微項目：鈉著火的撲救

李桂梅 蔣巧娟

摘? 要? 本教學設(shè)計以《普通高中化學課程標準（2017年版）》為指導，設(shè)計“鈉著火的撲救”微項目學習，以期讓學生掌握知識的同時提高能力。

關(guān)鍵詞? 微項目；高中化學；教材；鈉著火的撲救；化學實驗；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.8? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）07-0147-03

0? 引言

自《普通高中化學課程標準（2017年版）》和高中化學新教材發(fā)布以來，微項目成為研究熱點。微項目學習是在項目學習基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種短小精悍的學習方式，不僅有項目學習的優(yōu)勢，也有項目學習所不具有的優(yōu)勢，非常值得嘗試。新教材的面世意味著微項目學習將成為化學學習的一種重要方式。

1? 教材分析

“鈉著火的撲救”微項目涉及的知識有鈉與水的反應、鈉的氧化反應、氧化鈉和過氧化鈉的化學性質(zhì)，核心知識是鈉的氧化物的化學性質(zhì)。該微項目選自人教版高中化學第三章“金屬及其化合物”第二節(jié)“幾種重要的金屬化合物”。學生在學習這個微項目時，已經(jīng)學習了鈉與水的反應以及鈉的氧化反應，所以要重點掌握的知識是鈉的氧化物的化學性質(zhì)。學習本節(jié)知識，一方面可以加深鞏固鈉的知識，另外一方面可以為堿金屬、鹵族元素及其化合物的學習奠定基礎(chǔ)，故具有承上啟下的作用。

鈉的氧化物是高考的重要考點之一，經(jīng)常以元素推斷、鑒別及相關(guān)實驗以及計算的形式出現(xiàn)在考題中，最常見的是根據(jù)“性質(zhì)決定用途”出考題，所以基于情境對本節(jié)內(nèi)容進行學習十分重要。對于氧化鈉與水的反應，教材提示其和氧化鈣與水的反應類似，學生對于過氧化鈉比較陌生，需要設(shè)計實驗驗證過氧化鈉與水的反應。

2? 教學目標

2.1? 知識目標

1）回憶鈉與水的反應。

2）掌握過氧化鈉的化學性質(zhì)。

3）認識鈉著火不能常規(guī)撲救的原因。

4）了解過氧化鈉在生產(chǎn)生活中的應用。

2.2? 素養(yǎng)目標

1）通過解決真實情境中鈉著火正確撲救的問題，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與社會責任意識。

2）通過設(shè)計實驗驗證過氧化鈉分別與水和二氧化碳反應，培養(yǎng)學生科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。

3）通過分析過氧化鈉與干燥的二氧化碳反應，還是與濕潤的二氧化碳反應，以及與水反應，溶液先變紅后褪色的原因，培養(yǎng)學生的證據(jù)推理核心素養(yǎng)。

2.3? 能力目標

1）通過分析鈉著火不能常規(guī)撲救的原因，提高學生的批判性思維和問題解決能力。

2）通過小組合作設(shè)計實驗驗證過氧化鈉分別與水和二氧化碳的反應，提高學生的協(xié)作交流能力。

3）通過對比過氧化鈉的性質(zhì)學習氧化鈉的性質(zhì)，提高學生的遷移運用和創(chuàng)新能力。

3? 教學過程

3.1? 布置微項目預習任務

1）復習滅火的方式和鈉與水的反應。

2）預習鈉的氧化物的性質(zhì)。

3）復習常見的實驗儀器的使用。

3.2? 展開微項目學習

【教師】介紹火災以及火災造成的巨大危害和損失。

【提問】你知道哪些滅火方式？其原理分別是什么？你能詳細說明嗎？

【學生活動】傾聽火災造成的危害，回憶初中燃燒與滅火的相關(guān)知識，回答滅火的方式有隔絕氧氣、隔絕可燃物、降低溫度至著火點以下，原理都是破壞燃燒的條件。

【情境導入】播放鈉著火視頻并截取新聞報道視頻，提問學生鈉著火應該如何撲救。

【設(shè)計意圖】通過提問滅火的方法，一方面回顧滅火的相關(guān)知識，另一方面為本節(jié)課要學習的非常規(guī)滅火做鋪墊，造成認知沖突，促進學生的學習。接著以真實情境為依托，一方面讓學生了解鈉保存不當?shù)奈：?，從而引導學生學習鈉的正確保存，養(yǎng)成嚴謹?shù)牧晳T；另一方面引入本節(jié)課的微項目主題——鈉著火的撲救。

3.3? 微項目任務規(guī)劃

【師生活動】師生共同解讀微項目，將微項目規(guī)劃為四個任務。

任務一：鈉與水的反應、過氧化鈉與水的反應。

任務二：過氧化鈉與二氧化碳的反應。

任務三：氧化鈉與水和二氧化碳的反應。

任務四：氧化鈉與過氧化鈉的比較。

3.4? 微項目方案實施

任務一：鈉與水的反應、過氧化鈉與水的反應

【提問】消防員用水泵滅火，為什么越噴越旺，并且還引來爆炸？

【學生活動】各小組紛紛開始討論并得出以下原因。

【學生1】鈉著火用水滅火引發(fā)爆炸的原因是未完全燃燒的鈉與水反應放出大量的氫氣，氫氣燃燒火焰更難撲滅。

【學生2】我們認為爆炸的原因是鈉與水反應產(chǎn)生的氫氣不純，遇到明火導致發(fā)生爆炸，就像氫氣驗純一樣，不純的氫氣會發(fā)出尖銳的爆鳴聲。

【學生3】鈉與氧氣在點燃的條件下會發(fā)生反應，生成淡黃色的過氧化鈉。我們猜想過氧化鈉也可能與水反應，生成能夠促進火勢加大的產(chǎn)物，從而使得越噴越旺。這種產(chǎn)物最有可能是氧氣。

【學生4】暴露在空氣中的鈉與氧氣迅速發(fā)生反應，即我們前面學過的鈉切開后表面變暗，生成氧化鈉，氧化鈉也與水發(fā)生反應。

【學生5】不對。通過課本上的提示，我們可以知道氧化鈉與水的反應類似于氧化鈣與水的反應，生成的是氫氧化鈉，而氫氧化鈉是強堿，不會加大燃燒。

【教師】同學們的分析很到位。綜合來看，值得我們深入探究的便是過氧化鈉是否會與水發(fā)生反應，生成促進火勢的產(chǎn)物。因此，我們需要探究過氧化鈉與水的反應。

【學生活動】討論設(shè)計過氧化鈉與水反應的實驗裝置，利用實驗藥品進行實驗，并用帶火星的火柴檢驗是否有氧氣生成。最終確定確實有氧氣生成，而氧氣具有助燃性，這就是用水滅火卻越噴越旺的原因。

【教師】一個反應能不能發(fā)生，要通過實驗驗證，而其產(chǎn)物是什么，更需要在推理的基礎(chǔ)上進行嚴格的實驗驗證。

【學生活動】通過對比氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉，猜想過氧化鈉與水反應的另一產(chǎn)物也是氫氧化鈉。而驗證氫氧化鈉的最好試劑就是無色酚酞。因此，小組分別向過氧化鈉與水反應的產(chǎn)物中滴加酚酞試劑，卻發(fā)現(xiàn)溶液先變紅后褪色。于是，學生對這一現(xiàn)象展開討論。

【學生1】溶液變紅，說明是生成了顯堿性的物質(zhì)。通過前面的分析以及元素守恒，可以確定就是氫氧化鈉。褪色的原因可能是氫氧化鈉被中和了。

【學生2】可是反應中沒有能中和氫氧化鈉的酸

性物質(zhì)啊。我們組認為可能是反應過程中生成了具有漂白性的中間產(chǎn)物。查閱資料可知，這種中間產(chǎn)物是過氧化氫，而過氧化氫具有強氧化性，強氧化性漂白了無色酚酞與氫氧化鈉相遇的紅色，使得溶液褪色。

【學生3】這樣的話就可以解釋氧氣的來源了，氧氣是由過氧化氫分解而來的。

【教師】那么，如何確定確實就是過氧化氫呢？

【學生活動】小組查閱資料并討論如何檢驗過氧化氫。

【學生1】既然過氧化氫是中間產(chǎn)物，那么在反應過程中就需要確保過氧化氫存在，即需要控制溫度，防止其發(fā)生分解影響檢驗。

【學生2】我們組通過上網(wǎng)查閱資料得知，能夠用于檢驗過氧化氫并且現(xiàn)象明顯的試劑，是酸性條件下的重鉻酸鹽。

【學生3】可以利用初中學過的過氧化氫制氧氣，加點兒二氧化錳看是否有氣泡冒出。

【教師】非常好！同學們對以前的知識掌握得不錯，搜集資料的能力也很強，很具有代表性。那么，如何實施你的想法呢？

【學生活動】設(shè)計實驗驗證過氧化氫的存在。

任務二：過氧化鈉與二氧化碳的反應

【提問】消防員用二氧化碳滅火器滅火，為什么使得火勢更旺？

【學生活動】小組討論使得火勢更旺的原因。

【學生1】根據(jù)前一子任務討論可知，火勢更旺的原因是過氧化鈉與水反應生成了助燃的氧氣，由此我們組猜想用二氧化碳滅火器滅火，使得火勢更旺的原因也可能是過氧化鈉與二氧化碳反應產(chǎn)生了氧氣。其他小組紛紛表示同意……

【教師】分析得很到位，看來同學們已經(jīng)學會類比了。那么，如何驗證你的猜想正確呢？

【學生活動】設(shè)計實驗驗證過氧化鈉與二氧化碳的反應。

【結(jié)論】通過實驗確定猜想正確，有氧氣生成。

【追問】過氧化鈉與二氧化碳反應放出的氧氣，到底是二氧化碳中的水和過氧化鈉反應生成的，還是二氧化碳和過氧化鈉反應生成的呢？換言之，過氧化鈉與濕潤的二氧化碳的反應，還是與干燥的二氧化碳反應？

【學生活動】學生紛紛點頭表示這個問題具有探究性，于是展開激烈討論，最終確定的方案是在前一環(huán)節(jié)實驗裝置中加一個盛有濃硫酸的干燥裝置。

【結(jié)論】過氧化鈉只與潮濕的二氧化碳反應，反應的實質(zhì)是：

先：Na2O2（淡黃色）+2H2O==2NaOH+H2O22H2O2==2H2O+O2↑

后：CO2+2NaOH==Na2CO3（白色）+H2O

【設(shè)計意圖】通過提問用二氧化碳滅火使火勢更旺的原因，引導學生猜測可能生成了助燃性的物質(zhì)或氧氣，從而實驗驗證過氧化鈉與二氧化碳的反應。追問起到提示的作用，引導學生探究過氧化鈉與二氧化碳反應的實質(zhì)，即先和水反應，產(chǎn)物再和二氧化碳反應。

【演示】“吹氣生火”魔術(shù)，并解說其原理是呼出的二氧化碳和脫脂棉中包裹的過氧化鈉反應生成氧氣，反應放熱，使得脫脂棉燃燒起來。

【學生活動】欣賞魔術(shù)，感受化學的魅力。

【設(shè)計意圖】進一步展示過氧化鈉與二氧化碳的反應，加深學生的印象。另外，讓學生通過實驗知道魔術(shù)是假，但化學實驗是真，以此讓學生感受化學的魅力，感受化學實驗的魅力。

【教師】通過前面兩個步驟，我們發(fā)現(xiàn)過氧化鈉與水和二氧化碳反應都生成了氧氣，不僅不能滅火，反而可以使火勢更旺。因此，同學們要注意不是所有的火都是可以用二氧化碳和水滅的，要具體問題具體分析。也正因為如此，過氧化鈉常被用作供氧劑，如呼吸面具和潛水艇的供氧劑。

【學生活動】傾聽、記憶，總結(jié)過氧化鈉的性質(zhì)。認知滅火要具體問題具體分析，對滅火又有了新的認識。

任務三：氧化鈉與水和二氧化碳的反應

【提問】都說氧化鈉和過氧化鈉是孿生兄弟，既然過氧化鈉能被用作供氧劑，那么氧化鈉能被用作供氧劑嗎？你能用實驗事實予以說明嗎？

【學生活動】思考氧化鈉的性質(zhì)，類比過氧化鈉分別和水及二氧化碳的反應，寫出氧化鈉和水及二氧化碳的反應方程式，發(fā)現(xiàn)都無氧氣生成，所以氧化鈉不能被用作供氧劑。

【設(shè)計意圖】讓學生通過類比學習掌握氧化鈉的化學性質(zhì)，加深對過氧化鈉的性質(zhì)認識，從而對氧化鈉和過氧化鈉這對孿生兄弟的認識更加完整。

任務四：氧化鈉與過氧化鈉的比較

【提問】通過本節(jié)課的學習，你知道了什么？你能制作一份屬于自己的關(guān)于氧化鈉和過氧化鈉的身份認定表嗎？

【學生活動】從物理性質(zhì)、化學性質(zhì)以及用途等角度，總結(jié)氧化鈉和過氧化鈉的相關(guān)知識，在小組內(nèi)評選出相對完美的身份認定表并加以完善。

3.5? 微項目成果匯報

【學生活動】分小組匯報展示制作的身份認定表，并加以闡述。

【課堂總結(jié)】氧化鈉和過氧化鈉是鈉的重要化合物，對它們性質(zhì)和用途的學習能夠指導學生更好地學習后面的知識。通過本微項目的學習，學生知道鈉著火撲救不能用常規(guī)滅火的方法，這就告訴他們生活中遇到問題，要具體問題具體分析，面對過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，要批判性地思考并通過實踐檢驗予以解決。

4? 結(jié)束語

新課標在每個主題的教學建議模塊給出“情境素材建議”，鈉著火撲救屬于其中之一。現(xiàn)在倡導素養(yǎng)為本的教學，而素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開大的教學情境?！扳c著火的撲救”微項目通過一起鈉爆炸事件，創(chuàng)設(shè)鈉著火的真實情境，并通過相關(guān)報道設(shè)計問題鏈，引發(fā)學生對鈉著火撲救的思考，從而引導學生復習鈉與水的反應，通過實驗探究學習鈉的氧化物的性質(zhì)，在探究學習過程中增強綜合能力，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

*項目來源：國家自然科學基金（21467022）；寧夏自然科學基金資助項目（NZ17048）；寧夏“化學工程與技術(shù)”國內(nèi)一流學科建設(shè)項目資助（NXY-LXK2017A04）；寧夏大學西部一流大學建設(shè)項目（ZKZD2017003）；寧夏大學研究生創(chuàng)新實驗（GIP2020015）。

作者：李桂梅、蔣巧娟，寧夏大學化學化工學院學科教學（化學）專業(yè)碩士研究生（750021）。