“看得見”的離子反應

摘要：“離子反應”，是高中化學的重要內(nèi)容，是學生形成微粒觀的主要途徑。但由于其抽象性，學生往往很難理解物質在水溶液中能以離子的形式存在。通過增設實驗的方法，通過“看得見”的實驗事實，幫助學生更好地建立微粒觀，為高中化學學習打下基礎。

關鍵詞：微粒觀 強、弱電解質 離子反應 實驗探究

《離子反應》是蘇教版必修一專題2第二單元內(nèi)容，在學習了鈉及其化合物的基礎上，“以碳酸鈉性質探究為載體，幫助學生建立離子反應的概念”。這是學生在高中階段構建微粒觀的主要途徑，是建立化學觀念的重要載體。通過本節(jié)課的學習，使學生從微觀角度認識物質在水溶液中的存在狀態(tài)及行為，讓學生對溶液的認識從宏觀進入微觀。但由于內(nèi)容的抽象性和學生思維和能力發(fā)展的局限性，學生很難接受絕大多數(shù)無機物在水溶液中發(fā)生的反應都是離子反應，很難從“物質觀”轉化為“離子觀”。而“電離”“強弱電解質”“離子反應”作為概念原理知識，有其基礎性，對后面很多知識具有一定指導意義。因此，如何使學生更好地理解和接受“離子反應”的相關內(nèi)容，是許多教師研究的重點。本文通過增設實驗的方式，讓學生“看見”溶液離子間的行為，讓學生更直觀地接受溶液中的反應有離子的參與，降低學生的學習難度，提高學習興趣。

一、電離是電解質離解成自由移動離子的過程

在小燒杯中加入一定量的蒸餾水，串聯(lián)一個燈泡，進行導電性實驗。接通電源，燈泡不亮。往小燒杯中慢慢加入NaCl固體，發(fā)現(xiàn)燈泡逐漸變亮。再做NaCl固體的導電性實驗，通過兩個實驗的對比，學生能夠比較直觀的接受電解質在水溶液中能發(fā)生電離，電離的結果是產(chǎn)生了自由移動的離子。再結合金屬鈉的制備是電解熔融NaCl，從而總結出電解質的概念。

二、不同電解質在水溶液中電離程度不同

教材通過電解質溶液導電性探究實驗，讓學生通過感受實驗中燈泡亮度的差異，來比較電解質溶液的導電能力，形成對溶液導電性差異性的正確認識。除此之外，還可以通過趣味實驗的方式呈現(xiàn)。在上課前先向學生展示兩只雞蛋，其中一只雞蛋事先在醋酸中浸泡一個晚上，然后現(xiàn)場把另外一只雞蛋浸入相同濃度的鹽酸中，雞蛋表面立即產(chǎn)生大量的氣泡，雞蛋殼迅速變薄、溶解。學生通過對比兩只雞蛋的情況，會產(chǎn)生疑問，為什么相同濃度的醋酸和鹽酸，與雞蛋殼反應的速率不同？從而引出強、弱電解質的概念。通過生活中常見食物與兩種同濃度不同酸的反應，迅速吸引學生的學習興趣，通過明顯的實驗現(xiàn)象對比，使學生更加容易接受不同電解質在水溶液中的電離程度不同的觀念，從而更好地理解強、弱電解質的概念。

三、物質在水溶液中的反應有離子的參與

用實驗的方式來證明物質在水溶液中有離子的參與，以及離子反應發(fā)生的條件，設計實驗的理論基礎是導電性實驗，下面是幾種在實際教學中可以采用的方式。

1.經(jīng)典導電性實驗

在小燒杯中加入一定濃度一定量的氫氧化鋇溶液，用串聯(lián)的方式連接一個燈泡，然后向小燒杯中逐滴滴加硫酸溶液，在這個過程中可以觀察到2個現(xiàn)象：（1）有白色沉淀生成；（2）燈泡從明亮—變暗（直至熄滅）—變亮。根據(jù)實驗現(xiàn)象，學生能立刻判斷出來產(chǎn)生的白色沉淀是硫酸鋇，通過化學方程式也能推導出燈泡變暗（熄滅）的原因是生成的另外一種產(chǎn)物是水，而水是弱電解質，純水不導電，即溶液中自由移動離子濃度逐漸減少，從而引發(fā)學生思考離子反應發(fā)生的條件以及物質間反應的實質。

2.新型手持技術

同樣是向氫氧化鋇溶液中逐滴滴加硫酸溶液，利用手持技術測量稀溶液電導率的變化以表征溶液中自由移動離子的濃度變化，從而研究溶液中離子濃度的變化。通過稀硫酸滴入氫氧化鋇溶液過程實驗軟件自動錄制的錄像和繪制的電導率變化曲線，讓學生直觀觀察到稀硫酸滴入氫氧化鋇過程中溶液離子濃度的變化：即先減小到幾乎為零，再增大，讓學生感受溶液中物質間的反應實際上是離子間的反應，確實有離子參與化學反應。

除了通過導電性試驗來直觀的感受“溶液間的反應有離子參加”這個概念，還可以通過顏色的變化來呈現(xiàn)。

1.向硫酸銅溶液中滴加幾滴濃的氫氧化鈉溶液，可以觀察到有藍色絮狀沉淀出現(xiàn)，同時藍色變淺，甚至溶液呈無色。通過實驗現(xiàn)象可以看出來，Cu2+濃度減小了，說明Cu2+參與了反應。這個反應可以改為其他有色離子濃度減小的反應，如可以把硫酸銅溶液改為氯化鐵溶液，或者是KMnO4溶液和Fe2+的反應等。

2.在向氫氧化鋇溶液中逐滴滴加硫酸溶液之前，先在氫氧化鋇溶液中滴加幾滴酚酞溶液，溶液變紅色，然后滴加硫酸，除了發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成之外，也觀察到溶液紅色逐漸變淺，甚至溶液呈無色，說明OH-參與了反應。這個反應適合于可溶性堿和酸的反應。

四、并非所有的離子都參與了反應

在學生理解電解質在水溶液是以離子形式存在的基礎上，把兩種電解質混合，如果這兩種物質發(fā)生了反應，是不是意味著溶液中所有的離子都參與了反應？可以通過設計滴定實驗，即在錐形瓶中盛放一定濃度一定量的氫氧化鈉溶液，滴加幾滴酚酞溶液，用硫酸進行滴定，在溶液顏色褪去且30s內(nèi)不復原時滴定結束。由于溶液顏色褪去，學生能判斷出來OH-與H+反應生成了H2O，那么其中的Na+和SO42-有沒有參與反應呢？可以讓學生設計實驗檢驗反應后的溶液中是否存在Na+和SO42-，同時復習物質檢驗的相關內(nèi)容。也可以通過手持技術，在硫酸鈉稀溶液中滴入氫氧化鋇稀溶液，通過電導率變化曲線圖，發(fā)現(xiàn)離子濃度沒有降低到幾乎為零，與氫氧化鋇溶液中滴入稀硫酸的電導率變化曲線圖中離子濃度減小到幾乎為零進行對比，讓學生通過對比分析得出反應中并非所有離子都參與了反應。

以上實驗可以組合使用，如可以組合探究復分解反應發(fā)生的條件。總之，通過增設簡單實驗，使學生對基本概念，如“電離”“強弱電解質”“離子反應”有了更加直觀的認識，同時理清“硫酸與氫氧化鋇溶液混合是硫酸分子和氫氧化鋇分子反應”“硫酸鈉溶液與氫氧化鋇溶液混合過程中Na+和OH-反應生成了NaOH”等錯誤概念。在教學中將微粒世界的變化用宏觀的手段或現(xiàn)象展現(xiàn)出來，最能感知無法用肉眼觀察的微觀世界，雖然借助媒體也是一種方法，但往往在課堂的真實感中仍缺少了點什么。用化學實驗來幫助抽象概念的建立，不僅降低學生的學習難度，也讓課堂充滿了化學“味”。

參考文獻：

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