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二氧化碳和氢氧化钠溶液反应的实验探究

百纳文秘网  发布于:2021-06-11 08:00:19  分类: 演讲致辞 手机版

摘 要:人教版义务教育教科书九年级化学下册第十单元第56页“碱的化学性质”中涉及二氧化碳和氢氧化钠溶液反应的描述,但因非金属氧化物二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫与氢氧化钠溶液反应现象不明显,且教材并没有设计实验证明二者真的能发生化学反应,因此学生在学习这一类反应时缺乏感性认识,较难理解和掌握。为此,以“二氧化碳和氢氧化钠溶液能不能反应”为切入点,引导学生进行自主探究,以提高学生分析问题、解决问题的能力,最终直观地理解二氧化碳和氢氧化钠溶液确实发生了化学反应。

关键词:二氧化碳;氢氧化钠;实验现象

众所周知,二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊,但二氧化碳和氢氧化钠溶液的反应却无明显现象,那么二氧化碳与氢氧化钠溶液到底发生反应了没有?对于“本身能发生反应但无明显现象”的化学变化怎样进一步论证?本节课探究的课题就是:如何设计实验证明二氧化碳和氢氧化钠溶液确实发生了反应。

在课堂上我首先请学生阅读课本第56页“碱的化学性质”,对二氧化碳和氢氧化钠溶液的反应做初步了解,然后我以“二氧化碳和氢氧化钠溶液能不能反应”为切入点,引导学生进行自主探究。我们做过许多化学实验,看过很多不同的实验现象,如:固体溶解,颜色变化,产生气泡,试管内液面上升、生成白色沉淀等。对于有明显现象的实验很容易判断反应是否已发生,但对于无明显现象的反应只能设计相关实验才能证明反应已发生,所以在学完很多物质的性质之后,要学会根据反应物、生成物的不同性质,反应物、生成物的状态变化等来设计实验方案。

如何设计实验证明CO2和NaOH溶液发生了反应?请同学们结合学过的相关实验认真思考并小组讨论提出实验方案。5分钟后,同学们分别描述了自己设计的实验,必要时可绘制实验装置图。下面对实验的设计以及探讨的课堂实录做一简单叙述。

师:大家同意他的说法吗?

生(全体):鼓掌!

(老师根据学生的设计进行实验,方案1和方案4都获得了预期的现象)

师:在第六单元我们学过二氧化碳和水可反应生成弱酸——碳酸,碳酸中也含有CO32-,如何判断溶液中的CO32-是来自Na2CO3?若碳酸的存在能形成干扰,如何消除干扰?

生7:课本对碳酸做过介绍,H2CO3不稳定,常温时就可分解为CO2和H2O,受热时,分解速率更快。要消除H2CO3的影响,需先将反应后的溶液加热,使H2CO3分解,再滴加足量的稀盐酸即可。

生(全体):鼓掌!

师:刚才这位同学分析得客观准确。但方案2和方案3还没有评价。

生8:方案2和方案3是利用压强的变化获得实验结论,具有科学性,在练习题中经常碰到这样的装置,应该能获得较理想的实验效果。

生9:在学习CO2的物理性质时,CO2“能溶”于水,若CO2不能与NaOH反应,只是溶于NaOH溶液中的水,也能出现“压差”!

生10:我同意生9的看法,方案2和方案3只能说明CO2“可能”与H2O反应,要增强说服力最好设计对比试验。将方案2和方案3的实验装置准备两套,液体试剂分别为水和NaOH溶液,通过气球膨胀的程度不同以及试管内倒流液面的高低不同充分说明CO2能与NaOH反应。

生11:对以上说法我补充一点,两液体试剂水、NaOH溶液的体积要相同,因为气体溶解度和溶剂体积有关。

师:他们的分析有没有道理?大家认同吗?

生(全体):认同!

师:非常精彩的“唇枪舌战”!下面我们进行实验。

(老师根据学生的设计及讨论进行实验,方案2和方案3的对比实验都获得了预期的现象)

师:同学们的设计都成功地证明了CO2能与NaOH反应,设计都各具特色,那么要完成该实验设计主要是从哪些方面考虑的?

生12:一般从两个方面考虑:一个是检验反应前某些物质或离子的“消失”,另一个是检验反应后出现了新的物质或离子。

生13:还有一个是从反应前后由于物质状态的变化引起气压的变化考虑的。

师:总结得很好!请其他同学展示你的实验设计。

生14:我是依据反应前后压强变化来设计实验的,具体过程为:先在集气瓶中收集满CO2,然后迅速地倒入NaOH溶液,用一个带有U型管的橡皮塞塞緊,如果U型管中的液面发生变化,证明CO2与NaOH发生了反应(图5)。

生15:我的设计非常简单,用矿泉水瓶做实验(图6)。先在矿泉水瓶中收集满CO2,然后迅速倒入NaOH,盖上瓶盖,充分振荡,由矿泉水瓶变瘪证明CO2与NaOH发生了反应。

师:能利用生活用品做化学实验,设计出装置简单、现象明显的实验方案,真棒!下面我们再一次聚焦方案4。通过检测CO2通入NaOH溶液后出现新离子CO32-进而证明CO2与NaOH溶液可以发生化学反应,那么能否借助其他途径检验CO32-?

生16:一般检验碳酸根离子的试剂既可以是盐酸等酸,也可以是CaCl2等盐,所以方案4中也可以向少量变化后的溶液中滴加适量的CaCl2溶液,如果有沉淀产生,证明CO2与NaOH发生了

反应。

生17:也可以将CaCl2溶液替换为Ca(OH)2溶液。

生18:CaCl2溶液可以替换为Ca(NO3)2溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液等,不能替换为Ca(OH)2溶液,因为CO2与Ca(OH)2溶液也可以生成白色沉淀。

师:分析得很全面,此处确实不宜用Ca(OH)2溶液,原因是若CO2没有与NaOH发生反应,但可以溶解在NaOH溶液中,所以加入Ca(OH)2溶液时,即便出现白色沉淀,也不能完全肯定溶液中存在CO32-。

师:正因为CO2与NaOH溶液反应无现象,所以验证CO2与NaOH溶液能发生化学反应的实验设计在中考题中频频出现。通过今天的探究讨论,我相信每一位同学都有自己的所得所获,书中还有很多的实验都是没有明显现象的,我们在平时的学习中可以继续进行探究。

在初中化学教学中,充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征,挖掘和开发化学实验在探究性学习中的功能,对于培养和提高学生的科学探究能力具有重要的意义。化学教师要注重在教学中挖掘典型实验,为学生开展探究实验提出要求和创造条件,引导学生开展探究实验,从而实现学习观念和方式的转变。

参考文献:

薄祥国.浅谈化学实验在探究学习中的作用.中学生数理化:学研版,2011(10).

注:本文是作者参加2013年兰州市教师“个人课题”阶段性研究成果材料。

作者简介:李琼(1980.02—),男,学历:本科,就职学校:甘肃省兰州树人中学,研究方向:中学化学教学。

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