立足原理 比較異同 突破遷移——“氫氧化鈉變質問題”的教學設計與反思

王晨敏

（如皋市外國語學校 江蘇 如皋 226500）

一、問題提出

有關“氫氧化鈉變質問題”一直是初中化學的難點，但又是中考的熱點，它的命題設計源于教材，高于教材，經(jīng)創(chuàng)新設問、縝密改編而成。命題的核心常常圍繞：變質的原因是什么？ 如何證明已變質？ 是完全變質還是部分變質？ 如何除去變質產生的新雜質？ 甚至還要計算樣品的變質程度。盡管通過多次練習，多次講解，我們還是發(fā)出學生怎么還出錯的怨言和無奈。

今年是如皋義務教育優(yōu)質均衡師資調配的第一年，筆者面對著一批大多來自城郊的學生，不少是留守少年和進城務工子女。他們對很多知識缺乏從感性認識到理性認識的歷程，心理學研究表明：學生通過充分調動各種感官而獲得的知識或技能最扎實。因此，教學中的難點內容，盡量結合生活實際，對比不同物質的不同性質，讓學生動手操作探究過程來達成基本目標，再通過“比較異同”找到突破遷移的思路。

二、教學過程

教學引入：實物投影展示三只蘋果，一只新鮮完好、一只有些黑斑點、一只全腐爛。

生：（熱情高漲、七嘴八舌）紛紛回答1 號好的、2 號有點變質、3 號完全變質。

教學環(huán)節(jié)1：理論對比，實驗探究，判斷氫氧化鈉是否已變質

師：實物展示兩只表面皿：1 號盛有久置的氫氧化鈉固體、2 號放上剛從試劑瓶取出的氫氧化鈉，觀察對比，說出現(xiàn)象。

生1：1 號潮解變質了，2 號沒變質。

生2：錯。潮解是吸收空氣中的水分，不是與水反應，這是物理變化。變質是化學變化。

生3：其實，氫氧化鈉在空氣中不僅易潮解，而且還與空氣中的二氧化碳反應。

生4：此時能看出1 號潮解了，但似乎看不出它是否變質了？

師：同學們觀察、分析得都不錯?？床怀霈F(xiàn)象的原因有多種，一是確實沒有發(fā)生反應，二是反應得太慢，三是有些反應本身就沒有明顯的實驗現(xiàn)象，譬如：前面學習借助酚酞溶液判斷反應的發(fā)生。那究竟氫氧化鈉有沒有變質呢？ 該如何證明呢？

生1：（急中生智） 那我們也取1 號物質溶于適量的水，滴加酚酞，如果不變紅，證明沒有氫氧化鈉。

生2：（立即反駁）那要像3 號蘋果一樣，氫氧化鈉全部變質才行。如果還有一部分氫氧化鈉，滴加酚酞肯定是變紅的。

師：同學們分析得似乎都有道理，先請同學們觀察下面一組對比試驗：

生：（恍然大悟） 溶液都變紅，原來NaOH 溶液和Na2CO3溶液都顯堿性，用酚酞無法證明NaOH 是否變質。

師：很好！ 今天老師為每組提供一瓶“NaOH 溶液”，不知是否變質？ 請各活動小組圍繞生1 的原理，先設計實驗方案，再動手操作，認真觀察實驗現(xiàn)象。

（同學們熱情高漲，逐一認識實驗臺上提供的多種藥品，畫出各自設計的裝置圖，操作，觀察，討論，記錄。）

成果展示：

生1： 取樣滴加稀鹽酸，出現(xiàn)氣泡，證明樣品中有Na2CO3，說明NaOH 溶液已變質。（很多同學點頭贊同）

生2：我們小組滴加稀硫酸，現(xiàn)象也一樣，也能說明問題。

生3：取樣滴加Ca（OH）2溶液，有白色沉淀產生，只有Na2CO3才會和它反應，說明NaOH 溶液已變質。

生4：我們滴加Ba（OH）2溶液，現(xiàn)象一樣，也說明NaOH 溶液已變質。

生5：取樣滴加BaCl2，有白色沉淀產生，說明NaOH溶液已變質。

（這時，部分同學流露質疑的表情）

生6：萬一BaCl2和NaOH 反應呢？

師：想得很周到，但是BaCl2和NaOH 會不會發(fā)生復分解反應？

生1：肯定不會，因為沒有沉淀、氣體、水生成。剛才的顧慮是多余的。

生2：我想取樣滴加CaCl2溶液或Ba（NO3）2溶液或Ca（NO3）2溶液都有白色沉淀生成，都能證明。

師：非常棒！ （這會兒又有同學躍躍欲試，機會一定要留給學生）

生：這會兒我還滴加了MgCl2溶液，也有白色沉淀，行不行？

（由于當時學生對酸、堿、鹽知識還不夠熟練，這樣的問題頓時把整個高漲的課堂陷入了短暫的沉思）

生： 不行。MgCl2不僅和NaOH 反應生成白色沉淀Mg（OH）2，也和Na2CO3反應生成的MgCO3微溶，也會有一部分沉淀，無法證明沉淀是由哪個反應得到的，也就無法證明NaOH 溶液已變質。

師：（我為學生的創(chuàng)新思維及嚴謹?shù)膶Ρ确治雎N起大拇指）。總結下來是不是可以用不同類別的物質證明Na2CO3的存在？

（學生對剛才討論得出的合理方案進行歸類）

酸：鹽酸、稀硫酸

堿：Ca（OH）2、Ba（OH）2

鹽：BaCl2、CaCl2、Ba（NO3）2、Ca（NO3）2

教學環(huán)節(jié)2：探究樣品的具體成分

師：請問你們試劑瓶中溶液中的溶質是什么呢？

生： 應該有三種可能： ①全部是Na2CO3②既有NaOH 也有Na2CO3③全部是NaOH

師：小強對猜想②設計了如下實驗（見下表）：

（投影上述實驗方案，小組討論，評價是否合理并說明理由。）

實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結論及相關反應方程式a.取少量固體樣品于試管中，加入適量稀鹽酸有大量氣泡產生樣品中有Na2CO3，化學方程式為：b.另取少量固體樣品于試管中，加入適量水溶解，并滴入幾滴酚酞試液酚酞試液由無色變?yōu)榧t色樣品中有NaOH

生：一致認為不合理，第一步實驗說明少量固體樣品肯定有Na2CO3，Na2CO3溶液顯堿性，那原樣品溶于水，滴加酚酞溶液肯定會變紅。

生1： 那我們取a 反應后的溶液，滴加幾滴酚酞溶液，如果變紅，證明樣品中有NaOH。

（方法改進，立即被不少同學認可，但也有部分同學在搖頭看，表示質疑。）

師：請一位同學上來演示實驗。

（同學們發(fā)現(xiàn)，酚酞并沒有變紅。）

生1：其實，鹽酸在與Na2CO3反應時也與NaOH 反應。因此，用了鹽酸無法判斷是否有NaOH。

師：非常好！ 為此，證明Na2CO3的時候，不能影響NaOH。請小組繼續(xù)討論實驗方案證明樣品溶液中既有NaOH 也有Na2CO3。

（通過對投影中小強方案的評價，組內討論有了切入點，而且在不同物質中比較，激活了學生的思維火花。）

成果展示：

生：1：取樣于試管中滴加過量的CaCl2溶液，有白色沉淀生成，證明有Na2CO3，再向試管中滴加幾滴酚酞，溶液變紅，證明有NaOH。

生2：取樣于試管中滴加過量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，證明有Na2CO3，再向試管中滴加幾滴酚酞，溶液變紅，證明有NaOH。

生3：取樣于試管中滴加過量Ca（OH）2溶液，有白色沉淀生成，證明有Na2CO3，再向試管中滴加幾滴酚酞，溶液變紅，證明有NaOH。

生4：取樣于試管中滴加過量Ba（OH）2溶液，有白色沉淀生成，證明有Na2CO3，再向試管中滴加幾滴酚酞，溶液變紅，證明有NaOH。

師：很好！ 這四種方案得出的預期現(xiàn)象都相同，但是否都合理呢？

生1：3、4 兩種不行，Ca （OH）2、Ba （OH）2與Na2CO3反應時有NaOH 生成，干擾了原樣品中NaOH 的確定。（有些小組恍然大悟，紛紛點頭，又有學生躍躍欲試。）

生2：1、2 方法中CaCl2溶液過量一點好，必須確保Na2CO3全反應，如果剩余它也顯堿性，滴酚酞溶液也變紅。（老師建議把掌聲送給他們，又有學生舉手。）

生3：剛才討論過Ba（NO3）2、Ca（NO3）2可以代替BaCl2、CaCl2，效果一樣。酚酞溶液也可用CuCl2、FeCl3代替，讓OH-與Cu2+、Fe3+結合產生沉淀。

師：非常好！ 下面請小組整理方案，結合供給的藥品選兩種方法進行實驗。

師：好！同學們的基本操作比較到位。但我意外發(fā)現(xiàn)兩個小組在第二步滴加酚酞時，溶液沒有變紅，這說明了什么？

生：說明它完全變質，樣品里只有Na2CO3。

師：看來是一舉兩得，針對不同的猜想，采取相同的實驗操作，描述不同的實驗現(xiàn)象得出不同的結論，這種思維方法在很多探究題中值得借鑒。

教學環(huán)節(jié)3：如何除去雜質

提出這一問題，立即得到學生的回應，為了不引入新的雜質離子，用適量的Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液。由此可見，對比不同的實驗目的，要根據(jù)不同的原理選擇合理的方案。

教學環(huán)節(jié)4：變式訓練 突破遷移

（2010 南通）魔術“吹氣生火”。用棉花將一種淡黃色的固體包裹其中，將一根長玻璃管插入棉花團中吹氣，稍后棉花團劇烈燃燒起來。同學們?yōu)榱私议_這個魔術的秘密，進行了如下探究。

【相關信息】①淡黃色固體成分是過氧化鈉（Na2O2）。②吹出的氣體主要成分有氮氣、二氧化碳和水蒸氣。③過氧化鈉與氮氣不反應。

【提出猜想】同學們發(fā)現(xiàn)殘留固體呈白色，對該固體成分進行猜想：

猜想Ⅰ：固體成分是Na2CO3，CO2參加反應。

猜想Ⅱ：固體成分是NaOH，H2O 參加反應。

猜想Ⅲ：固體成分是____，CO2和H2O 均參加反應。

【實驗探究】 同學們在老師帶領下用足量且潮濕的CO2氣體通入過氧化鈉粉末中，充分反應后，取白色固體于試管中配成溶液，設計實驗對猜想進行驗證。

驗證Ⅰ：向溶液中滴加稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)有氣泡產生。有同學認為固體成分僅含有Na2CO3。

驗證Ⅱ：蘸取少量溶液滴到pH 試紙上，與標準比色卡比較，pH 大于7，有同學認為固體是NaOH。請問此結論是否正確？ ____（填“正確”或“錯誤”），原因是：____。

驗證Ⅲ：先向溶液中加入足量的____溶液，看到白色沉淀產生，寫出反應方程式 ____ ；然后向上層清液中加入____溶液，看到溶液呈紅色，驗證了猜想Ⅲ是正確的。

【實驗反思】由驗證Ⅲ的結果可知，驗證Ⅰ的結論錯誤，因為它不能排除____的存在。

此題雖然題干新穎，但重點環(huán)節(jié)的實質與氫氧化鈉的變質問題幾乎相同。絕大數(shù)學生很快解決了此問題。驗證了這堂專題復習課的高效結果。

三、教學反思

整個教學過程中，通過引導、激活學生已有的知識，讓學生有話可說、有事可做、有疑點可提。在實驗探究中立足原理、比較異同，操作時又無形地增設了對比實驗，增強了實驗的直觀性，學生的趣味性；也增強了學生感性認識上升到理性認識的歷程，進而學會自主地從實驗的對比中去不斷探索科學的真理。在環(huán)環(huán)相扣的對比中為學生增設思維的臺階，便于知識的掌握、鞏固及遷移，彌補教材實驗的不足。