探究目的 進(jìn)一步深化氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的性質(zhì)及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)。 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和進(jìn)行科學(xué)探究的方法與實(shí)驗(yàn)探究的能力。 激發(fā)學(xué)生開展科學(xué)探究和學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。 探究方法 創(chuàng)設(shè)情境、興趣引導(dǎo)、分組實(shí)驗(yàn)探究。 教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)過程 大家都知道，NaOH固體易潮解，NaOH溶液又能與CO2發(fā)生反應(yīng)生成Na2CO3和H2O，而空氣中不僅含有CO2，還有水蒸氣。某校實(shí)驗(yàn)員在準(zhǔn)備學(xué)生活動(dòng)與探究的藥品時(shí)，配制完NaOH溶液后，將一瓶未用完的NaOH固體忘了蓋上試劑瓶蓋，兩天后，實(shí)驗(yàn)員發(fā)現(xiàn)瓶中出現(xiàn)了大量的白色粉末。 于是我在第二天上課時(shí)把這瓶敞口放置了兩天的NaOH展示給學(xué)生觀察，觀察完后學(xué)生對(duì)這瓶敞口放置的NaOH固體產(chǎn)生了濃厚的興趣，提出了各種各樣的問題：①這瓶NaOH固體是否變質(zhì)了？②如果變質(zhì)了，變成了什么物質(zhì)？③這瓶NaOH固體是否全部變質(zhì)了？④如果未全部變質(zhì)，如何除去雜質(zhì)得到較純凈的NaOH？⑤變質(zhì)前后，其質(zhì)量有沒有變化？…… 點(diǎn)評(píng):真實(shí)的問題情景是激發(fā)探究興趣的最好方式，也是誘發(fā)探究問題的源泉，有了問題才能進(jìn)行探究，而真實(shí)的問題情景則必須源于學(xué)生的學(xué)習(xí)和學(xué)生的生活，貼近學(xué)生生活的材料，學(xué)生更容易對(duì)它產(chǎn)生興趣。就像上述情景材料，對(duì)于一個(gè)教師由于疏忽而導(dǎo)致的后果，學(xué)生自然很感興趣，而且每個(gè)人都想用自己的方法來證明這種錯(cuò)誤行為所導(dǎo)致的后果，于是便有了上面的這些問題和下面的這些實(shí)驗(yàn)探究。 探究過程：針對(duì)上述問題，把對(duì)同一問題感興趣的學(xué)生分為一組，各組根據(jù)各自選定的一個(gè)問題先共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究的方案，包括：提出的問題、做出的假設(shè)（包含理由）、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)（包含實(shí)驗(yàn)原理、操作以及實(shí)驗(yàn)預(yù)期的現(xiàn)象或結(jié)果），然后將設(shè)計(jì)交給我審閱，最后利用一個(gè)合適的時(shí)間以興趣小組活動(dòng)的方式開展實(shí)驗(yàn)探究。 點(diǎn)評(píng):對(duì)“問題”做出的假設(shè)和猜想，不能是漫無邊際的胡思亂想，這些假設(shè)和猜想都必須建立在學(xué)生目前所具備的知識(shí)的基礎(chǔ)上，因此學(xué)生在進(jìn)行假設(shè)和猜想時(shí)教師要做一些有意識(shí)的引導(dǎo)，給學(xué)生確定一個(gè)大致的方向，避免盲目性。因此在猜想和假設(shè)后面應(yīng)讓學(xué)生說明做出這個(gè)假設(shè)和猜想的依據(jù)，它可以是學(xué)生已有的知識(shí)，也可以是學(xué)生在學(xué)習(xí)或生活中的經(jīng)驗(yàn)。而實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)合理、可行、簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方案，再經(jīng)過縝密的實(shí)驗(yàn)和細(xì)致地觀察，從而找出有力的證據(jù)，為自己的假設(shè)和猜想提供佐證或者做出合理的解釋。因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究之前教師有必要對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)過目，只要不涉及到實(shí)驗(yàn)安全等危險(xiǎn)后果的，教師不要過多干預(yù)和修改學(xué)生的方案。 第一興趣小組 問題一：這瓶NaOH固體是否變質(zhì)？ 猜想與假設(shè)：這瓶NaOH固體已經(jīng)變質(zhì)。（根據(jù)氫氧化鈉的性質(zhì)，NaOH固體易潮解，然后會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)：即2NaOH+CO2Na2CO3+H2O） 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：因?yàn)镹aOH溶液顯堿性，能使無色的酚酞變紅，因此只需取少量固體，配成溶液滴加無色酚酞、觀察，即可證明。 完成實(shí)驗(yàn)： 操作 現(xiàn)象 1.分別取少量密封良好的NaOH 得到無色透明溶液 固體和敞口放置的NaOH固體 于試管中，加水溶解。 2.用滴管分別向上述溶液中滴加 溶液都變紅 2～3滴酚酞試液。 分析、結(jié)論：從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上分析兩支試管內(nèi)無色酚酞都變?yōu)榧t色，說明溶液仍顯堿性，NaOH可能沒有變質(zhì)。 反思：以上現(xiàn)象和結(jié)論與課本涉及的NaOH的性質(zhì)有矛盾，難道敞口放置的NaOH真的沒有變質(zhì)？還是變質(zhì)后生成的Na2CO3溶液也能使無色酚酞變紅？ 查閱資料，收集證據(jù)：查閱化學(xué)教材下冊(cè)第十一單元《鹽、化學(xué)肥料》，Na2CO3溶液也顯堿性。原來如此，看來要證明NaOH在空氣中是否變質(zhì)，利用其堿性還不行，得證明其生成物Na2CO3的存在才行。 再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)碳酸鹽的性質(zhì)，與酸反應(yīng)會(huì)生成CO2，而NaOH與酸反應(yīng)不會(huì)生成CO2。 再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： 操作 現(xiàn)象 1.取密封良好的NaOH固體少 白色塊狀固體 量于試管（1）中。 2.再取少量該NaOH固體于試 該固體為白色粉末 管（2）中。 3.分別向試管中加入稀鹽酸。 （2）中有大量氣泡產(chǎn)生 再分析做出結(jié)論：由于反應(yīng)有大量氣泡產(chǎn)生，說明該瓶NaOH已經(jīng)變質(zhì)，假設(shè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。 點(diǎn)評(píng):在探究活動(dòng)中要善于對(duì)探究的全過程進(jìn)行反思，如實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異�，F(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)中值得再探究的新問題，實(shí)驗(yàn)失敗的原因等，并將這些問題與同學(xué)進(jìn)行交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，為今后的探究積累更多有用的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)由于學(xué)生知識(shí)的準(zhǔn)備并不是十分充分，在探究中難免會(huì)遇到一些障礙，會(huì)產(chǎn)生畏難情緒，那么這時(shí)老師的引導(dǎo)就顯得尤其重要。第一小組在這里就遇到了一道坎，Na2CO3溶液的酸堿性不知道，而且這瓶氫氧化鈉是不是完全變質(zhì)也不得而知，如果沒有完全變質(zhì)，其中的氫氧化鈉也會(huì)使酚酞試液變?yōu)榧t色，因此，在這時(shí)老師給予恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，會(huì)使學(xué)生感到柳暗花明、信心百倍。 第二興趣小組 問題二：如果變質(zhì)了，變成了什么物質(zhì)？ 猜想與假設(shè)：NaOH在空氣中變質(zhì)后，變成了Na2CO3（因?yàn)?NaOH+CO2==Na2CO3+H2O）。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)含CO32-的物質(zhì)的特性，加入酸后能產(chǎn)生一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體，即 Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+ CO2↑ CO2+Ca(OH)2== CaCO3↓+H2O 完成實(shí)驗(yàn)： 操作 現(xiàn)象 1.取敞口放置的NaOH固體于試管 固體消失 中，加入一定量的鹽酸，塞上帶導(dǎo) 管的單孔塞。 2.將氣體導(dǎo)入裝澄清石灰水的試 有大量氣泡產(chǎn)生 管中。澄清石灰水變渾濁 分析作結(jié)：根據(jù)上述現(xiàn)象，說明產(chǎn)生了CO2，也就說明固體物質(zhì)的組成中含有CO32-，即NaOH變質(zhì)后變?yōu)榱薔a2CO3。 第三興趣小組 問題三：NaOH固體變質(zhì)前后，其質(zhì)量有無變化？ 猜想與假設(shè)：變質(zhì)前后，其質(zhì)量有變化。（因?yàn)镹aOH變質(zhì)為Na2CO3，物質(zhì)發(fā)生改變，物質(zhì)質(zhì)量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變）。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：用托盤天平測(cè)定變質(zhì)前后，NaOH和Na2CO3的質(zhì)量即可。 完成實(shí)驗(yàn)： 1.取一定質(zhì)量的密封良好的NaOH，放入一潔凈干燥的蒸發(fā)皿內(nèi)，蓋上表面皿。 2.將蒸發(fā)皿放到托盤天平上，稱得其質(zhì)量（連同NaOH固體）為m1=24.3 g。 3.取下表皿面，將其露置于空氣中一段時(shí)間，NaOH固體先變潮，最后變?yōu)榘咨�粉末。再將蒸發(fā)皿置于酒精燈火焰上加熱，將水分蒸干、冷卻。 4.將冷卻后的蒸發(fā)皿，蓋上表面皿，再放到托盤天平上稱量，稱得其質(zhì)量為m2=27.0 g。 分析結(jié)論：由上述稱量數(shù)據(jù)可知，變質(zhì)前后，其質(zhì)量發(fā)生改變，增加了2.7 g。由2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O中NaOH與Na2CO3的質(zhì)量比可知：每80份NaOH完全變質(zhì)為Na2CO3，質(zhì)量增加：106-80=26份。因此，測(cè)定結(jié)果真實(shí)。變質(zhì)前后，物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生改變。 第四興趣小組 點(diǎn)評(píng):在此問題的探究中，試劑的選擇很重要，如果選擇不當(dāng)很可能會(huì)得出一個(gè)相反的結(jié)論，當(dāng)出現(xiàn)這種情況后，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從所加試劑發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果去分析，從而引導(dǎo)學(xué)生找出恰當(dāng)?shù)脑噭��?問題四：如果變質(zhì)，那是全部變質(zhì)還是部分變質(zhì)呢？ 猜想與假設(shè)：由于只是放置了一段時(shí)間，有可能是部分變質(zhì)（因?yàn)榭諝庵蠧O2的體積分?jǐn)?shù)只有0.03%，含量畢竟很少）。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：因?yàn)橹皇遣糠肿冑|(zhì)，即部分NaOH固體變?yōu)镹a2CO3，因而瓶中的固體為NaOH和Na2CO3的混合物，只要通過實(shí)驗(yàn)證明其中含有NaOH即可。 完成實(shí)驗(yàn)： 操作 現(xiàn)象 1.取一定量的變質(zhì)的NaOH固體于試 得到無色溶液 管中加水使其全部溶解。 2.向上述溶液中滴加CaCl2和Ba(NO3)2 有白色沉淀生成 溶液，至不再產(chǎn)生沉淀為止。 3.將2中的溶液凈置后，取上層清液于另 無色酚酞變紅 一支試管中，滴加幾滴無色酚酞。 分析： 1.NaOH和Na2CO3均溶于水，故顯無色溶液； 2.Na2CO3+ CaCl2=CaCO3↓+2NaCl，將Na2CO3除去，此步驟中不可加Ca(OH)2，否則影響后續(xù)測(cè)定。 3.無色的酚酞變紅，說明其中含有NaOH，因?yàn)镹aCl不能使酚酞變色。 結(jié)論：該瓶NaOH只是部分變質(zhì)（若無色酚酞不變色，則說明已全部變質(zhì)）。 第五興趣小組 問題五：既然該瓶NaOH已經(jīng)變質(zhì)，還能使用嗎？ 猜想與假設(shè)：還能使用（只要想辦法除去其中已變質(zhì)的部分Na2CO3，就能再使用）。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：由于NaOH和Na2CO3在組成上的不同，可加某種試劑除去其中的CO32-即可。 完成實(shí)驗(yàn)： 操作 現(xiàn)象 1.將部分變質(zhì)的NaOH固體倒 無色溶液 入燒瓶中，加水使其全部溶解。 2.向燒杯中加入Ba(OH)2溶液， 白色沉淀 或澄清的飽和石灰水直至不再產(chǎn)生沉淀為止。 3.將2中溶液靜置后過濾。沉淀留在濾紙上得無色濾液 分析結(jié)論： 2中：NaCO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH（不可加鹽酸，因?yàn)镠Cl不僅能與Na2CO3反應(yīng)，也會(huì)消耗掉NaOH；也不可加CaCl2或Ba(NO3)2溶液，這樣會(huì)產(chǎn)生新的雜質(zhì)NaCl或NaNO3） 3中：濾去沉淀后的無色濾液即為較純凈的NaOH溶液。 點(diǎn)評(píng) 本課圍繞氫氧化鈉固體變質(zhì)的問題，引導(dǎo)學(xué)生派生出“它是否變質(zhì)？變成了什么的物質(zhì)？變質(zhì)前后的質(zhì)量有無變化？全部變質(zhì)還是部分變質(zhì)呢？已經(jīng)變質(zhì)的氫氧化鈉，還能使用嗎？”等系列問題，讓學(xué)生興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。活動(dòng)中學(xué)生積極性高，思維活躍，設(shè)計(jì)出了較多精彩的實(shí)驗(yàn)方案，在老師和同學(xué)的幫助下，學(xué)生自己解決了提出的問題。通過這個(gè)真實(shí)問題的解決，學(xué)生的自我探究和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力進(jìn)一步得到了發(fā)展，使學(xué)生再一次經(jīng)歷科學(xué)探究的一般過程和方法的鍛煉，培養(yǎng)了學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。
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