基于探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)下氫氧化鈉變質(zhì)的探究

崔國軍　王有明

【摘要】眾所周知，初中化學(xué)教師雖然能認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的重要性，但是在具體操作中，實(shí)驗(yàn)一直處于被忽視的狀態(tài)，對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)，有些教師包辦代替過多，照方抓藥的實(shí)驗(yàn)過多，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多，嚴(yán)重挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與創(chuàng)新精神。針對上述現(xiàn)象，筆者在多年的初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中摸索出一套“五環(huán)式探究實(shí)驗(yàn)”模式，在此與大家共同探討。

【關(guān)鍵詞】五環(huán)式探究? 實(shí)驗(yàn)探究? 有效性

【中圖分類號(hào)】G633.8 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）01-0166-02

所謂“五環(huán)”指在探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，按“提出問題”、“作出猜想”、“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案”、“動(dòng)手操作”、“得出結(jié)論并總結(jié)”這五個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)。下面以學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)《氫氧化鈉變質(zhì)的探究》一課為例，談?wù)劇拔瀛h(huán)式探究實(shí)驗(yàn)”教學(xué)模式的操作與實(shí)施。

教師在實(shí)驗(yàn)課一開始，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景：我們常會(huì)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中看到長久放置的氫氧化鈉溶液的試劑瓶口和膠塞上出現(xiàn)了白色粉末。同學(xué)們，這種白色粉末是怎樣形成的，它的成分是什么？

按照教師的設(shè)計(jì)，按照以下兩個(gè)問題展開探究：氫氧化鈉是否變質(zhì)和氫氧化鈉是否完全變質(zhì)。

探究一：氫氧化鈉是否變質(zhì)？

1.提出問題：

氫氧化鈉是否變質(zhì)？

2.作出猜想：

經(jīng)過同學(xué)們討論得出氫氧化鈉溶液因長期吸收空氣中的CO2氣體而變質(zhì)，并根據(jù)討論對白色粉末的成分做出以下猜想：

猜想一：氫氧化鈉已變質(zhì);

猜想二：氫氧化鈉沒有變質(zhì)。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

將檢驗(yàn)氫氧化鈉有無變質(zhì)的問題轉(zhuǎn)化為檢驗(yàn)碳酸鈉或碳酸根離子的有無了，那么怎么檢驗(yàn)碳酸鈉的有無呢？收集學(xué)生找到的方法為以下兩種方案：

方案一：氣體法

根據(jù)碳酸鹽和稀酸反應(yīng)能生成二氧化碳?xì)怏w CO32-+2H+=H2O+CO2 ↑，可以采用取樣加稀酸觀察有無氣泡產(chǎn)生的方法檢驗(yàn)碳酸鈉的有無。

方案二：沉淀法

根據(jù)可溶性的碳酸鹽能與含鈣鋇離子的堿溶液反應(yīng)生成難溶的碳酸鈣，碳酸鋇CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓，可以取樣加氯化鈣或氯化鋇溶液，觀察是否有白色沉淀生成的方法檢驗(yàn)碳酸鈉的有無。

4.動(dòng)手操作

根據(jù)設(shè)計(jì)兩種方案進(jìn)行如下操作：

取少量待測液于試管中，向其中滴加足量的稀鹽酸觀察是否有氣泡產(chǎn)生。

取少量待測液于試管中，向其中滴加少量的CaCl2溶液（或BaCl2溶液），觀察是否有白色沉淀產(chǎn)生。

5.得出結(jié)論并總結(jié)

氣體法：

沉淀法：

探究二：氫氧化鈉是否完全變質(zhì)？

1.提出問題：

氫氧化鈉是否完全變質(zhì)？

2.作出猜想：

猜想一：氫氧化鈉已部分變質(zhì);（白色粉末是Na2CO3 和? NaOH的混合物）

猜想二：氫氧化鈉完全變質(zhì)。（白色粉末是Na2CO3）

分析：檢驗(yàn)氫氧化鈉是否完全變質(zhì)的關(guān)鍵是檢查白色粉末中是否有NaOH是第二個(gè)環(huán)節(jié)問題解決十分關(guān)鍵的一步，有NaOH說明部分變質(zhì)，沒有說明完全變質(zhì)。

3和4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和動(dòng)手操作：

那么怎么檢驗(yàn)氫氧化鈉的有無呢？取樣，加酚酞溶液。因?yàn)闅溲趸c是堿溶液，會(huì)使酚酞變成紅色，如果酚酞加入，溶液變紅，則證明有氫氧化鈉;無變色，則沒有氫氧化鈉。

說明：不能用酚酞檢驗(yàn)，因?yàn)樘妓徕c溶液也是堿性的。也會(huì)使酚酞變成紅色。經(jīng)過討論，碳酸鈉干擾了我們檢驗(yàn)氫氧化鈉的有無，因此我們可以想辦法將它除去。于是重新設(shè)計(jì)方案。

方案與操作一：取少量白色粉末于試管中，加水溶解，然后向其中滴加過量的CaCl2溶液。（檢驗(yàn)并除盡碳酸鈉），再向其中加入酚酞試液（或硫酸銅溶液等），觀察。

方案與操作二：取少量白色粉末于試管中，加水溶解，然后向其中滴加過量的BaCl2溶液。（檢驗(yàn)并除盡碳酸鈉）， 再向其中加入酚酞試液（或硫酸銅溶液等），觀察。

5.得出結(jié)論并總結(jié)

根據(jù)觀察到的現(xiàn)象交流總結(jié)出結(jié)論，詳見下表。

拓展：能否將變質(zhì)的氫氧化鈉溶液轉(zhuǎn)化為純凈的氫氧化鈉溶液，以此實(shí)現(xiàn)化學(xué)藥品的最大節(jié)約化。進(jìn)而展開第三個(gè)探究問題。

探究三：能否除去變質(zhì)的氫氧化鈉溶液中的雜質(zhì)？

1.提出問題：

能否除去變質(zhì)的氫氧化鈉溶液中的雜質(zhì)？

2.作出猜想：

猜想一：能將雜質(zhì)碳酸鈉除去，并可以將碳酸鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉。

猜想二：不能將碳酸鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

根據(jù)前面的探究，很容易想到可以利用試劑CaCl2或BaCl2溶液來除去雜質(zhì)碳酸鈉，但是如果選擇上述試劑，無法得到純凈的氫氧化鈉。通過以上分析，不難發(fā)現(xiàn)：除去碳酸根離子需加入鈣離子或鋇離子，CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓。同時(shí)，還要保證生成氫氧根離子。所以，只能選擇試劑Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液。

設(shè)計(jì)具體方案：用Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液來除去變質(zhì)，并將雜質(zhì)還原成原溶液。

4和5.動(dòng)手操作和并總結(jié)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行如下操作，向溶液中加入Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液至不再產(chǎn)生沉淀為止，再過濾，裝瓶。詳見下表。

反思：對于圖片的分析，創(chuàng)設(shè)了真實(shí)情景;通過小組討論收集問題，再由學(xué)生分組討論解決問題的方法，設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)并分工合作完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的探究興趣濃厚，思維活躍，參與的積極性高，難點(diǎn)得以突破，學(xué)生對于氫氧化鈉變質(zhì)的相關(guān)問題也有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí);學(xué)生親歷探究的過程，再次體驗(yàn)科學(xué)探究的方法，理論聯(lián)系實(shí)際，端正了學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度;分組實(shí)驗(yàn)鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生具備樂于學(xué)習(xí)、敢于探究、勇于表現(xiàn)自我、善于合作的品質(zhì)。

第斯多惠曾說：“教學(xué)的藝術(shù)不在傳授本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、呼喚。在化學(xué)教學(xué)過程中必須重視引導(dǎo)學(xué)生開展討論和交流活動(dòng)，這樣才能調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性，使智力從“常態(tài)”躍遷到“激發(fā)態(tài)”，迸發(fā)出創(chuàng)造性思維的火花。而實(shí)驗(yàn)探究為同學(xué)之間進(jìn)行思想的交流提供了平臺(tái)和機(jī)遇。通過“五環(huán)式”探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用科學(xué)的方法去探究大自然的奧妙，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究精神，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，對于學(xué)生的創(chuàng)造性思維形成和科學(xué)素養(yǎng)的形成具有積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]義務(wù)教育教科書化學(xué)，九年級(jí)上冊，實(shí)驗(yàn)6-5，人民教育出版社，北京，2012-06，118.

[2]王有明，五環(huán)式探究實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的實(shí)施[J].? 教育革新，甘肅，總第139期，2012-10，50.