《氫氧化鈉化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究》

袁敏 秦仁喜

（武漢市武珞路中學(xué)，湖北 武漢 430070）

一、問(wèn)題的提出

人教版九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)第60頁(yè)上的實(shí)驗(yàn)，以氫氧化鈉與鹽酸的反應(yīng)為載體，揭示了酸和堿的中和反應(yīng)及其實(shí)質(zhì)，并通過(guò)指示劑顏色的改變說(shuō)明了反應(yīng)物氫氧化鈉被消耗，從而間接證明氫氧化鈉與鹽酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。那么對(duì)于二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)，我們也可以通過(guò)反應(yīng)物二氧化碳被消耗，還可以通過(guò)有新物質(zhì)碳酸鈉生成，這兩個(gè)角度證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

在復(fù)習(xí)本單元時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)酸和堿的知識(shí)內(nèi)容多、綜合性強(qiáng)，學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒。那么如何用實(shí)驗(yàn)探究的方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把抽象的知識(shí)直觀化、形象化、簡(jiǎn)單化，幫助學(xué)生理解和掌握，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的形成呢？于是，我們開(kāi)展了利用一體化裝置來(lái)整合氫氧化鈉化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

【知識(shí)目標(biāo)】讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)氫氧化鈉分別能與二氧化碳、鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并用明顯的現(xiàn)象證明反應(yīng)的發(fā)生。

【能力目標(biāo)】通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”、“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”等化學(xué)核心素養(yǎng)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

【反應(yīng)原理】CaCO3+ 2HCl = CaCl2+ H2O + CO2↑

2NaOH+ CO2= Na2CO3+ H2O

Na2CO3+ 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑

NaOH + HCl = NaCl + H2O

【實(shí)驗(yàn)用品】醫(yī)用注射器6個(gè)（含針頭）、氣球、橡膠塞、輸液管、輸液夾、封口夾、自制三通、飲料管、自制塑料燒杯、大理石、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、酚酞溶液。

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖

【實(shí)驗(yàn)裝置】

A裝置的功能：產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需的二氧化碳；

B裝置的功能：用于完成二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)；檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)物—碳酸鈉；

C裝置的功能：提供稀鹽酸；

D裝置的功能：用于驗(yàn)證氫氧化鈉與鹽酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

【實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象】

步驟Ⅰ組裝儀器，檢查裝置氣密性，裝入藥品，關(guān)閉所有開(kāi)關(guān)。

步驟Ⅱ?qū)嶒?yàn)開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)開(kāi)關(guān)K1和K2，將稀鹽酸注入大理石中，可看到有大量氣泡產(chǎn)生，生成的二氧化碳沿導(dǎo)管進(jìn)入注射器4中。

步驟Ⅲ待反應(yīng)生成的二氧化碳將注射器4中預(yù)先裝滿的水全部排出時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)K1和K2，此時(shí)由于裝置內(nèi)氣壓增大將稀鹽酸壓回至注射器1中，固液分離，反應(yīng)停止。

步驟Ⅳ注入少量的氫氧化鈉溶液，可觀察到裝有氫氧化鈉的注射器3的活塞緩緩下移，這是因?yàn)樽⑸淦?內(nèi)的氣壓減小。

步驟Ⅴ待充分反應(yīng)后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)K4和K5，觀察到滴有酚酞的氫氧化鈉溶液沿導(dǎo)管上升進(jìn)入注射器4中；使得注射器4和注射器6中的氣壓相同均小于大氣壓。

步驟Ⅵ待氣壓平衡后，關(guān)閉開(kāi)關(guān)K5，打開(kāi)開(kāi)關(guān)K3，觀察到稀鹽酸沿導(dǎo)管進(jìn)入注射器4中，注射器4中溶液由紅色褪為無(wú)色且有氣泡產(chǎn)生。

步驟Ⅶ打開(kāi)開(kāi)關(guān)K5，觀察到稀鹽酸沿導(dǎo)管上升進(jìn)入注射器6中，注射器6中滴有酚酞?dú)溲趸c溶液最終由紅色變?yōu)闊o(wú)色。

步驟Ⅷ整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

為有利于學(xué)生反復(fù)觀看、學(xué)習(xí)，我們將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程制作成了動(dòng)畫(huà)。為便于學(xué)生觀察，我們將無(wú)色的溶液用藍(lán)色表示，并用白色煙霧來(lái)模擬二氧化碳的逸散過(guò)程。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

通過(guò)觀察B裝置中有氣泡產(chǎn)生，證明氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成了碳酸鈉；

通過(guò)觀察D裝置中溶液由紅色褪為無(wú)色，證明氫氧化鈉和鹽酸的確發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思

本實(shí)驗(yàn)主要從實(shí)驗(yàn)裝置一體化、實(shí)驗(yàn)用品生活化、實(shí)驗(yàn)趣味性、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯等方面完成了對(duì)氫氧化鈉化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的整合與創(chuàng)新：

（一）通過(guò)一套一體化裝置能將多個(gè)單一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了歸納和整理，增強(qiáng)了學(xué)生的探究的興趣；并利用生活中常見(jiàn)物品完成實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)了化學(xué)和生活的聯(lián)系，符合“從生活走進(jìn)化學(xué)”課程理念，體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展與綠色化學(xué)理念；

（二）通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)探究能將零散的化學(xué)知識(shí)整合在一起，很直觀地呈現(xiàn)了氫氧化鈉的三條化學(xué)性質(zhì)，并由此歸納提升到堿的相關(guān)化學(xué)性質(zhì)，使學(xué)生的知識(shí)體系更加系統(tǒng)和完善，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性；

（三）通過(guò)氣壓的改變推動(dòng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，并用直觀的現(xiàn)象展示反應(yīng)的發(fā)生，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性，讓學(xué)生感受到化學(xué)的魅力。用不同的操作步驟，引發(fā)不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，有利于學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。

（四）通過(guò)學(xué)生的探索與交流，引導(dǎo)學(xué)生勇于對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”；通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的分析、評(píng)價(jià)與交流培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，鼓勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成勤于反思，勇于批判質(zhì)疑的 “科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”；最終達(dá)到全面提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)，形成化學(xué)核心思維方法的目的。