初中化学探究性实验初探 - 台州市双语学校

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。

“化学课程中的科学探究，是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”化学探究实验是指探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去设计实验，进行探究实验，研究实验对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为： 问题--实验事实--科学抽象--结论--应用 或问题--实验事实--假说及其验证--结论--应用 探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本理论，能够激发学生的创新欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主体性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力。 一、探究性实验的设计 1.探究物质性质 认识身边一些物质的性质是初中化学的重要内容，运用探究实验的方法可以加深对物质性质的认识、了解或掌握。 如对二氧化碳密度的认识，可以用测量空气、二氧化碳质量的方法，如图1。也可以用图2在大的烧杯里盛二氧化碳气体，用蘸有肥皂水的导管在烧杯中吹空气泡，看见吹的空气肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的导管在烧杯的空气中吹二氧化碳气泡，看见吹的二氧化碳肥皂泡沉在烧杯底部。 2.探究实验条件 由于实验条件的不同，往往得到不同的现象或不同的产物。如铁的吸氧缓慢氧化。将小片废旧的铁丝石棉网剪成宽约2cm，长3cm～4cm的网片，去掉上面的石棉放入锥形瓶里，加入少许稀盐酸，除去铁锈，露出光亮的铁丝，倒去盐酸，加水冲洗，再加入少许饱和食盐水，塞上单孔塞。如图3所示，3min～5min后可见在玻璃导管中形成一段液柱。说明铁丝与空气中氧气反应，形成负压，产生液柱。 图3实验装置 3.探究实验装置 一般情况下，一个实验有一种固定实验装置，但是一个实验也可以用多种不同的实验装置来完成。有的实验装置简单，有的实验装置复杂；有的实验装置能够说明某一种性质，有的实验装置有某一种特殊的功能等等。 如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应可以用多种实验装置进行。 图4中氢氧化钠溶液进入试管。向图5中盛有二氧化碳的锥形瓶中滴入氢氧化钠溶液，小烧杯里的水倒流到锥形瓶中。向图6盛有二氧化碳的烧瓶中挤入氢氧化钠溶液，一会后，打开弹簧夹，形成喷泉。 4.探究实验方法 相同的实验，相同的实验药品，采用不同的实验步骤，会使实验成功或失败，或形成危险。 如氢气还原氧化铜实验，应该先通氢气，后加热。还原出铜后，停止加热，再通入氢气，至铜粉冷却。 方法一：取少量氧化铜粉，加适量水研磨成糊状，用一端扎有棉球的玻璃棒蘸取糊状氧化铜，均匀地涂在距试管底部为1/4处内壁上，形成宽约为2cm的黑色氧化铜薄层环，用酒精灯烘干，然后通氢，加热，约为2min～3min，即可看到黑色氧化铜环变成紫红色铜环。 方法二：将一段绕成螺旋状的长粗铜丝，置于酒精灯外焰上，加热呈红热状态。在一锥形瓶收集满一瓶氢气，把赤热的铜丝从酒精灯火焰取出稍冷，让学生观察铜丝外表为黑色氧化铜后，立即伸入盛满氢气的锥形瓶内，可见铜丝很快变成紫红色。 用同样的方法可进行一氧化碳还原氧化铜的实验。 又如浓硫酸的吸水性实验。各取两根100℃的温度计，用细铜丝在室温处做个记号，用一根温度计蘸取浓硫酸，一根温度计蘸取无水酒精，同时放置在空气中。一会后观察，蘸取浓硫酸的温度计温度大约升高15℃～20℃。蘸取酒精的温度计的温度降低大约10℃～15℃。（这是因为浓硫酸吸收空气中的水，放出热量，使温度升高。酒精挥发，吸收热量，使温度降低。） 5.探究微型实验 微型实验是近20年发展较快的一种新的化学实验，微型实验节约药品，节省时间，操作安全，污染少，学生可以自己动手自制仪器，自行实验，积极参与，激发兴趣，培养创新精神。 图7实验装置 如水和酒精混合实验。取一干燥带肚（如图7所示）的胶头滴管，倒置，从导管口向滴管中加入显红色的水，水面约占总体积的一半，再从导管口向滴管中加入无色的酒精，加满滴管。用拇指按住管口，上下颠倒滴管两三次，红色的水和无色酒精混合，有少量气泡产生，橡胶头稍稍瘪下。松开拇指，液面下降2cm～3cm。仪器易得，操作简便，用料很少，现象明显。 6.探究生活中的实验 化学实验要贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解释、解决日常生活中的实际问题，拓宽化学实验的功能，培养学生创新能力。 如自制天然指示剂。把一些新鲜植物的花瓣、花冠、果皮等洗涤干净，凉干，加入适量的95%的酒精浸泡1h～2h。然后将浸出液过滤，向所得溶液加入1/3体积的水，即可使用。几种不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况如表1所示。 表1、不同植物色素在不同酸碱性溶液里的变色情况表 代用指示剂植物色素 在酸性溶液中 在中性溶液中 在碱性溶液中 墨菊（花冠） 红色 紫色 蓝色 牵牛花（花瓣） 红色 紫色 蓝色 紫萝卜皮 红色 紫色 黄绿色 月季花（花瓣） 浅红色 红色 黄色 美人蕉（花冠） 浅红色 红色 绿色 喇叭花（花冠） 紫色 紫色 黄色 丝瓜花（花冠） 黄色 黄绿色 黄色 7.探究实验的趣味性 化学实验具有动机功能，可以激发学生学习化学的兴趣，启迪学生思维，开拓创新精神。要探究如何增加化学实验的趣味性。 如石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2滴～3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5min～8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色退去。再继续吹气，烧杯里浑浊的液体变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。8.探究实验的安全性和环境保护 探究实验的安全性，避免、减少事故的发生。探究实验要减少环境污染，让学生建立起对社会的责任感，处理好实验中产生的废液、废气，尽量减少废液、废气的产生，进行绿色化学实验的研究等。 如氢气的爆炸实验： 方法一：用小塑料袋进行氢气爆炸实验。 方法二：在小烧杯里加入洗衣粉配成的水溶液，约占体积的1/3。用两根玻璃管，同时等量向烧杯溶液中通入氢气、空气，液面上产生很多小气泡。撤掉两个导管，用燃着的木条点燃气泡。气泡立即产生爆鸣声，无任何危险。 方法三：制取氢气、验纯。取一带肚的胶头滴管（去掉橡胶头）如图8所示，将滴管大口与橡皮管连接。点燃，氢气在导管口处安静燃烧。左手拿住滴管，用右手把通氢气的橡胶管拔掉，可见氢气继续燃烧且火焰增长很多，约3s～4s后，可听到爆鸣声，同时看到管下端喷出火焰。安全可靠，没有危险。 方法四：用一小矿泉水塑料瓶截去1/4，将瓶口夹在铁架台上。塞上带1cm～2cm长尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排烟取气法收集氢气。收集满氢气后，拔去橡皮管，拿走产生氢气装置。如图9所示，用明火在短导管口点燃氢气，氢气安静燃烧，随着瓶内氢气量减少，空气由下口进入瓶内，跟氢气混合，火焰越来越小，猛然间“轰”的一声爆炸，瓶内有一团火直冲而下，产生爆炸声。 用类似的方法可进行H2，CO，CH4等可燃性气体安静燃烧与空气混合后点燃爆炸实验，安全可靠。 化学探究性实验的要求：实验目的明确，有确定的能力培养目标，科学合理，操作规范。实验要有可参考的实验方案，设计的实验步骤要科学合理。要认真观察实验现象，正确记录，分析实验结果，处理实验有关数据，得出正确结论。要注意实验安全，防止污染环境。指导学生写好实验报告、实验论文，提高学生探究实验能力，提高探究实验的质量，培养学生创造能力。 二、初中化学探究性实验的内容设计 见表2、表3、表4、表5。 表2、基本概念、基本理论 实验内容 探究活动 实验目的 加热碱式碳酸铜 探究实验产物 了解化学变化，了解化学反应 空气中氧气的含量测定 探究实验方法，用多种方法进行实验 了解空气中氧气的含量 白磷燃烧实验 探究实验现象 了解物质燃烧条件 有关高锰酸钾扩散、碘加热、酒精与水混合实验 探究实验方法 了解分子的性质 提纯含有沙子的氯化钠 探究实验步骤 掌握过滤方法 配置一定溶质质量分数的溶液 探究实验方法和步骤 学习配置一定溶质质量分数溶液方法 放热化学反应、吸热反应 探究化学反应中的能量变化 认识反应中的能量变化 表3、元素、化合物 实验内容 探究活动 实验目的 氧气的实验室制备及性质实验 探究氧气的实验室制备方法，多种方法进行氧气的性质实验 了解实验室制备氧气的方法，认识氧气的性质 氢气的实验室制备及性质实验 探究氢气的实验室制备方法，用多种方法制备氢气 了解氢气实验室制备，认识氢气的性质 二氧化碳实验室制备及性质实验 探究用多种方法进行二氧化碳的灭火实验 了解二氧化碳实验室制备，掌握二氧化碳性质 有关盐酸、硫酸的性质实验 探究用多种方法进行酸的性质实验 掌握酸的通性，了解浓硫酸的特性 有关氢氧化钠、氢氧化钙的性质实验 探究用多种方法进行碱的性质实验 掌握碱的通性 表4、生活中的实验 实验内容 探究活动 实验目的 天然水的净化、制取蒸馏水 探究实验操作步骤和现象 学习制取蒸馏水 收集池沼里的甲烷，并进行燃烧实验 探究收集池沼里的甲烷的方法 了解甲烷的性质 铁钉锈蚀实验 探究铁钉锈蚀条件 了解钢铁锈蚀条件和防止锈蚀的方法 大理石、生石灰、氢氧化钙转化实验 探究大理石转化为生石灰 了解大理石、生石灰、氢氧化钙的用途 有关化肥的实验 探究常见化肥的性质 了解常见化肥 检验汽水、啤酒中溶有二氧化碳 探究实验方法 认识二氧化碳的性质 表5、趣味实验 实验内容 探究活动 实验目的 用废干电池锌片制备硫酸锌 探究实验原理和步骤 激发学习兴趣，巩固所学知识 自制指示剂 探究实验方法和实验现象 提高学习兴趣，激发学生对知识的渴望 烧不坏的手帕 探究实验方法 激发学习兴趣，巩固所学知识 检验有毒塑料 探究实验现象和方法 激发学生对知识的渴望 蜡烛的燃烧实验 探究实验方法，进行多个实验 激发学习兴趣，巩固所学知识 安全火柴的有关实验 探究实验方法，进行多个实验 了解安全火柴的主要成分 三、进行探究性实验教学对教师的要求 教师要转变教育观念。义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。教师要转变观念，明确教师是学生学习的引导者、组织者与合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的教育观念，培养全体学生，让学生的人格全面发展，个性充分发展，可持续发展。 教师要加强教育教学理论的学习，努力学习多媒体技术，认真学习新的全日制义务教育化学课程标准，研究新教材，优化教学过程，改进教学模式，设计探究性实验，培养创造人才。 在探究实验过程中，教师要激发学生的好奇心、求知欲、学习兴趣，引导学生自主学习，自我发展，大胆设想，认真实验。教育学生要认真、刻苦，团结、协作，交流经验，师生互动。引导和培养学生的创造兴趣、创造意识、创造意志和创新精神。