“看得見(jiàn)”的離子反應(yīng)

摘要：“離子反應(yīng)”，是高中化學(xué)的重要內(nèi)容，是學(xué)生形成微粒觀(guān)的主要途徑。但由于其抽象性，學(xué)生往往很難理解物質(zhì)在水溶液中能以離子的形式存在。通過(guò)增設(shè)實(shí)驗(yàn)的方法，通過(guò)“看得見(jiàn)”的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，幫助學(xué)生更好地建立微粒觀(guān)，為高中化學(xué)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：微粒觀(guān) 強(qiáng)、弱電解質(zhì) 離子反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)探究

《離子反應(yīng)》是蘇教版必修一專(zhuān)題2第二單元內(nèi)容，在學(xué)習(xí)了鈉及其化合物的基礎(chǔ)上，“以碳酸鈉性質(zhì)探究為載體，幫助學(xué)生建立離子反應(yīng)的概念”。這是學(xué)生在高中階段構(gòu)建微粒觀(guān)的主要途徑，是建立化學(xué)觀(guān)念的重要載體。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生從微觀(guān)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)在水溶液中的存在狀態(tài)及行為，讓學(xué)生對(duì)溶液的認(rèn)識(shí)從宏觀(guān)進(jìn)入微觀(guān)。但由于內(nèi)容的抽象性和學(xué)生思維和能力發(fā)展的局限性，學(xué)生很難接受絕大多數(shù)無(wú)機(jī)物在水溶液中發(fā)生的反應(yīng)都是離子反應(yīng)，很難從“物質(zhì)觀(guān)”轉(zhuǎn)化為“離子觀(guān)”。而“電離”“強(qiáng)弱電解質(zhì)”“離子反應(yīng)”作為概念原理知識(shí)，有其基礎(chǔ)性，對(duì)后面很多知識(shí)具有一定指導(dǎo)意義。因此，如何使學(xué)生更好地理解和接受“離子反應(yīng)”的相關(guān)內(nèi)容，是許多教師研究的重點(diǎn)。本文通過(guò)增設(shè)實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生“看見(jiàn)”溶液離子間的行為，讓學(xué)生更直觀(guān)地接受溶液中的反應(yīng)有離子的參與，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)興趣。

一、電離是電解質(zhì)離解成自由移動(dòng)離子的過(guò)程

在小燒杯中加入一定量的蒸餾水，串聯(lián)一個(gè)燈泡，進(jìn)行導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。接通電源，燈泡不亮。往小燒杯中慢慢加入NaCl固體，發(fā)現(xiàn)燈泡逐漸變亮。再做NaCl固體的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，學(xué)生能夠比較直觀(guān)的接受電解質(zhì)在水溶液中能發(fā)生電離，電離的結(jié)果是產(chǎn)生了自由移動(dòng)的離子。再結(jié)合金屬鈉的制備是電解熔融NaCl，從而總結(jié)出電解質(zhì)的概念。

二、不同電解質(zhì)在水溶液中電離程度不同

教材通過(guò)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)感受實(shí)驗(yàn)中燈泡亮度的差異，來(lái)比較電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力，形成對(duì)溶液導(dǎo)電性差異性的正確認(rèn)識(shí)。除此之外，還可以通過(guò)趣味實(shí)驗(yàn)的方式呈現(xiàn)。在上課前先向?qū)W生展示兩只雞蛋，其中一只雞蛋事先在醋酸中浸泡一個(gè)晚上，然后現(xiàn)場(chǎng)把另外一只雞蛋浸入相同濃度的鹽酸中，雞蛋表面立即產(chǎn)生大量的氣泡，雞蛋殼迅速變薄、溶解。學(xué)生通過(guò)對(duì)比兩只雞蛋的情況，會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)，為什么相同濃度的醋酸和鹽酸，與雞蛋殼反應(yīng)的速率不同？從而引出強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念。通過(guò)生活中常見(jiàn)食物與兩種同濃度不同酸的反應(yīng)，迅速吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比，使學(xué)生更加容易接受不同電解質(zhì)在水溶液中的電離程度不同的觀(guān)念，從而更好地理解強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念。

三、物質(zhì)在水溶液中的反應(yīng)有離子的參與

用實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)證明物質(zhì)在水溶液中有離子的參與，以及離子反應(yīng)發(fā)生的條件，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)是導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，下面是幾種在實(shí)際教學(xué)中可以采用的方式。

1.經(jīng)典導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)

在小燒杯中加入一定濃度一定量的氫氧化鋇溶液，用串聯(lián)的方式連接一個(gè)燈泡，然后向小燒杯中逐滴滴加硫酸溶液，在這個(gè)過(guò)程中可以觀(guān)察到2個(gè)現(xiàn)象：（1）有白色沉淀生成；（2）燈泡從明亮—變暗（直至熄滅）—變亮。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生能立刻判斷出來(lái)產(chǎn)生的白色沉淀是硫酸鋇，通過(guò)化學(xué)方程式也能推導(dǎo)出燈泡變暗（熄滅）的原因是生成的另外一種產(chǎn)物是水，而水是弱電解質(zhì)，純水不導(dǎo)電，即溶液中自由移動(dòng)離子濃度逐漸減少，從而引發(fā)學(xué)生思考離子反應(yīng)發(fā)生的條件以及物質(zhì)間反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。

2.新型手持技術(shù)

同樣是向氫氧化鋇溶液中逐滴滴加硫酸溶液，利用手持技術(shù)測(cè)量稀溶液電導(dǎo)率的變化以表征溶液中自由移動(dòng)離子的濃度變化，從而研究溶液中離子濃度的變化。通過(guò)稀硫酸滴入氫氧化鋇溶液過(guò)程實(shí)驗(yàn)軟件自動(dòng)錄制的錄像和繪制的電導(dǎo)率變化曲線(xiàn)，讓學(xué)生直觀(guān)觀(guān)察到稀硫酸滴入氫氧化鋇過(guò)程中溶液離子濃度的變化：即先減小到幾乎為零，再增大，讓學(xué)生感受溶液中物質(zhì)間的反應(yīng)實(shí)際上是離子間的反應(yīng)，確實(shí)有離子參與化學(xué)反應(yīng)。

除了通過(guò)導(dǎo)電性試驗(yàn)來(lái)直觀(guān)的感受“溶液間的反應(yīng)有離子參加”這個(gè)概念，還可以通過(guò)顏色的變化來(lái)呈現(xiàn)。

1.向硫酸銅溶液中滴加幾滴濃的氫氧化鈉溶液，可以觀(guān)察到有藍(lán)色絮狀沉淀出現(xiàn)，同時(shí)藍(lán)色變淺，甚至溶液呈無(wú)色。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以看出來(lái)，Cu2+濃度減小了，說(shuō)明Cu2+參與了反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)可以改為其他有色離子濃度減小的反應(yīng)，如可以把硫酸銅溶液改為氯化鐵溶液，或者是KMnO4溶液和Fe2+的反應(yīng)等。

2.在向氫氧化鋇溶液中逐滴滴加硫酸溶液之前，先在氫氧化鋇溶液中滴加幾滴酚酞溶液，溶液變紅色，然后滴加硫酸，除了發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成之外，也觀(guān)察到溶液紅色逐漸變淺，甚至溶液呈無(wú)色，說(shuō)明OH-參與了反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)適合于可溶性堿和酸的反應(yīng)。

四、并非所有的離子都參與了反應(yīng)

在學(xué)生理解電解質(zhì)在水溶液是以離子形式存在的基礎(chǔ)上，把兩種電解質(zhì)混合，如果這兩種物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)，是不是意味著溶液中所有的離子都參與了反應(yīng)？可以通過(guò)設(shè)計(jì)滴定實(shí)驗(yàn)，即在錐形瓶中盛放一定濃度一定量的氫氧化鈉溶液，滴加幾滴酚酞溶液，用硫酸進(jìn)行滴定，在溶液顏色褪去且30s內(nèi)不復(fù)原時(shí)滴定結(jié)束。由于溶液顏色褪去，學(xué)生能判斷出來(lái)OH-與H+反應(yīng)生成了H2O，那么其中的Na+和SO42-有沒(méi)有參與反應(yīng)呢？可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)反應(yīng)后的溶液中是否存在Na+和SO42-，同時(shí)復(fù)習(xí)物質(zhì)檢驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。也可以通過(guò)手持技術(shù)，在硫酸鈉稀溶液中滴入氫氧化鋇稀溶液，通過(guò)電導(dǎo)率變化曲線(xiàn)圖，發(fā)現(xiàn)離子濃度沒(méi)有降低到幾乎為零，與氫氧化鋇溶液中滴入稀硫酸的電導(dǎo)率變化曲線(xiàn)圖中離子濃度減小到幾乎為零進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)比分析得出反應(yīng)中并非所有離子都參與了反應(yīng)。

以上實(shí)驗(yàn)可以組合使用，如可以組合探究復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件。總之，通過(guò)增設(shè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)基本概念，如“電離”“強(qiáng)弱電解質(zhì)”“離子反應(yīng)”有了更加直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)理清“硫酸與氫氧化鋇溶液混合是硫酸分子和氫氧化鋇分子反應(yīng)”“硫酸鈉溶液與氫氧化鋇溶液混合過(guò)程中Na+和OH-反應(yīng)生成了NaOH”等錯(cuò)誤概念。在教學(xué)中將微粒世界的變化用宏觀(guān)的手段或現(xiàn)象展現(xiàn)出來(lái)，最能感知無(wú)法用肉眼觀(guān)察的微觀(guān)世界，雖然借助媒體也是一種方法，但往往在課堂的真實(shí)感中仍缺少了點(diǎn)什么。用化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助抽象概念的建立，不僅降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，也讓課堂充滿(mǎn)了化學(xué)“味”。

參考文獻(xiàn)：

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