中学化学实验的逻辑方法
中学化学实验的逻辑方法
逻辑方法是人们在逻辑思维过程中，根据现实材料按逻辑思维的规律、规则形成概念、作出判断和进行推理的方法。推理是从一个或者一些已知的命题得出新命题的思维过程或思维形式。推理或论证的作用就是预测、解释、说服和决定。预测是根据某些一般性原理推出某个未来事件将会以何种方式发生；解释是根据某些一般原理去说明某个个别事件为何会如此这般发生；说服是用论证把一些理由组织起来，以使对方和公众接受自己的观点；决定是根据某些一般原理和当下的特殊情况作出行为上的决断：做什么和不做什么。通常我们进行推理时，前提和结论之间总是存在着某种共同的意义内容，使得我们可以由前提想到、推出结论，正是这种共同的意义内容潜在地引导、控制着从前提到结论的思想流程。
逻辑推理方法是基本的科学方法，适用于科学的各个领域。逻辑推理也适用于化学实验。中学化学实验中的逻辑方法就是依据中学化学的已有知识，借助逻辑推理方法进行探究性设计和实验。进行合乎逻辑的探究性实验设计有利于化学新知识的产生、新概念建立和理解、科学方法的学习、科学能力的提高。
下面就案例进行说明。
1.实验室制取氧气中二氧化锰的催化作用
初中化学用双氧水或加热氯酸钾制取氧气时，加入二氧化锰催化，通过简单实验说明二氧化锰在这两个反应中是催化剂，起催化作用。在新老教材中，引出催化剂、催化作用两个概念都显得突然和欠缺逻辑性，缺少说服力，学生心存疑虑，学生心理始终处于愤悱状态而得不到满足。
进行探究性实验的方法有两种：（1）定性定量分析实验推理方法。把反应后的反应物进行分离提纯，称量mno质量，鉴定并称量kcl、ho，进行推理说明，然后引出催化作用、催化剂两个概念。这是很多教学参考资料介绍的常用的探究性实验方法，我在这里权且称之为定性定量分析实验推理方法。这种方法优点是以实验为依据，加之逻辑推理，有很强的说服力，科学合理，在教学中能达到很好的教育教学效果。但这种方法也有时间长、操作复杂、课堂教学受到限制等缺点，这种方法可作为学生课外科学探究的方法之一进行。（2）实验逻辑推理方法。以二氧化锰催化分解双氧水为例说明。取a试管加入适量二氧化锰再加入适量双氧水，剧烈反应，收集检验生成的气体，证明是氧气。反应完毕后少静论文联盟http://置一会儿，用吸管吸出上层清液放入b试管内，再往a试管里加入双氧水，则出现跟原来一样的反应现象，收集检验生成的气体仍然是氧气。说明a试管里加入的二氧化锰性质没有变化；再往b试管内加入二氧化锰，则没有发生变化，即无氧气放出，说明b试管内的清液已不是双氧水了，即原来a试管加入的双氧水发生变化生成了氧气，生成的清液按组成推理应该是水。整个实验的结果经过逻辑推理，显然是双氧水分解生成水和氧气，二氧化锰在此反应中性质和质量都没有变化，起催化双氧水分解的作用，为催化剂。同样的逻辑推理方法可以运用到二氧化锰催化分解氯酸钾制取氧气的反应中。此方法简单，操作方便，现象明显，逻辑推理有力，结果合乎道理。能达到很好地课堂教学效果。
2.加热分解氯化铵实验逻辑推理方法
现用高中化学第二册第一章氮和氮的化合物里，有以氯化铵为例说明铵盐受热分解的演示实验。实验
的内容是：在试管中加入少量nhcl晶体，加热，观察发生的现象。可以看到，加热后不久，在试管上端的试管内壁上有白色固体附着。教材接着说是由于受热时，nhcl分解，生成nh和hcl；冷却时，nh和hcl又重新结合，生成nhcl。
反应式：nhcl=nh↑+hcl↑
nh+hcl=nhcl
这是一个简单的实验，现象很鲜明，结论也是一定的，但没有严密充分的说服力。这时的高二学生都知道升华概念。依据上述的实验现象，学生很自然地有三种假设：（1）是教材上所述；（2）nhcl受热升华，在试管上端的试管内壁上有白色nhcl固体附着；（3）nhcl受热分解，生成一种新的白色固体附着在试管上端的内壁上。
要对该实验进行逻辑推理设计，首先要检验生成物，假设生产物是nhcl，则取出该生产物少许配成溶液，分成两份，其中一份加入agno溶液和少许稀硝酸，有白色agcl沉淀，则证明有cl-存在；在另一份溶液中加入适量naoh并加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝色，说明该反应有nh放出，说明配成的溶液中有nh存在。结论是nhcl受热后在试管上端的试管内壁上的白色固体仍是nh4cl。这样的结论可以排除上述假设的第三种：nhcl受热分解，生成一种新的白色固体附着在试管上端的内壁上。
那么，试管底部的nhcl晶体受热转移到试管的上部，要么是第一种假设正确，要么是第二种假设正确。若是第一种假设正确，则可以在试管内检验到nh。因此在试管中加入少量nhcl晶体，加热时，在试管口放入湿润的红色石蕊试纸检验，结果是红色石蕊试纸变蓝色，说明有nh存在（nhcl分解，生成nh和hcl，由于nh扩散能力比hcl大，因此可以在试管口检验到nh），推理说明第一种假设成立。
该实验的逻辑性设计与实验不但可以解决教师课堂的灌输式教学的弊端，而且可以很好地培养学生的探索求异发散思维能力，培养学生的科学方法和分析问题解决问题的科学探究能力。
3.二氧化碳与水的反应及碳酸分解反应实验
初中化学有二氧化碳与水的反应及碳酸分解反应的简单演示实验，是一个验证性实验，教师可以改为具有逻辑性的探究性实验，也可以在教师的指导下学生进行随堂探究性实验。
用醋酸溶液及稀盐酸溶液点滴干燥蓝色石蕊试纸，试纸变红，说明酸能使蓝色石蕊试纸变红的性质。用干燥的蓝色石蕊试纸检验干燥的二氧化碳气体，试纸不变色，说明二氧化碳不是酸。把二氧化碳气体通入试管的水中，用蓝色石蕊试纸检验二氧化碳水溶液，试纸变红。说明二氧化碳气体的水溶液，具有酸的性质，该酸是二氧化碳气体溶于水形成的，即应该是二氧化碳与水反应生成的酸，该酸按组成推理应该是碳酸。
对二氧化碳的水溶液加热煮沸，然后用蓝色石蕊试纸检验水溶液，试纸不变色，说明二氧化碳的水溶液加热煮沸后，碳酸消失了。把加热产生的气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳。推理的结果是碳酸不稳定加热分解成二氧化碳和水。
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