昆山通海实验中学 化学组
【案例一】关于测定空气中氧气体积分数的实验条件的探究
初中化学教材的第一章，用红磷作为燃烧物在密闭容器中燃烧消耗氧气的方法，测定一定体积的空气中氧气所占的体积分数。教师通过演示实验，得出氧气约占空气体积的1/5的结论。
1.提出问题
能在空气中燃烧的可燃物很多，为什么一定要选磷？能否用其它可燃物替代磷？
2.提出假设
学生通过讨论提出了多种假设：木炭、硫、镁条、蜡烛都能在空气中燃烧，消耗氧气，可替代磷。
3.设计实验，进行论证
将支持不同假设的学生分成几个小组，按课本的实验装置（可改进）进行实验。（实验仪器：玻璃钟罩、燃烧匙、胶塞、水槽。提示：可燃物要过量。）
实验中，分别用红磷、木炭、硫、镁条、蜡烛作燃烧物，在密闭的玻璃钟罩内燃烧，冷却后观察，放红磷的玻璃钟罩内水位上升约1/5，放镁条的玻璃钟罩内水位上升超过1/5，其余的玻璃钟罩内水位无明显变化。
4.解释与结论
让学生分析讨论实验现象。用木炭、硫、镁条、蜡烛作燃烧物的实验并没有达到预期目的，说明相关的假设均不正确。
原因是：木炭、硫、蜡烛燃烧消耗氧气的同时，又生成了其它气体，钟罩内气体总体积几乎没有变化，而镁是活泼金属，除了与氧气反应之外，还与氮气反应（在教师引导下查阅资料）。所以在测定空气中氧气体积分数的实验中，选择燃烧物的条件是：生成物应该是固体的；燃烧后不改变空气中其它气体的成分。
【案例二】校园里不同地点二氧化碳的相对含量的实验探究
1.提出问题
空气中的二氧化碳约占空气总体积的0.03%，但在我们周围的环境中，可能引起二氧化碳含量变化的因素很多，不同地点空气中二氧化碳的含量是否一样?生活、学习环境中应如何注意保持良好的空气质量?
2.提出假设
学生讨论后，提出了各自的猜想和假设。
假设一：各地CO2含量基本相同，因为人呼吸等需要O2放出CO2，但植物的光合作用吸收CO2并放出O2。
假设二：各地含量有所不同，因为不同环境中人的活动密度、空气流通状况不同。
3.设计实验，进行论证
让学生结合自己所掌握的知识提出各自实验方案，进行分组讨论，教师适当指导，最后得出理论上可行、操作上简单的实验方案：用碱液吸收法测定各地CO2的相对含量。
具体操作：分三个小组，每小组各取一个干净的250ml细口瓶（橡皮塞密封性能良好），分别注入50.0ml相同浓度的稀氨水，滴入几滴酚酞作指示剂，塞上橡皮塞。然后在同一时间里分别到操场、教室和宿舍三个地点，用50ml注射器多次抽取空气注入细口瓶中（每次均抽满50ml空气），不断振荡细口瓶，直至溶液刚好完全褪色，记录抽取空气的次数。
实验记录数据（实验中不考虑校园环境受其它酸性气体的影响，不作CO2定量测定，只对CO2相对含量作比较）：
取样地点 | 抽气次数 | 空气中CO2体积分数 |
操场 | 9 | 0.03% |
教室 | 6 | ？ |
宿舍 | 7 | ？ |
4.实验结论
人群密集、空气流动较差的地方，CO2浓度较大。要保持良好的学习和生活环境，应该注意经常打开门窗，保持通风。
【案例三】二氧化碳的实验室制法药品选取的探究
1.提出问题
初中化学教材在讲述二氧化碳的实验室制法时，主要用含碳酸根离子的碳酸钙和含氢离子的盐酸溶液来制取，在分析了其原理后，引导学生提出问题：用碳酸钠能否代替碳酸钙？稀硫酸能否代替稀盐酸？
2.猜想与假设
问题激发了学生的思维，他们提出多种猜想与假设，教师适当地对学生的思路加以引导。
假设一：碳酸钠也是含有碳酸根离子的物质，它能够与稀盐酸反应生成二氧化碳。
假设二：稀硫酸也含有氧离子，它也能够与碳酸钙反应生成二氧化碳。但它们的反应速率如何？反应进行的程度如何?是否适宜用于在实验室制取CO2，这也是探究中应考虑的问题。
3.设计实验，进行验证
让学生在提出假设的基础上，设计出实验方案，教师检查学生的实验设计，给予适当的指导。
实验一：用大理石和稀盐酸反应——能反应，放出二氧化碳，速率适中。
实验二：用碳酸钠和稀盐酸反应——能反应，放出二氧化碳，瞬间完成。
实验三：用大理石和稀硫酸反应——能反应，放出二氧化碳，但很快停止。
（实验步骤略，学生观察现象并记录）
4.解释与结论
让学生分组分析、讨论实验现象（引导学生查阅资料）。假设一、假设二都是正确的，但实验二尽管能反应放出二氧化碳，可是反应速度太快，不易控制，实验三中碳酸钙与稀硫酸能反应，但由于生成的CaSO4微溶，覆盖在大理石的表而，阻止了反应的继续进行。从而得出结论：不宜用稀硫酸代替稀盐酸或用NaCO3，代替大理石制取二氧化碳。
