史鳳華

摘 要：化學(xué)反應(yīng)往往通過一系列現(xiàn)象就可以直觀判斷反應(yīng)的進(jìn)程和效果，比如顏色的變化，沉淀的產(chǎn)生;然而有些實(shí)驗(yàn)很難直觀看出反應(yīng)的情況，這就需要通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方式，達(dá)到直觀判斷的效果。本文通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的方式，通過氣壓的變化判斷反應(yīng)的進(jìn)程，有利于學(xué)生對反應(yīng)的理解。

關(guān)鍵詞：二氧化碳;氫氧化鈉;可視化;探究

化學(xué)變化過程中常常伴隨一些現(xiàn)象的發(fā)生，例如顏色改變、放出氣體、生成沉淀、吸熱、放熱和發(fā)光等，通過觀察到的現(xiàn)象，可以幫助我們判斷物質(zhì)是否發(fā)生了化學(xué)變化。對于無現(xiàn)象發(fā)生的反應(yīng)如何設(shè)計(jì)出一些實(shí)驗(yàn)，使反應(yīng)產(chǎn)生明顯現(xiàn)象，從而直觀地證明發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)呢？本文以實(shí)驗(yàn)探究二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)為載體進(jìn)行研究，探尋證明無現(xiàn)象反應(yīng)的方法和途徑。

實(shí)驗(yàn)：向氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，觀察到?jīng)]有任何現(xiàn)象。

問題：沒有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就一定沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？

一起回想，用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理：

點(diǎn)撥引導(dǎo)：紅磷燃燒消耗集氣瓶中的氧氣，使集氣瓶內(nèi)氣壓減小，外界大氣壓將燒杯中的水壓入集氣瓶中。

任務(wù)一：請同學(xué)們根據(jù)密閉容器中氣體量的減少，使裝置內(nèi)的氣壓減小，從而獲得明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原理，利用實(shí)驗(yàn)臺上提供的儀器，小組內(nèi)交流討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，組裝儀器。

學(xué)生活動(dòng)：同學(xué)們都很踴躍，積極參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，合理分工。展示實(shí)驗(yàn)裝置如下：

開始試驗(yàn)，請每位小組長按照要求分別進(jìn)行演示和講解。

第一組：將收集滿二氧化碳?xì)怏w的試管倒置在氫氧化鈉溶液中，片刻后，觀察到氫氧化鈉溶液倒吸入試管中，并且試管中液面高于燒杯中液面。

第二組：向收集滿二氧化碳?xì)怏w的軟塑料瓶中，注入適量的氫氧化鈉溶液，立即旋緊瓶蓋，振蕩，發(fā)現(xiàn)軟塑料瓶變癟。

第三組：向收集滿二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶中，注入適量的氫氧化鈉溶液，蓋上玻璃片，振蕩，倒置集氣瓶，發(fā)現(xiàn)玻璃片不會(huì)掉下來。

第四組：在收集滿二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶口塞上雙孔橡皮塞，打開分液漏斗活塞，向其中滴入氫氧化鈉溶液，振蕩，觀察到氣球慢慢鼓起來。

同學(xué)們積極參與，勤于動(dòng)腦，設(shè)計(jì)的方案現(xiàn)象明顯，老師也設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，請同學(xué)們幫我檢驗(yàn)一下，看看我的方案是否可行。

老師演示實(shí)驗(yàn)一：會(huì)行走的注射器

在集滿二氧化碳?xì)怏w的試管口塞上單孔橡皮塞，注射器內(nèi)吸入的是氫氧化鈉溶液，先輕輕推動(dòng)一下注射器，向試管中注入少量氫氧化鈉溶液，此時(shí)停止推動(dòng)，觀察現(xiàn)象：好神奇啊！注射器活塞自動(dòng)向下滑動(dòng)。

問題：這些現(xiàn)象的發(fā)生都是因?yàn)檠b置內(nèi)二氧化碳?xì)怏w量的減小，導(dǎo)致裝置內(nèi)氣壓減小而產(chǎn)生的。二氧化碳?xì)怏w的減小就一定是被氫氧化鈉反應(yīng)了嗎？

小組內(nèi)交流討論，提出質(zhì)疑;因?yàn)闅溲趸c溶液中含有水，二氧化碳溶于水或者與水反應(yīng)也可以使裝置內(nèi)氣壓減小，產(chǎn)生上述現(xiàn)象。

追問：怎么就能證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)呢？

我們可以設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

老師實(shí)驗(yàn)二： 越變越瘦的瓶子

向一個(gè)集滿二氧化碳?xì)怏w的軟塑料瓶塞緊橡皮塞，

橡皮塞插有廢棄的燃燒匙，燃燒匙內(nèi)裝有適量的氫氧

化鈉固體，將燃燒匙上拉，使氫氧化鈉固體與橡皮塞

底部接觸，防止氫氧化鈉固體掉落，向軟塑料瓶中注

入適量水，蓋緊橡皮塞，振蕩，發(fā)現(xiàn)塑料瓶變癟程度

并不明顯。將燃燒匙略微下拉，傾倒塑料瓶，振蕩，

使氫氧化鈉固體充分溶于水，觀察現(xiàn)象。

觀察到塑料瓶迅速變癟。該實(shí)驗(yàn)充分說明氫氧化鈉確

實(shí)能與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)。

問題：能否從有新物質(zhì)生成的角度再次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證NaOH溶液與CO2發(fā)生了反應(yīng)。

小組內(nèi)交流討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

展示方案：

方案一：取反應(yīng)后的溶液適量置于試管中，向其中滴加酚酞試液，觀察到溶液由無色變?yōu)榧t色，證明NaOH溶液與CO2發(fā)生了反應(yīng)。

師：這位同學(xué)采用指示劑變色的方法，大家有異議嗎？

生：我認(rèn)為不行，因?yàn)榉磻?yīng)物氫氧化鈉顯堿性，生成物碳酸鈉也顯堿性，同樣會(huì)使酚酞試液變紅色。

師：雖然這位同學(xué)的設(shè)計(jì)沒有獲得成功，但他考慮到了使用指示劑，這也是思考的一個(gè)途徑，的確有一些反應(yīng)可以用指示劑來檢驗(yàn)，例如前面學(xué)過的酸與堿發(fā)生的中和反應(yīng)就要借助酸堿指示劑來判斷是否反應(yīng)以及反應(yīng)進(jìn)行程度。

方案二：取反應(yīng)后的溶液適量置于試管中，向其中滴加稀鹽酸，觀察到產(chǎn)生氣泡。

方案三：取反應(yīng)后的溶液適量置于試管中，向其中滴加石灰水，觀察到產(chǎn)生白色沉淀。

方案二和方案三，從有新物質(zhì)碳酸鈉生成的角度，再次驗(yàn)證了NaOH溶液與CO2確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)反思：對于沒有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的反應(yīng)，可以從以下幾個(gè)角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

1.從反應(yīng)物之一的減少 。 2.有新物質(zhì)的生成。3.利用酸堿指示劑

通過以上的探究和拓展，我們不僅可以引導(dǎo)學(xué)生多角度、多層次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)會(huì)干擾因素的分析與排除，設(shè)計(jì)出裝置簡單、現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)方案，而且培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生明確探究的一般過程和方法，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。