《“污漬爆炸鹽”中的化學(xué)》課堂實錄

文章編號：1005－6629(2007)09－0044－04中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

［創(chuàng)設(shè)情境］前幾天，老師在“大潤發(fā)”超市無意中發(fā)現(xiàn)了一種新產(chǎn)品，其產(chǎn)品名稱的特殊性使老師對它產(chǎn)生了極大的興趣。它叫做“爆炸鹽”。（展示右邊圖片和實物）通過圖片顯示，同學(xué)們知道我是在超市賣哪類物質(zhì)的區(qū)域發(fā)現(xiàn)它的嗎？

［學(xué)生回答］洗滌品區(qū)域，因為圖片上顯示它一種高性能衣物助洗劑。

［課堂過渡］同學(xué)們家里用過它來洗衣服嗎？（學(xué)生齊答：沒有）它是一種新的衣物助洗劑。要使用一種新產(chǎn)品，我們首先要關(guān)注該產(chǎn)品使用時應(yīng)注意的問題。

［展示信息］這是來自“爆炸鹽”標(biāo)簽上的兩條信息：（1）本產(chǎn)品不傷衣物，“無磷”是它的一大優(yōu)點；（2）使用時，為避免皮膚直接接觸本產(chǎn)品，建議使用橡膠手套。

［提出問題］請同學(xué)們思考：為何標(biāo)簽上宣稱“無磷”是優(yōu)點？為何使用該產(chǎn)品時建議帶橡膠手套？

［學(xué)生回答］學(xué)生1：“無磷”是優(yōu)點的原因主要“磷元素”是植物生長所需的元素之一，水體中含磷過多，會造成水體的富營養(yǎng)化，導(dǎo)致產(chǎn)生“水華”等現(xiàn)象；

學(xué)生2：建議帶橡膠手套可能是因為該產(chǎn)品對皮膚有腐蝕和刺激作用，為避免皮膚直接接觸該產(chǎn)品，所以要帶手套。

［課堂過渡］它對皮膚有腐蝕和刺激作用，成分到底是什么呢？在課前，老師查閱了相關(guān)的資料。

［查閱資料］ “爆炸鹽”的主要成分是過氧碳酸鈉（Na₂CO₄），俗稱“固體雙氧水”， 白色結(jié)晶顆粒，其溶于水后，會產(chǎn)生一種碳酸鹽和另一種化合物。

[猜想假設(shè)]同學(xué)們認(rèn)為這種碳酸鹽和另一種化合物分別是什么呢？

［學(xué)生猜想］學(xué)生1：我猜想：因為該產(chǎn)品的主要成分俗稱“固體雙氧水”，所以另一種化合物可能是過氧化氫；又因為過氧碳酸鈉中含有鈉元素，所以碳酸鹽是碳酸鈉。

學(xué)生2：根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，我猜想這兩種物質(zhì)是碳酸鈉和氫氧化鈉。

學(xué)生3：前面我們學(xué)過氫氧化鈉具有強腐蝕性，它能溶解有機物，對衣物有危害作用，因此我認(rèn)為不可能含有氫氧化鈉。（鼓勵這位學(xué)生能靈活地把知識運用于實際生活）

［設(shè)計方案］要驗證“爆炸鹽”飽和水溶液中含有過氧化氫和碳酸鈉，同學(xué)們有哪些方法？

［學(xué)生交流］學(xué)生1：可以向“爆炸鹽”飽和水溶液中加入二氧化錳固體，看是否有氧氣產(chǎn)生，若有，證明溶液中含過氧化氫。（教師追問：如何證明氧氣呢？學(xué)生回答：用帶火星的小木條檢驗，看是否復(fù)燃）

學(xué)生2：向“爆炸鹽”飽和水溶液中加入稀鹽酸，看是否產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，若有，證明溶液中含碳酸鈉。

學(xué)生3：也可以向“爆炸鹽”飽和水溶液中加入硝酸鋇溶液，看是否產(chǎn)生沉淀，若產(chǎn)生沉淀，再加稀硝酸，看沉淀是否溶解，若溶解，證明溶液中含碳酸鹽。

學(xué)生4：我認(rèn)為學(xué)生3沒必要再加稀硝酸，因為根據(jù)元素守恒，溶液中不可能含硫酸根離子，所以加入硝酸鋇溶液，有沉淀產(chǎn)生就證明溶液中含有碳酸根離子。（鼓勵這位學(xué)生思維嚴(yán)密）

學(xué)生5：我認(rèn)為還可以向“爆炸鹽”飽和水溶液中直接加入澄清石灰水，看是否生成沉淀，若有，證明溶液中含碳酸鈉。

［課堂過渡］同學(xué)們的想法真多，總結(jié)起來，驗證過氧化氫的存在就用二氧化錳固體試劑；驗證碳酸鈉的存在可以用酸、堿、鹽三類不同的試劑。下面老師根據(jù)大家的方案，首先來驗證是否含有過氧化氫。

［演示實驗］在一小試管中加入一定量的二氧化錳固體，并倒入一定量的“爆炸鹽”飽和水溶液，再用一根帶火星的小木條伸入試管中，小木條復(fù)燃。（學(xué)生興奮地發(fā)出“哇”的一聲）

［課堂過渡］下面請同學(xué)們根據(jù)剛才討論的方案驗證溶液中是否存在碳酸鈉，實驗過程中注意相關(guān)的實驗操作。

［學(xué)生實驗］學(xué)生積極地動手實驗，教師巡視，給學(xué)生一定的指導(dǎo)和幫助。

［交流結(jié)果］也許是同學(xué)們急于想知道驗證的結(jié)果，所以忽視了實驗過程中的一些具體操作：如滴管的使用，液體的取用量等（糾正操作）。下面請同學(xué)們交流實驗過程和實驗結(jié)果。

學(xué)生1：我們小組先取用一定量的飽和水溶液于試管中，然后滴加硝酸鋇溶液，產(chǎn)生沉淀，證明含有碳酸鈉。

學(xué)生2：我們小組是向飽和水溶液中加入澄清石灰水，產(chǎn)生了少量沉淀，證明含有碳酸鈉。（教師追問：與滴加硝酸鋇溶液相比，哪個產(chǎn)生的沉淀更明顯？學(xué)生回答：硝酸鋇溶液。再問：你認(rèn)為可能的原因是什么呢？學(xué)生回答：可能我剛才倒入的澄清石灰水比較少，再加上石灰水的濃度本身就小，所以產(chǎn)生的沉淀少）

學(xué)生3：我們小組是先向試管中倒入一定量的飽和水溶液，然后再倒入稀鹽酸，立即產(chǎn)生大量氣體，但塞上帶有橡皮管的橡膠塞，通入澄清石灰水，石灰水沒有渾濁。（教師追問：塞上橡膠塞后，你看到石灰水中有氣泡嗎？學(xué)生回答：好像很少。再追問：那你知道為什么石灰水沒有渾濁嗎？學(xué)生想了想“搖頭”，說明不知道）

學(xué)生4：我們小組也用的是稀鹽酸，通入石灰水后變渾濁了。學(xué)生3石灰水沒有變渾濁的原因可能是他們沒有及時塞上橡皮塞，二氧化碳?xì)怏w全部逸散到空氣中去了。（鼓勵該學(xué)生能及時發(fā)現(xiàn)和分析問題）

［教師提問］那么如果讓同學(xué)們再用稀鹽酸來驗證碳酸鈉，為避免上述情況的發(fā)生，大家會怎樣改進(jìn)？

［學(xué)生回答］我們可以不用試管來實驗，用帶有分液漏斗的試劑瓶（實驗桌上已有），在瓶中加入“爆炸鹽”飽和水溶液，分液漏斗中加入稀鹽酸，另一頭通入澄清石灰水，這樣就能通過控制加入稀鹽酸的用量來控制反應(yīng)速度，使二氧化碳?xì)怏w盡可能通入澄清石灰水中。

［課堂過渡］為避免上述情況的發(fā)生，老師還設(shè)計了如下一個裝置（如圖1）。該裝置不僅可以驗證碳酸鈉，還可以驗證過氧化氫。選用的試劑仍是我們剛剛用到的:“爆炸鹽”飽和水溶液、二氧化錳固體、帶火星的木條、稀鹽酸、澄清石灰水。只要把五種試劑放在這個裝置的不同位置，然后控制好兩個分液漏斗的開關(guān)順序和兩個止水夾的開關(guān)順序，便能達(dá)到驗證目的。

［提出問題］如果讓大家來做這個實驗，你們會如何放置這五種試劑？如何控制開關(guān)順序？

［學(xué)生討論］學(xué)生討論交流，然后回答。

學(xué)生：在分液漏斗A、B中分別放入“爆炸鹽”飽和水溶液和稀鹽酸，試劑瓶中放入二氧化錳固體，燒杯中倒入澄清石灰水，導(dǎo)管的另一端放帶火星的木條。然后先關(guān)閉分液漏斗B，打開分液漏斗A，關(guān)閉止水夾2，打開止水夾1，向試劑瓶中滴加“爆炸鹽”飽和水溶液，一段時間后小木條復(fù)燃，證明有過氧化氫；再關(guān)閉分液漏斗A，打開分液漏斗B，關(guān)閉止水夾1，打開止水夾2，向試劑瓶中滴加稀鹽酸，一段時間后石灰水變渾濁，證明有碳酸鈉。（教師問：大家同意嗎？學(xué)生答：同意）

［演示動畫］按照學(xué)生的操作，播放模擬動畫。（學(xué)生臉上顯露出了成功的喜悅）

［課堂過渡］課后，老師相信只要大家集思廣議，憑借著集體智慧，肯定還能設(shè)計出其它一些裝置來驗證。現(xiàn)在大家知道在使用“爆炸鹽”時，帶橡膠手套是什么具體原因了嗎？（學(xué)生回答：過氧化氫有一定的氧化性，會刺激皮膚，而且碳酸鈉也有一定的腐蝕性）當(dāng)然，“爆炸鹽水溶液”中不僅僅含有這兩種溶質(zhì)，還含有其它成分。下面我們忽略“爆炸鹽水溶液”中的其它成分，只把其當(dāng)成碳酸鈉和過氧化氫混合溶液來進(jìn)行進(jìn)一步探究。

［提出問題］稱取一定質(zhì)量碳酸鈉和過氧化氫飽和水溶液和一定質(zhì)量的二氧化錳固體按下圖裝置（如圖2）進(jìn)行實驗，若要稱量充分反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量，該如何稱量呢？

［學(xué)生討論］學(xué)生小組交流討論，教師巡視指導(dǎo)。

［匯報結(jié)果］學(xué)生1：我們小組認(rèn)為可以在將飽和水溶液滴入試劑瓶之前，稱量整個裝置和試劑的總質(zhì)量為M1，然后充分反應(yīng)后，再稱量整個裝置和試劑的總質(zhì)量為M2，這樣產(chǎn)生的氧氣質(zhì)量就是M1- M2。

學(xué)生2：我們小組認(rèn)為可以在該裝置后面先接一個裝有濃硫酸的試劑瓶，吸收到水蒸汽后，再接一個能吸收氧氣的裝置，如一個加熱銅粉的玻璃管，充分反應(yīng)后，稱量銅粉和玻璃管的總質(zhì)量變化，增重的質(zhì)量就是氧氣的質(zhì)量。（教師充分肯定學(xué)生的想法，同時也體醒學(xué)生這樣操作，銅粉不能全部吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣而產(chǎn)生較大誤差）

學(xué)生3：我們小組認(rèn)為可以在該裝置的后面接一個盛滿水的短進(jìn)長出的試劑瓶，并在試劑瓶的后面接一個量筒，通過測定產(chǎn)生的氧氣體積，再乘以密度，來測定氧氣的質(zhì)量。

學(xué)生4：我認(rèn)為學(xué)生3的方案也有一定誤差，因為氧氣雖然不易溶于水，但它在水中還是有一定的溶解性，所以這樣操作，肯定會有一定的誤差。（鼓勵學(xué)生敢于發(fā)表自己的見解）

［課堂過渡］同學(xué)們思考問題真是太全面了，下面我們繼續(xù)探究。引導(dǎo)學(xué)生完成下列框圖（如圖3）。

［提出問題］已知二氧化碳?xì)怏w的密度是ag/ml。若要利用下列裝置來測定上述實驗中充分反應(yīng)后產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w質(zhì)量，同學(xué)們會如何來組裝裝置？

［學(xué)生討論］學(xué)生交流討論，教師繼續(xù)巡視，并指導(dǎo)。

［學(xué)生交流］教師按照學(xué)生的方案，移動各裝置到方框中，然后由學(xué)生自主評價。

學(xué)生1：在框圖的裝置后面依次連接C→A→B。通過C將二氧化碳?xì)怏w中的水蒸氣吸收掉后，測定產(chǎn)生的二氧化碳體積。（教師追問：選D來代替A可以嗎？學(xué)生回答：不行，因為二氧化碳?xì)怏w能溶于水，所以要用汽油來隔絕氣體與水接觸）

學(xué)生2：在框圖的裝置后面依次連接E→A→B。通過E將水蒸氣吸收掉后測定二氧化碳?xì)怏w體積。

學(xué)生3：我認(rèn)為學(xué)生2的方案不行，因為堿石灰既能吸收水蒸氣，還能吸收二氧化碳?xì)怏w。

學(xué)生4：可以在框圖裝置后面依次連接C→E。通過C將二氧化碳?xì)怏w中的水蒸氣吸收掉后，稱量E反應(yīng)前后質(zhì)量的變化，增重的質(zhì)量就是二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量。

［總結(jié)方法］總結(jié)測定氣體質(zhì)量的方法：根據(jù)氣體的性質(zhì)，設(shè)計合適的吸收劑和恰當(dāng)?shù)膶嶒炑b置來進(jìn)行吸收該氣體，通過吸收裝置前后的質(zhì)量變化，利用差量法即可求得氣體的質(zhì)量；測定氣體體積的方法：根據(jù)氣體的溶解性，設(shè)計該氣體通過盛滿水（或不能溶解該氣體、不與該氣體反應(yīng)的液體）的短進(jìn)長出的洗氣瓶，利用排液法將液體排至可量取液體體積的量器中，通過準(zhǔn)確讀取液體的體積的讀數(shù)來獲得氣體的體積。同時展示下列兩套學(xué)生設(shè)計的實驗裝置（如圖4和圖5）：

［課堂過渡］這兩套裝置，理論上可行，但在實際的操作過程中還會存在許多一些問題。

［演示實驗］教師按照圖4的實驗裝置演示實驗，發(fā)現(xiàn)飽和水溶液不能滴入試劑瓶中，（原因是裝置內(nèi)沒有足夠的壓強將試劑瓶的水從B導(dǎo)管中壓出）因此，實驗前可以在A導(dǎo)管的橡膠管處連接一根玻璃管，向裝置內(nèi)吹氣，使B導(dǎo)管中充滿水，然后用止水夾夾住B導(dǎo)管上的橡膠管，等到打開分液漏斗的開關(guān)時，也打開止水夾，液體便能順利滴入瓶中；同時教師再引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識“量筒內(nèi)的水并不全是產(chǎn)生的氧氣體積”，因為在飽和溶液滴入試劑瓶時，不僅僅有產(chǎn)生的氧氣使水壓入量筒，還有滴入的液體也會造成裝置內(nèi)空氣壓強的增大，從而把水壓入量筒。

［提出問題］仔細(xì)推敲裝置圖5，堿石灰這樣放置，它吸收的僅僅是實驗過程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w嗎？

［學(xué)生回答］學(xué)生1：它還會吸收從右邊進(jìn)入的空氣中的二氧化碳，因此要在堿石灰后面再接一個氣球。

學(xué)生2：要阻止它吸收空氣中的二氧化碳，我認(rèn)為可以在堿石灰后面再接一個裝有堿石灰的干燥管或接一個裝有氫氧化鈉溶液的試劑瓶等。

［繼續(xù)發(fā)問］展示下圖裝置（如圖6），再仔細(xì)考慮一下，實驗裝置就這樣，產(chǎn)生的二氧化碳能全部被堿石灰吸收嗎？裝置內(nèi)最后會遺留一部分二氧化碳?xì)怏w嗎？

［學(xué)生回答］學(xué)生1：我認(rèn)為會的，因為等到反 應(yīng)停止時，裝置內(nèi)沒有足夠的壓強將產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w壓入到堿石灰1中，那么要達(dá)到這個目的，可以等到反應(yīng)停止后，在堿石灰2后面接一個注射器，然后將注射器的活塞往外拉，這樣就能將裝置內(nèi)盡可能多的二氧化碳?xì)怏w“抽”到堿石灰1中。

學(xué)生2：我的想法是在第一個裝置的左邊連接一個充滿氮氣的氣囊，反應(yīng)時關(guān)閉氣囊的開關(guān)，等到反應(yīng)停止后，打開開關(guān)，并不斷地擠壓氣囊，從而將裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w壓入堿石灰1中。（裝置如右圖7）

學(xué)生3：我認(rèn)為學(xué)生2的想法比學(xué)生1好，因為學(xué)生2的實驗方法可以使裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w幾乎全部都壓入堿石灰中被吸收，實驗結(jié)果更準(zhǔn)確。

［提出問題］若上述實驗中經(jīng)過誤差分析和處理后，測得產(chǎn)生氧氣的體積是v mL(氧氣的密度是b g/ml)；測得二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量是m克，則所取碳酸鈉和過氧化氫飽和水溶液中分別含過氧化氫和碳酸鈉多少克？（用字母表示）

［學(xué)生計算］學(xué)生計算后得到答案，含過氧化氫的質(zhì)量是（17bv/8）g；含碳酸鈉的質(zhì)量是（53m/22）g。

［提出問題］通過將碳酸鈉轉(zhuǎn)化成二氧化碳?xì)怏w，再根據(jù)二氧化碳?xì)怏w質(zhì)量可以求出溶液中碳酸鈉的質(zhì)量，請同學(xué)們思考要測定飽和水溶液中碳酸鈉的質(zhì)量，還有哪些實驗方法？

［學(xué)生回答］學(xué)生1：可以向“圖3”混合物過濾后得到的濾液中滴加過量硝酸鋇溶液，然后再過濾出碳酸鋇沉淀，通過稱量產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量來計算碳酸鈉的質(zhì)量。

學(xué)生2：也可以向“圖3”混合物過濾后得到的濾液中滴加過量的氫氧化鈣溶液，然后再過濾出碳酸鈣沉淀，通過稱量產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量來計算碳酸鈉的質(zhì)量；

學(xué)生3：我認(rèn)為可以直接將“圖3”混合物過濾后得到的濾液進(jìn)行蒸發(fā)，然后稱量得到的碳酸鈉固體質(zhì)量即可。（鼓勵學(xué)生思維活躍）

［總結(jié)方法］求混合物中某物質(zhì)的純度（或求溶液中某溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時：①直接法，直接設(shè)法稱量混合物中純物質(zhì)的質(zhì)量；②間接法，也叫物質(zhì)轉(zhuǎn)化法（氣體轉(zhuǎn)化、沉淀轉(zhuǎn)化），將該物質(zhì)轉(zhuǎn)化成其它可測量的物質(zhì)（如氣體、沉淀）進(jìn)行測量。（注意：要使測定的結(jié)果更準(zhǔn)確，必須確保物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化；加入的轉(zhuǎn)化試劑最好是過量）。

［課堂小結(jié)］窺視本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程，我們是以“爆炸鹽”為載體，學(xué)習(xí)了碳酸鈉、過氧化氫等物質(zhì)的檢驗方法，并通過對比一些實驗裝置，找到了裝置的一些不同；學(xué)習(xí)了實驗中測定氣體質(zhì)量和氣體體積的實驗方法，并設(shè)計了實驗裝置；同時還領(lǐng)悟到測定混合物中某物質(zhì)純度的方法也有兩種：直接法和間接法。整節(jié)課，同學(xué)們的表現(xiàn)非常精彩，你們的合作精神和創(chuàng)新思維真是讓老師出乎意料，希望在今后的學(xué)習(xí)中，同學(xué)們能繼續(xù)保持這種良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)。