高中教學(xué)中過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的實驗探究

陳登海

【摘要】過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)是高中階段的一個重要實驗，本文在實際操作的基礎(chǔ)上，將過氧化鈉分別與干燥或濕潤的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，介紹實驗原理，并結(jié)合此案例引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新能力。采取探究式的學(xué)習(xí)方法，與已學(xué)的知識掛鉤，并運(yùn)用已學(xué)知識解決問題，同時，引導(dǎo)學(xué)生在探究過程中有新的問題發(fā)現(xiàn).而且從多角度尋求解決新問題的答案，從而真正激活學(xué)生的思維，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)；探究式的學(xué)習(xí)方法；創(chuàng)新能力

一、引言

過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣是過氧化鈉的重要化學(xué)性質(zhì)之一，但在化學(xué)教學(xué)中有關(guān)過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)本質(zhì)的問題卻很少涉及。查閱資料得知，有關(guān)潮濕的二氧化碳與過氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，大家的認(rèn)識是一致。但有關(guān)干燥的二氧化碳與過氧化鈉反應(yīng)卻有兩種不同的觀點(diǎn)：一是干燥的二氧化碳能和過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣；二是干燥的二氧化碳不能和過氧化鈉反應(yīng)。筆者結(jié)合相關(guān)的研究經(jīng)驗，重新設(shè)計實驗驗證二氧化碳與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣的本質(zhì)。

二、實驗設(shè)想

干燥二氧化碳與潮濕二氧化碳的區(qū)別在于是否有水，結(jié)合相關(guān)研究先驗證Na2 O2 與水反應(yīng)的實質(zhì)，再進(jìn)一步研究干燥CO2 與Na2 O2 的反應(yīng)。

三、Na2 O2 與水反應(yīng)的實驗探究

按照文獻(xiàn)中楊生貴的方法重復(fù)實驗，現(xiàn)象、結(jié)論一致。Na2 O2 與水的反應(yīng)，實質(zhì)分為兩步。第一步：Na2 O2+2H2 O= 2NaOH + H2 O2；第二步：2H2 O2 = 2H2 O +O2 ↑。由于Na2 O2 與水反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H2 O2 受熱分解產(chǎn)生氧氣，因此總反應(yīng)為2Na2 O2 +2H2 O=4NaOH+O2 ↑。

四、Na2 O2 與CO2 反應(yīng)的實驗探究

1.實驗設(shè)計

（1）實驗原理

設(shè)計對比實驗，分別做潮濕的CO2 與Na2 O2 和干燥的CO2 與Na2 O2 反應(yīng)的實驗，通過觀察淡黃色Na2 O2粉末顏色的變化以及脫脂棉能否燃燒來判斷反應(yīng)能否發(fā)生。

（2）實驗操作及現(xiàn)象

將潮濕的CO2 與Na2 O2混合，潮濕的CO2 與Na2 O2 粉末的反應(yīng)，觀察淡黃色的Na2 O2 粉末顏色的變化以及脫脂棉能否燃燒。現(xiàn)象：①沾滿Na2 O2 粉末的脫脂棉的顏色迅速由淡黃色變成白色；②脫脂棉短時間內(nèi)劇烈燃燒。

驗證干燥的CO2 與Na2 O2 粉末的反應(yīng)；②觀察淡黃色的Na2 O2 粉末顏色的變化以及脫脂棉能否燃燒。現(xiàn)象：①無水硫酸銅粉末的顏色無明顯變化；沾滿Na2 O2 粉末的脫脂棉顏色無明顯變化；②脫脂棉未燃燒。

2.實驗結(jié)論

潮濕的CO2 與Na2 O2 反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，干燥的CO2 與Na2 O2 并不能反應(yīng)。

五、原因分析

潮濕的CO2 與Na2 O2 反應(yīng)的原因分析：結(jié)合Na2與水反應(yīng)實質(zhì)，我們認(rèn)為潮濕CO2 與Na2 O2 的反應(yīng)可以分兩步進(jìn)行。

第一步：和水相比，潮濕CO2 中的碳酸更易與Na2 O2 發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。Na2 O2 +CO2 +H2 O=Na2 CO3 +H2 O2

第二步：生成的H2 O2 迅速發(fā)生分解。2H2 O2 =2H2 O+O2 ↑

因此總反應(yīng)為：2Na2 O2 +2CO2 =2Na2 CO3 +O2

六、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

亞里士多德說過：。思維從對問題的驚訝開始。”怎樣才能使學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，并能通過實驗分析、推理、歸納而構(gòu)建知識呢？教師應(yīng)該以問題”為引領(lǐng)，通過創(chuàng)設(shè)問題情境.引發(fā)學(xué)生心理上的認(rèn)知沖突，造成學(xué)生心理上的懸念.從而喚起學(xué)生的求知欲望。在課堂上有目的地、不失時機(jī)地選擇容易操作、安全性好、現(xiàn)象明顯的實驗，鼓勵并放手學(xué)生參與，引導(dǎo)他們像科學(xué)家那樣經(jīng)歷探究過程.體驗科學(xué)探究的方法。從中感悟知識和技能，獲得情感體驗，從而發(fā)展思維能力。新課標(biāo)也明確要求“教師在教學(xué)過程中要注意引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、調(diào)查、探究。培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式”。可見.通過探究學(xué)習(xí)來提高學(xué)生解決問題的能力已經(jīng)成課堂教學(xué)改革的一項重要目標(biāo)。

在此所做的實驗表明：干燥的CO2 不能與Na2 O2 反應(yīng)。但是成都等地的相同的實驗又證明了該反應(yīng)能夠發(fā)生。這其中的原因可能與氣候有關(guān)，即可能與研究者所處的相對潮濕的氣候有關(guān)。若實驗中未排除空氣中水蒸氣對實驗的干擾，可能會得出相反的結(jié)論。

針對這種現(xiàn)象可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。首先提出問題，問題的提出改變了學(xué)生接受式的學(xué)習(xí)心態(tài)，將被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。活動與探究特別強(qiáng)調(diào)“體驗”這一心理過程，因此應(yīng)該給學(xué)生充足的時間和權(quán)利，讓學(xué)生進(jìn)行實驗探究后，再給他們充分表達(dá)自己思維的機(jī)會，讓學(xué)生放開言論，讓他們相互質(zhì)疑、相互交流、相互討論，做到生生互動。這樣，學(xué)生參與的積極性大大提高，個體才能得到發(fā)展。本文在一個目的（驗證過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)）指引下，學(xué)生的思維步步深入，不再被陳規(guī)所限，激發(fā)學(xué)生想象力，找到了實驗的理論根據(jù)，對學(xué)生來說。這種創(chuàng)新性的結(jié)論是通過自己思考、探索得出的。其作用不僅限于激發(fā)了他們探究事物本質(zhì)的興趣.更重要的是創(chuàng)新意識得到開發(fā)、提升。

探究雖然是一種基本的學(xué)習(xí)方法。但并非所有的學(xué)習(xí)過程都要探究，只有那些具有一定難度和新穎性的學(xué)習(xí)材料才具有探究價值。正如本課題的探究設(shè)計.它盡可能與已學(xué)的知識掛鉤，并能運(yùn)用已學(xué)知識解決問題。同時學(xué)生在探究過程中有新的問題發(fā)現(xiàn).而且從多角度尋求解決新問題的答案，真正激活了學(xué)生的思維，這正是探究式教學(xué)所追求的課堂狀態(tài)。一位哲人如是說，人的頭腦不是一個需要被填滿的容器，而是一個需要被點(diǎn)燃的火把。教師恰恰就是那位點(diǎn)燃火把之人！而一個個預(yù)設(shè)的。問題”就是教師手中的“火種”！通過“問題”引領(lǐng)。調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使他們正參與到學(xué)習(xí)中來。本節(jié)課中幾個難易適中且富有挑戰(zhàn)性的問題，引起了學(xué)生的興趣，他們通過問題來學(xué)習(xí)，并把問題作為學(xué)習(xí)的動力。同時。在解決問題的過程中又有生成問題涌現(xiàn)，于是課堂活了，也精彩了好多！教師是問題的設(shè)計者。而不是課堂的控制者。設(shè)計的同題是為了引導(dǎo)學(xué)生主動探究.因此學(xué)生的主體地位必須得到尊重，但無論學(xué)生如何自主學(xué)習(xí)。如何自主探究.教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重點(diǎn)的指向絕不能偏離！如果學(xué)生在分析問題的過程中的關(guān)注點(diǎn)發(fā)生了偏向，教師要發(fā)揮主導(dǎo)作用。引導(dǎo)學(xué)生的思維步人正軌。同時學(xué)生在探究過程中也會遇到一些特定困難.受他們的知識局限性根本無法解決，需要教師予以一定的支持和引導(dǎo)。此外。提出問題比解決問題更重要，因此教師要重視學(xué)生對問題的發(fā)現(xiàn)和提出，哪怕有些問題很怪異.也應(yīng)予以肯定。只有這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造精神才會得以培養(yǎng)。

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