al2(SO4)3溶液的兩支試管中,分別滴入氨水和NaOH溶液,繼續滴加,會出現什么現象?
二、不能只盯一點,要全面觀察
一些同學在觀察化學實驗時,只注意明顯突出的現象,而忽略那些不太顯著的現象。如觀察鐵絲在氧氣中燃燒的現象時.只看到有“火星四射”,而看不到有“黑色固體產生”。另外,觀察不僅是用眼看,還包括用耳聽、用鼻聞、用手摸。例如,在觀察硫在氧氣中燃燒的實驗時,通過鼻聞,可了解產生的氣味的氣味;用手摸集氣瓶壁,可感覺到反應有熱量放出。這些都是用眼所觀察不到的。
可見,只有“全神貫注”.才能全面觀察到實驗的現象。
三、不能馬馬虎虎,要細心比較
觀察實驗不能只觀察一個大概,特別是對相似的實驗,更應細心比較。如硫既能在空氣中燃燒,也能在氧氣中燃燒,在觀察這兩個實驗時,就應特別細心,否則,牼湍巖怨鄄斕攪蛟誑掌杏朐諮跗腥忌盞幕鷓嬗小拔⑷醯牡渡睜與“明亮的藍紫色”之區別,從而得不出硫在氧氣中燃燒更旺的結論。
四、不能只觀察不思考
觀察化學實驗,不只是動動眼睛和其它感官就行了,還要開動腦筋去分析和判斷。如在觀察實驗室制氧氣的實驗時,只有同時思考“為什么實驗前應先檢驗裝置的氣密性?”“試管口為何要略向下傾斜?”“實驗結束時,為何要先將導管從水槽中取出,后熄滅酒精燈?”等問題,才能達到“知其所以然”的目的。
五、弄清概念,防止張冠李戴
進行色層分析需要有吸附劑(如氧化鋁、氧化硅等),還要把吸附劑裝在吸附柱上,操作就比較復雜一些。這里介紹用粉筆來模擬色層分析法,既簡便又有趣。
1.藍墨水中有幾種染料
取一支粉筆,在距離粗的一頭1厘米的地方點上一點藍墨水(只要用細玻璃棒蘸上藍墨水一點,不可用滴管滿,因為這樣做會使藍墨水的點太大),點完后,藍墨水點的直徑約為1毫米。
在培養皿內加酒精作展開液面高度保持在0.5厘米左右。然后把粉筆的大頭朝下,豎立在酒精中,但酒精的液面不可與藍墨水點接觸。
不久,酒精就在粉筆上慢慢上升,隨著酒精向上擴散,藍墨水也在粉筆上向上移動。最后,你可以看到粉筆上半部的墨水是藍色的,粉筆下半部的墨水是紫色的。說明在藍墨水中存在著兩種染料,一種是紫色的,另一種是藍色的。
2.紅墨水中有幾種染料
再取一支粉筆,在粗的一頭點上一點紅墨水(位置和藍墨水點相同),然后把它豎立在酒精中,紅墨水也會隨著酒精慢慢向上擴散。最后,你會看到,粉筆上半部的墨水是橙紅色的,下個部的墨水是紅色的,說明紅墨水中也有兩種染料。
3.分離甲基橙和酚酞
在試管中加入2毫升濃氨水和18毫升蒸餾水,混勻。再加入10毫升丁醇,管口用橡皮塞塞嚴,充分搖動試管,然后將試管靜置。等溶液分層后(上層是氨的丁醇溶液,下層是氨水),用滴管取出上層溶液放在培養皿內。
將0.5毫升甲基橙指示劑和0.5毫升酚酞指示劑混合均勻。
取一支粉筆,在粗的一頭點上一點混合指示劑(位置和實驗1中相同),然后把粉筆豎立在培養皿內的氨的丁醇溶液中。不久混合指示劉慢慢向上擴散。最后,粉筆的上半部是紅色的,下半部是橙黃色的。為什么會發生這一變化呢?原來,酚酞和甲基橙在粉筆上的擴散速度是不同的,酚酞往上爬得快,甲基橙爬得慢。所以粉筆上半部是酚酞,它遇到氨水顯紅色,粉筆的下半部是甲基橙,遇到氨水顯橙黃色。通過這樣一個簡單的實驗,可以使我們初步了解到,在色層分析中是怎樣把兩種物質分開的。
4.綠葉中的色素
二、理實一體化教學法的實施
每個模塊分成若干個任務,在項目實施過程中以任務引領培養學生的專業技能。如在車削螺距螺紋任務中,按照理實一體化教學法組織實施課堂教學。
1.分組
根據各班實際人數,將學生分成若干個小組,每個小組分4~5個人,培養學生團隊意識。每個組選出操作技能和管理能力較強的學生做組長,組長負責本組學生的實訓管理和任務分配。組長要用“活動記錄表”對本組學生的考勤、工作表現和工作成效記錄在案,為學生的最后評價提供依據。
2.教師講授
螺紋車削加工工藝流程是車端面、車螺紋大徑、車退刀槽、倒角、車螺紋。
3.教師示范
根據給定的零件圖,一是分析零件圖,得出數據。二是確定加工步驟:車右端端面,粗精車外圓,車螺紋大徑,切槽,倒角,車螺紋。三是選擇刀具及切削用量,教師與學生互動,計算進刀次數、背吃刀量確定粗加工、精加工的數據。四是安裝工件,選擇合適的夾緊位置和足夠的夾緊力。五是安裝刀具,教師示范,學生演示,注意刀尖分角線垂直于工件軸線。六是調整機床,調整主軸轉速和螺距。七是螺紋車削操作方法,采用正反車車削法,對刀、車螺紋、退刀。
4.學生操作訓練
教師巡回指導,遇到典型問題,集中講解,提醒學生注意事項和操作規范,突破重難點,讓學生在操作中解決實際問題。
5.評價
學生完成作品后要進行螺紋的測量,使用量具游標卡尺、鋼尺、螺距規、螺紋千分尺對測量要素大徑、螺距、牙型角、中徑進行有效測量,并將測量結果記錄在活動記錄表中,教師要點評學生的作品,指出存在的問題,現場評分確定學生成績。
三、理實一體化教學法總結
1.加強課堂管理
有些技校學生不守紀律,在實操場地走動,亂拿工具當玩具,擾亂課堂紀律。老師應嚴抓課堂紀律,合理安排學生操作,維持課堂秩序。
2.教師要加強指導
教師要加強巡回指導,及時糾正學生不規范的操作。學生在老師的指導下有序地進行操作,老師應督促學生人人動手。
土壤的酸堿度會影響作物生長,各種作物對土壤pH值的要求也是不同的。下表是一些主要農作物適宜生長的酸度范圍。
測定土壤的酸度,一般用蒸餾水或鹽溶液(常用氯化鉀)提
取土壤中游離態或代換性的氫離子,然后用pH試紙或備有標準色階的pH混合指示劑測定溶液的酸堿度。如果用pH計,測定的值更精確。
【操作】稱取1g風干或新鮮土樣,放入試管內,加入5mL蒸餾水,試管口加塞后充分振蕩,放置澄清后用精密pH試紙(pH值在5.5~9.8)測定上層清液的酸度。
【說明】
(1)土壤樣品的采集要科學。例如,測定大田的土壤酸度,采樣時應多點取樣,如10畝地可取5個點,30畝地可取10個點,大于30畝可取15~20個點。把各點的樣品充分混合后,測定所取土樣。為了保證測定準確,應重復測試一次,加以驗證。
(2)蒸餾水必須用pH=7的中性水,否則要用氫氧化鈉溶液或鹽酸把pH值調到中性。
(3)速測用的土樣一般以新鮮的自然濕土為宜。保存備用土樣要風干,潮濕的土壤易受微生物的作用而改變土壤的性質。風干的方法是:把土樣攤在塑料薄膜或紙上,趁它在半干狀態時壓碎,除去殘根等雜質,鋪成薄層晾干,再用木棒碾碎。風干場所要干燥通風,防止酸、堿氣體侵入。風干后再次研磨、過篩處理,最后裝入土樣瓶或塑料袋內,保存備用。
土壤中速效氮、磷、鉀的測定
【概述】測定土壤的養分,是田間科學管理的必要步驟,也是合理施肥的重要依據。土壤中速效氮、磷、鉀養分的簡易測定,是有實用意義的實驗。測定的一般原理是:將含速效氮、磷、鉀養分的一定量土壤,用浸提液把氮、磷、鉀浸提出來。然后用不同的試劑分別和浸出液中的氮、磷、鉀等養分作用,使溶液呈現不同的顏色。浸出液中所含的某一養分,因濃度不同,顏色的深淺也不一樣。將這一顏色跟用純試劑配制的一系列濃度不同的標準色列相比較,可以粗略確定浸出液中某一養分的濃度,由此推算土壤中某一養分的含量。下面分別介紹土壤浸出液的制備,氮、磷、鉀混合標準溶液的配制以及三種養分的測定方法。
土壤浸出液的制備
【原理】
土壤中的速效養分氮、磷、鉀主要以硝態氮(NO-3—N)、銨態氮(NH+4—N)、磷酸鹽(H2PO-4、HPO2-4)和鉀鹽(K+)等形式存在于土壤溶液里或被土壤膠粒吸附。要測定它們,首先要用一種溶液把它們浸提出來。當用電解質溶液作浸提液(如NaHCO3)處理土壤時,土壤膠粒吸附的離子就被電解質溶液里的離子(如Na+)替代,替代出來的離子和原來土壤溶液中的養分一起進入浸提液。
【操作】
(1)從田間取回有代表性的土壤樣品,在105~115℃下烘干。
(2)稱取5g干燥的土壤樣品,放入50mL干燥的錐形瓶中,加入25mL0.5mol/L的碳酸氫鈉浸提液。用玻璃棒把土壤攪散。再加入半藥匙活性炭,劇烈振蕩1~2分鐘后靜置5~10分鐘,過濾后得到的濾液是土壤浸出液。
【說明】
(1)浸提液有多種,如鹽酸、檸檬酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉和醋酸-醋酸鈉等溶液。選用哪種浸提液更好,應根據土壤的酸堿度及浸出效果來決定。本實驗中統一采用0.5m0l/L的碳酸氫鈉溶液作為土壤養分的浸提液。
(2)加活性炭的目的是為了脫色。但加入前要檢驗活性炭中是否含有磷(方法見速效磷的測定)。如果含有磷,在使用前將磷除去。方法是用0.5m0l/L的碳酸氫鈉溶液浸提,浸提2小時后過濾(吸濾法),活性炭還要用浸提液洗滌兩次,最后用蒸餾水洗到中性,烘干備用。
氮、磷、鉀混合標準溶液的配制
準確稱取經105℃烘干的分析純磷酸二氫鉀(KH2PO4)0.4390g、硝酸鉀0.7220g、氯化銨0.3820g、硫酸鉀1.3247g于250mL的燒杯中,用少量水溶解,然后無損地轉移到1000mL容量瓶中(用少量水多次沖洗燒杯,洗液轉移入容量瓶中),最后加水稀釋到刻度,即得含有磷、硝態氮、銨態氮各為100ppm,鉀為1000ppm的混合標準原液。加甲苯5滴防腐,可以保存3~4個月。
用移液管吸取上述標準原液4mL,放在50mL容量瓶中,用水稀釋到刻度,搖勻,即得可用于制作標準色列的含硝態氮、銨態氮、磷各為8ppm和鉀80ppm的混合標準溶液。有效期7天。
土壤中速效氮的測定
1.硝態氮(N0-3—N)的測定——硝酸試粉法
【原理】硝酸試粉是粉狀試劑,它由鋅粉(還原劑)、檸檬酸(提供酸性和排除Fe3+的干擾)、對-氨基苯磺酸和甲萘胺(顯色劑)和硫酸錳(催化劑)等組成。在酸性條件下,硝酸試粉中的鋅把硝酸根離子還原成亞硝酸根離子,亞硝酸根離子跟試粉中的對氨基苯磺酸作用生成對苯磺酸重氮鹽,它跟試粉中的甲萘胺反應,生成紅色的偶氮染料。紅色的深淺程度跟浸出液里的硝酸根含量有關,根據所形成的紅色深淺跟標準色列比色,從而確定浸出液里硝態氮的濃度(ppm)。
【操作】
(1)取8支潔凈干燥、直徑大小和管壁厚薄一致的5mL無色試管(可用5mL注射針劑的廢安瓿代替)。按下表所列步驟制作標準色列。
(2)在剩下的兩支試管(編號7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再分別加入4滴1mol/L硫酸溶液,搖勻。分別加入硝酸試粉1耳勺(盡量和制作標準色列時的加入量相等),搖勻后,在5~15分鐘內將顯示的顏色跟標準色列比較,記錄顏色相同的標準色列硝態氮讀數值(即浸出液中含硝態氮的濃度)。7、8兩支試管中顯色應基本一致,否則應重新測定。
【計算】
(1)土壤中速效養分的求算
本實驗的土壤浸出液是由5g干土和25g(按每毫升質量約為1g計算)碳酸氫鈉溶液浸提出來的。因此,
(2)每平方米耕地中速效養分含量的求算
土地的耕作層一般離地表0~20cm左右,而干燥土壤(指干燥而結構未被破壞的土壤)的容重為1130kg/m3。因此,
每平方米耕作層土壤質量=1m2×0.2m×1130kg/m3=226kg
每平方米耕地中速效養分含量(千克)=土壤含速效養分率
×10-6×226=讀數值×5×10-6×226
土壤中含硝態氮的量按上述方法求算。
【說明】
(1)滴管的口徑必須校正,在垂直滴出時每滴體積是1/20mL(即20滴是1mL)。滴加液體時滴管必須垂直,保證每一液滴的體積大小一致。
(2)硝酸試粉的制備
①甲試劑稱取分析純檸檬酸150g,對-氨基苯磺酸4g,甲萘胺2g,在干燥條件下迅速地分別研細,混合均勻后,貯于棕色瓶中。
②乙試劑稱取分析純鋅粉4g,硫酸錳20g,混合均勻后貯于棕色瓶中。
使用時取甲試劑15份,乙試劑1份(指質量),兩者充分混合均勻后,貯存在棕色瓶中,放在陰涼干燥處?;旌虾蟮脑噭?,一般只能保存兩個月左右,受潮更容易失效。失效時試粉變紅色。
(3)浸出液中加入硫酸的目的在于中和浸出液的堿性,以保證反應在酸性條件下進行。
(4)為了消除體積不同而引起的誤差,保證結果準確,無論是標準色列的制作,還是浸出液中養分的測定,都應嚴格按規定滴數加液,使液體的總滴數為20滴(約1mL)。
(5)上頁表中硝態氮濃度的一系列讀數值是標準色列的讀數值(以下簡稱讀數值)。浸出液的顯色跟標準色列中某一檔溶液顏色相同時,這一讀數值就是浸出液中硝態氮的濃度。
設配制色列中這一檔溶液時耗用標準溶液n滴,該檔的讀數值為C。已知標準溶液中硝態氮的濃度是8ppm,而實驗中浸出液的用量是16滴,則兩者有如下的關系:
n×8ppm=16×CC=0.5n(ppm)
即讀數值=標準溶液滴數×0.5
2.銨態氮(NH+4—N)的測定——銨試劑法
【原理】在堿性(pH>11)條件下,銨態氮跟銨試劑(碘汞化鉀的堿性溶液)作用,生成碘化氨基氧汞黃色沉淀。但因土壤浸出液中NH+4很少,一般只能使溶液呈黃色。根據黃色的深淺(跟標準色列比色)確定浸出液中含銨態氮的濃度(ppm)。
【操作】
(1)取8支潔凈、干燥的5mL試管(要求跟測硝態氮相同)。按下頁表所列步驟制作標準色列。
(2)在剩下的兩支試管(編號7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再加入10%的酒石酸鉀鈉溶液各2滴后搖勻,接著分別加入蒸餾水和銨試劑各1滴,使兩試管里液體的總體積為20滴,搖勻。將浸出液顯示的顏色跟標準色列比較,記錄顏色相同的標準色列的銨態氮讀數值[即浸出液中含銨態氮的濃度(ppm)]。7、8兩支試管里的顯色應基本一致,否則應重新測定。
【計算】參照前一實驗中土壤中速效養分的計算方法。
土壤中銨態氮(ppm)=讀數值×5
每平方米耕地中銨態氮含量(千克)=讀數值×5×10-6×226
【說明】
(1)土壤浸出液中常含有Ca2+、Mg2+等,這些離子在這種條件下也能和銨試劑生成沉淀,使溶液渾濁,干擾銨態氮的測定。加入酒石酸鉀鈉可以排除這些干擾。
(2)10%酒石酸鉀鈉試劑的配制方法是:稱取分析純酒石酸鉀鈉10g(或用酒石酸鈉)、氫氧化鈉2g溶于少量水中,然后加水到100mL。
(3)奈斯勒試劑可以按以下方法配制。取11.5g碘化汞和10g碘化鉀,溶于適量水中,稀釋到50mL,然后加入50mL6m0l/L氫氧化鈉溶液,靜置后取清液保存在棕色瓶里。
土壤中速效磷的測定——鉬藍比色法
【原理】土壤中的磷酸鹽在酸性條件下和鉬酸銨作用,生成淡黃色或無色的磷鉬酸銨,然后被氯化亞錫還原為藍色的磷鉬藍。藍色的深淺跟含磷量多少有關,把溶液的藍色跟標準色列比較,可以確定浸出液里含磷的濃度(ppm)。
【操作】
(1)取8支潔凈、干燥的5mL(要求跟前一實驗中相同)試管。按下表所列步驟制作標準色列。
(2)在剩下的兩支試管(編號7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再分別加入1mol/L硫酸溶液4滴和1.25%硫酸鉬酸銨溶液4滴,搖勻。接著各加入1%氯化亞錫溶液1滴,這時各試管里溶液的總量是25滴,搖勻。把浸出液顯示的藍色跟標準色列相比較,記錄同樣顏色溶液的讀數值[即浸出液中含磷的濃度(ppm)]。7、8兩支試管里的顯色應基本一致,否則要重新測定。
【計算】
土壤中含磷(ppm)=讀數值×5
每平方米耕地中磷的含量(千克)=讀數值×5×10-6×226
【說明】
(1)本實驗用的方法是指堿性或中性土壤中速效磷的測定。如果測定酸性土壤里的速效磷,浸提液不能用碳酸氫鈉溶液,而要以等量的0.5%鹽酸作浸提液。測定用的試劑也有所改變。實驗方法是在試管里加入16滴浸出液,再加4滴蒸餾水,接著加1.25%的鹽酸鉬酸銨,搖身后加入1滴1%的氯化亞錫溶液,搖勻。浸出液顯示的藍色,按前述方法進行比色讀數。
(2)1.25%硫酸鉬酸銨溶液按以下方法配制稱取2.5g鉬酸銨,溶于20mL水中,加熱到60℃,使它全部溶解,冷卻。量取7mL濃硫酸加入到70mL水中,冷卻。把前一種溶液緩慢傾入后一種溶液中,不斷攪拌使不生成沉淀,混勻,冷卻,加水到200mL。
(3)鹽酸鉬酸銨溶液的配制方法是稱分析純鉬酸銨1.5g,溶于30mL水中。緩慢加入密度1.19g/cm3的純鹽酸44mL,邊加邊攪拌,最后加水到100mL。
(4)1%氯化亞錫溶液的配制稱取分析純氯化亞錫1g,加分析純濃鹽酸10mL,等全部溶解(如渾濁需過濾)后,再加甘油90mL,混勻,貯存在棕色瓶中,保存在陰涼處。
土壤中速效鉀的測定——亞硝酸鈷鈉比濁法
【原理】鉀離子跟亞硝酸鈷鈉在中性或酸性條件下,能生成亞硝酸鈷鈉二鉀黃色沉淀而出現渾濁。渾濁程度隨溶液中鉀離子含量的增多而變濃。把浸出液顯出的渾濁程度跟標準色列的渾濁程度相比較,可以得出浸出液中含速效鉀的濃度(ppm)。
【操作】
(1)取8支潔凈、干燥的5mL試管,按下表所列步驟制作標準色列。
(2)在剩下的兩支試管(編號7、8)中各加入土壤浸出液16滴,再分別加入冰醋酸2滴和37%的甲醛溶液1滴,搖勻。接著各加入亞硝酸鈷鈉溶液4滴和異丙醇16滴,搖勻。把浸出液出現的渾濁程度跟標準色列比較,記錄讀數值[即浸出液中含鉀濃度(ppm)]。7、8兩支試管中渾濁程度應基本一致,否則應重新測定。
【計算】
土壤中含鉀(ppm)=讀數值×5
每平方米耕地中含鉀量(千克)=讀數值×5×10-6×226
【說明】
(1)因為標準溶液中含鉀濃度是80ppm,所以色列的讀數值和耗用標準溶液滴數的關系是
讀數值=標準溶液的滴數×5
(2)配制標準色列時加入氯化鈉是為了使標準溶液跟土壤浸出液里存在的大量鈉離子濃度相近。
(3)向土壤浸出液里加入醋酸是為了控制pH值在4~5左右。堿性過強,亞硝酸鈷鈉中的鈷離子會生成Co(OH)3沉淀。酸性過強會引起亞硝酸鈷鈉分解,因此要嚴格控制溶液的pH值。
(4)土壤浸出液中的銨根離子和亞硝酸鈷鈉溶液反應,也能產生(NH4)2Na[Co(NO2)]6黃色沉淀,為此加入甲醛溶液,使生成難以離解的六次甲基四胺,排除銨根離子的干擾。
(5)加入異丙醇可以降低亞硝酸鈷鈉二鉀的溶解度,提高測定效果。如果溫度不超過23℃,也可以用乙醇代替異丙醇,溫度高會引起沉淀溶解。
(6)亞硝酸鈷鈉溶液可以按以下方法配制。取23g亞硝酸鈉,溶在50mL水里。再加入16.5mL6mol/L醋酸和3g硝酸鈷[Co(NO3)2·6H2O],靜置過夜,取濾液使用。
土壤中有機質含量的測定
【原理】土壤里有機質的含量是決定土壤持久性肥力的重要標志,所以測定土壤有機質的含量具有重要意義。測定土壤里有機質的含量有多種方法,其中用重鉻酸鉀作氧化劑,跟土壤里的有機質發生氧化還原反應,再用滴定法或比色法測定的方法用得較多。
氧化性強的重鉻酸鉀在酸性溶液里跟土壤中有機質的碳發生氧化還原反應,它們之間存在定量關系。再用標準還原劑(如硫酸亞鐵銨)滴定多余的氧化劑(K2Cr2O7),經過換算,就能求得土壤里有機質的含量。不用還原劑滴定,可以用重鉻酸鉀溶液在反應前后的顏色變化進行比色測定。酸性的重鉻酸鉀溶液呈橙色,反應后六價的鉻被還原成三價鉻離子,呈綠色。溶液的顏色越深,表明土壤里有機質的含量越高,一般可通過跟標準色階或比色卡比較就能得出土壤里有機質的含量。
【操作】
(1)重鉻酸鉀氧化還原比色法先配制系列標準色階。在一系列試管里用5%葡萄糖和水調配,配制成各級有機質濃度的標準溶液。按照速測步驟,在各試管中依次加入2.5mL0.167mol/L重鉻酸鉀溶液和5mL濃硫酸。顯色后各取5滴加入比色瓷板孔穴中,加蒸餾水2滴,攪勻后即為標準色階。各級色階的間距為0.5%,色調由橙黃、黃綠、綠到深綠逐級加深。實例可見下表。
測試時稱取0.5g風干的土樣(長期潮濕的土常含有較多的還原性物質,會干擾測定結果,必須充分風干,使它氧化后才能測定)放入試管中,加入2.5mL0.167m0l/L重鉻酸鉀溶液振蕩,再迅速加入5mL濃硫酸,振蕩一分鐘再靜置半小時。用滴管吸取5滴上層清液,加入比色瓷板孔穴中,加2滴蒸餾水,攪勻,跟標準溶液制成的標準色階比色,記下比色讀數。
由于土壤中有機質的含碳量和還原性,跟葡萄糖并不完全一樣,所以測得的結果會有誤差,為獲得較為客觀的數據,要進行適當校正。即土壤有機質百分含量=比色讀數×校正系數校正系數因不同地區、不同土質的特性而有差異,例如有0.8,0.7等。
(2)滴定法稱取研細的風干土樣0.5g,放入干燥的硬質試管中,加入硫酸銀0.1g,用移液管加入5mL0.067m0l/L重鉻酸鉀溶液,再緩慢加入5mL濃硫酸,并不斷攪拌。在酒精燈上加熱這溶液,使它沸騰。為了防止管內液體飛濺,加熱時在試管口上套一支小漏斗,當試管內液體開始冒出白煙時停止加熱。冷卻后,將試管中的液體全部移入錐形瓶內,稀釋到50mL左右。加10~15滴2-羧基代二苯胺指示劑,再用0.2m0l/L硫酸亞鐵銨標準溶液滴定到溶液呈綠色。另用同樣的方法,不加土樣,做一次空白試驗。按如下公式求土壤里有機質的含量。
在上式中,V0是空白試液時滴定耗用硫酸亞鐵銨的毫升數,V是土樣滴定時耗用硫酸亞鐵銨的毫升數,M是硫酸亞鐵銨標準溶液的摩爾濃度,W是風干土樣質量,0.003是1mg摩爾標準溶液相當于碳的毫克數,1.724是碳換算為有機質的常數(即假定土壤中有機質含碳為58%,則100/58=1.724)。
【說明】
(1)把土樣采回后鋪在塑料薄膜上,在陰處研碎、晾干,不能暴曬或烘干(以防有機質發生變化),最后研細裝瓶待用。
(2)標準色階一般配3~8個即可。