從“無(wú)”到“有”

摘要:在化學(xué)變化中，常常伴隨一些現(xiàn)象的發(fā)生，如:放熱、發(fā)光、變色、放出氣體、生成沉淀等等。但是二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈉溶液反應(yīng)卻沒(méi)有明顯現(xiàn)象，本文分別從反應(yīng)前后裝置內(nèi)壓強(qiáng)的變化、反應(yīng)后氣體是否存在、反應(yīng)后生成物的性質(zhì)等角度，使“無(wú)”現(xiàn)象的反應(yīng)轉(zhuǎn)化成“有”現(xiàn)象的反應(yīng)。

關(guān)鍵詞:對(duì)照;現(xiàn)象;壓強(qiáng)

在初中化學(xué)學(xué)習(xí)中，許多化學(xué)變化常伴隨一些現(xiàn)象的發(fā)生，如:放熱、發(fā)光、變色、放出氣體、生成沉淀等等。這些現(xiàn)象的發(fā)生有助于學(xué)生判斷物質(zhì)間是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，但并不是每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都伴隨明顯的現(xiàn)象。例如，在學(xué)習(xí)“酸、堿、鹽的性質(zhì)”時(shí)，有這樣一個(gè)反應(yīng)“CO²+NaOH=Na²CO³+H²O”，由于該實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有出現(xiàn)比較明顯的變化，因而學(xué)生不容易判斷反應(yīng)的發(fā)生。為此，我設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

分別將兩支盛滿CO²氣體的試管倒插入盛有NaOH溶液和Ca(OH)²溶液的水槽中。過(guò)一會(huì)兒，發(fā)現(xiàn)兩支試管內(nèi)都有液體進(jìn)入試管(即試管內(nèi)液面上升)，盛NaOH溶液的試管內(nèi)液面比盛Ca(OH)²溶液的試管內(nèi)液面高許多，Ca(OH)²溶液中出現(xiàn)白色沉淀。學(xué)生根據(jù)看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)小組內(nèi)交流討論后，得出結(jié)論:①CO²既能與NaOH溶液反應(yīng)，也能與Ca(OH)²溶液反應(yīng);②這兩個(gè)反應(yīng)的現(xiàn)象明顯不同，

一個(gè)有白色沉淀生成，一個(gè)沒(méi)有。分析原因?yàn)?主要由于這兩個(gè)反應(yīng)中生成物不同，其反應(yīng)方程式如下:CO²+NaOH=Na²CO³+H²OCO²+

Ca(OH)²=CaCO³↓+H²O。該反應(yīng)中生成物Na²CO³和CaCO³的溶解性不同，Na²CO³易溶于水，而CaCO³難溶于水。所以，二者現(xiàn)象差別很大。

通過(guò)上述兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn):CO²與石灰水反應(yīng)現(xiàn)象明顯，與NaOH溶液反應(yīng)沒(méi)有明顯現(xiàn)象發(fā)生。為了激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力。我讓同學(xué)們自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(可以上網(wǎng)查閱資料)，加以驗(yàn)證二氧化碳確實(shí)能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求:①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯清晰;②實(shí)驗(yàn)安全可行;③實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單。下文是根據(jù)同學(xué)們自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖設(shè)計(jì)原理進(jìn)行分類說(shuō)明。

一、從反應(yīng)中壓強(qiáng)的改變來(lái)判斷

由于二氧化碳是氣體，而氫氧化鈉溶液是液體，二者反應(yīng)時(shí)雖然沒(méi)有明顯現(xiàn)象，但二氧化碳?xì)怏w被氫氧化鈉溶液吸收了，會(huì)使“密閉”的容器內(nèi)的壓強(qiáng)變小。學(xué)生利用這一原理可以設(shè)計(jì)出以下的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

1. 利用液面的變化(升高或降低)判斷反應(yīng)的發(fā)生

圖一～圖四中的實(shí)驗(yàn)就是利用二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)后，裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w減少，氣壓降低，引起水面的變化(液面升高或移動(dòng))。

圖一中將充滿二氧化碳的試管倒扣在氫氧化鈉溶液中，可觀察到試管內(nèi)液面升高;圖二中將分液漏斗中的氫氧化鈉溶液滴入燒瓶?jī)?nèi)，可觀察到導(dǎo)管內(nèi)的液面升高，即出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象;圖三中將膠頭滴管內(nèi)的氫氧化鈉溶液擠入燒瓶?jī)?nèi)，發(fā)現(xiàn)燒杯內(nèi)的液體順著導(dǎo)管噴入燒瓶?jī)?nèi)，形成美麗的噴泉現(xiàn)象;圖四中將膠頭滴管內(nèi)的液體滴入廣口瓶中，可觀察到右邊U型管內(nèi)左側(cè)紅墨水升高，右邊下降。

以上是利用反應(yīng)后，裝置內(nèi)氣壓的變化，從而引起與之相連的導(dǎo)管或試管內(nèi)液面也隨之變化，讓學(xué)生便于判斷反應(yīng)的發(fā)生以及反應(yīng)的進(jìn)行情況。另外以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙、操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象清晰，便于用于課堂上演示，說(shuō)服力強(qiáng)。

2. 利用比較明顯的變化(如氣球膨脹、塑料瓶變癟或瓶吞雞蛋等)來(lái)判斷

圖五～圖七中的實(shí)驗(yàn)利用氣球的變化或塑料瓶的變化等明顯的現(xiàn)象，證明二氧化碳與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)。

圖五中將膠頭滴管中氫氧化鈉溶液(濃度較大)擠入軟塑料瓶?jī)?nèi)振蕩，可觀察到塑料瓶變癟;圖六中將將氫氧化鈉溶液滴入燒瓶?jī)?nèi)振蕩，可觀察到氣球膨脹;圖七中可觀察到“瓶吞雞蛋”現(xiàn)象。

以上實(shí)驗(yàn)生動(dòng)、活潑、趣味性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、構(gòu)思新穎、使用氣球等常見(jiàn)的、實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有的東西，學(xué)生做起來(lái)興趣高漲，積極、主動(dòng)要求自己動(dòng)手。

二、從檢驗(yàn)氣體是否消失來(lái)判斷

圖八是制備二氧化碳?xì)怏w，并驗(yàn)證二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的裝置圖。圖中利用石灰石與稀鹽酸反應(yīng)，其反應(yīng)原理為:CaCO³+2HCl=CaCl²+CO²↑+H²O

生成的二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈉溶液反應(yīng)后(即被吸收)，可觀察到石灰水中不會(huì)出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明二氧化碳與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)。

以上實(shí)驗(yàn)是利用二氧化碳?xì)怏w的檢驗(yàn)方法來(lái)設(shè)計(jì)的，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙、現(xiàn)象明顯、說(shuō)服力強(qiáng)，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

三、從生成物的角度來(lái)判斷

由于二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)后，生成的碳酸鈉是一種碳酸鹽，不僅能與稀酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，而且能與可溶性鈣鹽或鋇鹽生成碳酸鈣或碳酸鋇(二者均不溶水，均為白色沉淀)。因而可根據(jù)生成物碳酸鈉的這些性質(zhì)，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

先取二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈉溶液反應(yīng)后的溶液少許，分別加入兩只試管中，并向第一只試管中滴加少量稀鹽酸，可觀察到的現(xiàn)象為有氣泡產(chǎn)生 ; 再向第二只試管中滴加氯化鈣或氯化鋇溶液，可觀察到現(xiàn)象為有白色沉淀生成。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然現(xiàn)象不同，但是都可以通過(guò)比較明顯的現(xiàn)象證實(shí)CO²與NaOH溶液確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

以上是筆者在實(shí)際教學(xué)中總結(jié)的有關(guān)二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，利用物理或化學(xué)原理使化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象從“無(wú)”到“有”，這樣便于學(xué)生觀察、判斷化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性、主動(dòng)性，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力;培養(yǎng)同學(xué)間小組合作、互助能力。實(shí)際上在初中化學(xué)中還有不少?zèng)]有現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)，這就要求教師充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，利用他們已有的知識(shí)和技能，真正地將“無(wú)”變“有”。