有关苯等有机溶剂的研究性学习案例设计

姚志强 王巍

摘 要：探究性学习作为当今热门的教学方法，不仅关注学生对知识技能的积累，更关注学生对探究活动的体验和对科学方法的掌握，引导学生手脑并用地主动发现、分析、解决问题。根据《普通高中化学课程标准》“活动与探究建议”中有关“苯等在生产、生活中的应用，以及对健康的危害。”的建议，设计了一则有关苯等有机溶剂的研究性学习案例，以供一线教师参考使用。

关键词：苯及同系物;探究实验;研究性学习;案例设计

一、设立研究课题：探究苯等有机溶剂对鱼存活的影响

1.研究的目的和意义

苯、甲苯、二甲苯及丙酮均是重要的化工原料，生活中常用来做涂料、填料、有机溶剂等。苯等有机物的产量和生产技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一，我国已在多地建设起PX（对二甲苯的化工生产）项目。有些人认为苯等有机溶剂属于剧毒物，会对环境和人体健康造成损害，又有些人认为他们属于微毒物，不会影响到人们的日常生活。那么，苯等有机溶剂到底对生活有没有影响呢？为此，笔者针对“苯、甲苯、二甲苯及丙酮对鱼存活的影响”进行相关研究，旨在引导学生发挥主体功能，让其在解决问题的过程中学习知识、掌握探究技能、关心社会，提高学生的思维能力、想象能力、团队协作能力及创新意识。

2.教学目标

（1）加深对苯及同系物、丙酮的认识，了解相关性质。

（2）通过分析问题，培养学生自主设计探究实验、团队协作的能力。

（3）增强学生的环保意识，进一步理解化学源于生活，培养学生的科学精神和科学价值观。

二、确定研究方案

1.划分研究小组

根据学生报名情况，教师将学生分成两组。第1组任务为：苯、甲苯、二甲苯和丙酮的相关知识;第2组任务为：相同用量的苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅的存活影响及苯、甲苯、二甲苯和丙酮的不同用量对泥鳅的存活影响。

2.确定研究方案

第1组：将组内人员分成若干小组，利用图书馆、互联网等相关资源查阅有关资料，经研讨、汇总、整理后，形成报告。

第2组：将组内人员分成若干小组，分别查阅、讨论并确定一种可行的实验方法，探究苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅的生存影响。经查阅、总结得知，探究苯及同系物、丙酮对泥鳅的方法共有三种：第一种为将苯等物质分别直接加入泥鳅生存的水中，密封进行实验。由于苯及同系物不溶于水，加入水中的苯及同系物会在水的上层形成油膜，泥鳅喜好蹿出水面呼吸后再于水下游动，这一特征就使不同泥鳅摄入苯量不同，难以保证实验条件的同一性。第二种为将苯等物质加入水中后，用磁力搅拌器进行搅拌后静置一段时间，分液，用余下混合液体进行实验。第三种为将苯及同系物分别移取到小试管中，各自悬挂于四个锥形瓶内并密封，利用试剂易挥发的性质进行实验。考虑到实验操作的简洁性和学校的设备条件，学生在教师的指导下采用第三种实验方法进行实验。

三、研究成果汇报

1.第一组报告苯、甲苯、二甲苯和丙酮的相关知识

苯、甲苯及二甲苯俗称三苯，在常温下均为无色、透明液体，密度均比水小。苯的化学反应大致有三种，分别为取代、加成和氧化;苯是化工重要原料，可以合成一系列苯的衍生物。甲苯化学性质活泼，可进行氧化、磺化、硝化等反应;甲苯广泛用于染料、医药、农药、火炸药、助剂、香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。二甲苯一般为对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯及乙基苯的混合物，化学性质与甲苯相似;二甲苯作为溶剂广泛应用于涂料、树脂、染料、油墨等行业，医药、农药方面也是优良的合成单体或溶剂。三苯都有毒性，是生活饮用水、地表水质量标准和污水排放标准中控制的有毒物质指标。三苯一般由吸入、食入或经皮肤吸收进入人体，短时间吸入高浓度的气体或长期吸入低浓度气体均可引起身体损害，造成急性或慢性中毒。因此国家对三苯的含量有着严格的规定，国标GB5749-2006饮用水的质量标准要求水中含量：苯≤ 0.01 mg/L，甲苯≤ 0.71 mg/L，二甲苯≤ 0.5 mg/L。丙酮在常温下为无色透明液体，密度小于水，可以进行加成、氧化、缩合等反应;工业上丙酮是重要的有机合成原料，也用作稀释剂、溶剂、提取剂等;丙酮急性中毒表现为对中枢神经系统的麻醉作用，长期接触会出现眩晕、灼烧感、咽炎等。

2.第二組报告相同用量的苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅的存活影响

（1）实验用品。

苯、甲苯、二甲苯、丙酮、泥鳅若干（约3 cm长）、自来水（暴晒）、鱼缸（或脸盆）、带塞锥形瓶（250 mL）、量筒（10 mL、200 mL）、小试管、移液管（20℃量程1 mL分度值0.02 mL;20℃量程5 mL分度值0.05 mL）、烧杯（500 mL）、胶头滴管、玻璃棒、小渔网。

（2）实验方法。

①用暴晒24h的自来水喂养泥鳅24h。

②用一组较大范围用量的苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅进行预实验，确定在3小时内苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅百分之百致死最小量和24小时以上泥鳅存活最大量，得出以下数据：苯：<0.02 mL、0.20 mL;甲苯：<0.02 mL、2.00 mL;二甲苯：0.10 mL、>5.00 mL;丙酮：>5.00 mL>5.00 mL（注：出于仪器测量范围的限制和药品有毒性的考虑，药品的移取规定最小量为0.02 mL，最大量为5.00 mL）。在此数据基础上选择合适的几个用量点，作为实验药品的用量。

③用清水洗净五组锥形瓶，标号为A、B、C、D、E，前四组每组四个锥形瓶，E组为一个锥形瓶。用量筒各量取200 mL自来水加入锥形瓶中，并用渔网捞取泥鳅放入其中，每个锥形瓶放三条。

④用移液管分别移取0.02 mL、0.1 mL、1.0 mL、5.0 mL苯、甲苯、二甲苯、丙酮分别加入小试管中，并将小试管迅速放入上述A、B、C、D四组锥形瓶中，盖紧胶塞密封，E组直接密封。

⑤观察泥鳅的生存状况并记录数据，见下表：

一定量的苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅的存活影响表（h）

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⑥結论：由上表可以得知：苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅的生存有影响。相同用量的苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅生存影响不同：苯对泥鳅的存活影响最大，丙酮对泥鳅存活影响较小。苯、甲苯、二甲苯和丙酮用量越大对泥鳅的生存影响越大;少量的苯、甲苯、二甲苯对泥鳅存活有影响，少量的丙酮对泥鳅存活影响较小。因此生活中在选择溶剂、油漆等含三苯的用品时需谨慎，尽量不用或少用含三苯的物质;使用含三苯及丙酮的用品时需做好防护准备，如佩戴口罩、手套等，家具或建材中含苯等化合物需开窗通风或选用合适的化学、物理方法净化。

3.讨论

（1）由于泥鳅存在个体差异性，记录的数据有浮动。

（2）三苯及丙酮的挥发性快慢及水溶性忽略不计。

（3）实验中需做好防护措施，实验后死亡的泥鳅及废液要专门处理。

（4）本实验不能作为检测三苯和丙酮毒性大小的依据。

四、教学体会

探究性学习要求学生自己收集、分析信息，筛选有价值的信息，教师只是指导者而非主导者。探究性实验作为化学实验的一种创新方式，让学生通过探究实践活动提高动手、动脑能力并激发学习兴趣，能够让学生真正体会“从做中学”的含义，最终能将知识应用于生产生活。探究性实验课题多数来源于生活，苯、甲苯、二甲苯和丙酮是生活中常见的有机溶剂，学生并不陌生，通过对苯、甲苯、二甲苯和丙酮对泥鳅的存活影响实验的探究，不但使学生能更深刻地理解所学内容，还能学会运用科学的方法和辩证的思维发现问题、分析问题并最终解决问题，树立起积极的情感、态度、价值观，担负起社会的责任感和历史使命感。

参考文献：

[1]刘昌利，董森，潘俊峰.几种家用洗涤剂对涡虫急性毒性实验[J].云南环境科学，2002，21（4）：12-13.

[2]姚志强，王思邈.有关家用洗涤剂的研究性学习案例设计[J].鞍山师范学院学报，2010，12（4）：66-68.

[3]刘神男，范学铭，阚晓微，等.苯，苯酚，硝基苯对水丝蚓的急性毒性及超氧化物歧化酶活性的影响[J].水生生物学报，2008，32（2）：420-423.

编辑 马燕萍