《氫氧化鈉化學性質(zhì)的實驗創(chuàng)新研究》

袁敏 秦仁喜

（武漢市武珞路中學，湖北 武漢 430070）

一、問題的提出

人教版九年級化學下冊第60頁上的實驗，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)及其實質(zhì)，并通過指示劑顏色的改變說明了反應(yīng)物氫氧化鈉被消耗，從而間接證明氫氧化鈉與鹽酸發(fā)生了化學反應(yīng)。那么對于二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)，我們也可以通過反應(yīng)物二氧化碳被消耗，還可以通過有新物質(zhì)碳酸鈉生成，這兩個角度證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了化學反應(yīng)。

在復(fù)習本單元時，我們發(fā)現(xiàn)酸和堿的知識內(nèi)容多、綜合性強，學生容易產(chǎn)生畏難情緒。那么如何用實驗探究的方式，激發(fā)學生的學習興趣，把抽象的知識直觀化、形象化、簡單化，幫助學生理解和掌握，進而促進學生化學核心素養(yǎng)的形成呢？于是，我們開展了利用一體化裝置來整合氫氧化鈉化學性質(zhì)的實驗研究。

二、實驗教學目標

【知識目標】讓學生進一步認識氫氧化鈉分別能與二氧化碳、鹽酸發(fā)生化學反應(yīng)，并用明顯的現(xiàn)象證明反應(yīng)的發(fā)生。

【能力目標】通過實驗創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學生“科學探究與創(chuàng)新意識”、“科學精神與社會責任”等化學核心素養(yǎng)。

三、實驗設(shè)計方案

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

2NaOH+ CO2= Na2CO3+ H2O

Na2CO3+ 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑

NaOH + HCl = NaCl + H2O

【實驗用品】醫(yī)用注射器6個（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。

實驗裝置示意圖

實驗裝置實物圖

【實驗裝置】

A裝置的功能：產(chǎn)生實驗所需的二氧化碳；

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：用于驗證氫氧化鈉與鹽酸發(fā)生了化學反應(yīng)。

【實驗步驟及現(xiàn)象】

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

步驟Ⅱ?qū)嶒為_始時，打開開關(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，關(guān)閉開關(guān)K1和K2，此時由于裝置內(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，這是因為注射器4內(nèi)的氣壓減小。

步驟Ⅴ待充分反應(yīng)后，打開開關(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)閉開關(guān)K5，打開開關(guān)K3，觀察到稀鹽酸沿導(dǎo)管進入注射器4中，注射器4中溶液由紅色褪為無色且有氣泡產(chǎn)生。

步驟Ⅶ打開開關(guān)K5，觀察到稀鹽酸沿導(dǎo)管上升進入注射器6中，注射器6中滴有酚酞氫氧化鈉溶液最終由紅色變?yōu)闊o色。

步驟Ⅷ整理實驗臺。

為有利于學生反復(fù)觀看、學習，我們將整個實驗過程制作成了動畫。為便于學生觀察，我們將無色的溶液用藍色表示，并用白色煙霧來模擬二氧化碳的逸散過程。

【實驗結(jié)論】

通過觀察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；

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

四、實驗教學反思

本實驗主要從實驗裝置一體化、實驗用品生活化、實驗趣味性、實驗現(xiàn)象明顯等方面完成了對氫氧化鈉化學性質(zhì)實驗的整合與創(chuàng)新：

（一）通過一套一體化裝置能將多個單一實驗進行了歸納和整理，增強了學生的探究的興趣；并利用生活中常見物品完成實驗，讓學生體會了化學和生活的聯(lián)系，符合“從生活走進化學”課程理念，體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展與綠色化學理念；

（二）通過本次實驗探究能將零散的化學知識整合在一起，很直觀地呈現(xiàn)了氫氧化鈉的三條化學性質(zhì)，并由此歸納提升到堿的相關(guān)化學性質(zhì)，使學生的知識體系更加系統(tǒng)和完善，降低了學生學習的難度，激發(fā)了學生學習的熱情，提高了學生的學習積極性和主動性；

（三）通過氣壓的改變推動整個實驗的進程，并用直觀的現(xiàn)象展示反應(yīng)的發(fā)生，增強了實驗的趣味性，讓學生感受到化學的魅力。用不同的操作步驟，引發(fā)不同的實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，有利于學生的可持續(xù)發(fā)展。

（四）通過學生的探索與交流，引導(dǎo)學生勇于對實驗進行改進和創(chuàng)新，培養(yǎng)了學生“科學探究與創(chuàng)新意識”；通過對實驗裝置的分析、評價與交流培養(yǎng)學生的理性思維，鼓勵學生養(yǎng)成勤于反思，勇于批判質(zhì)疑的 “科學精神與社會責任”；最終達到全面提升學生化學核心素養(yǎng)，形成化學核心思維方法的目的。