李桂梅 蔣巧娟

摘? 要? 本教學(xué)設(shè)計(jì)以《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)“鈉著火的撲救”微項(xiàng)目學(xué)習(xí)，以期讓學(xué)生掌握知識(shí)的同時(shí)提高能力。

關(guān)鍵詞? 微項(xiàng)目；高中化學(xué)；教材；鈉著火的撲救；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號：1671-489X（2022）07-0147-03

0? 引言

自《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》和高中化學(xué)新教材發(fā)布以來，微項(xiàng)目成為研究熱點(diǎn)。微項(xiàng)目學(xué)習(xí)是在項(xiàng)目學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種短小精悍的學(xué)習(xí)方式，不僅有項(xiàng)目學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，也有項(xiàng)目學(xué)習(xí)所不具有的優(yōu)勢，非常值得嘗試。新教材的面世意味著微項(xiàng)目學(xué)習(xí)將成為化學(xué)學(xué)習(xí)的一種重要方式。

1? 教材分析

“鈉著火的撲救”微項(xiàng)目涉及的知識(shí)有鈉與水的反應(yīng)、鈉的氧化反應(yīng)、氧化鈉和過氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，核心知識(shí)是鈉的氧化物的化學(xué)性質(zhì)。該微項(xiàng)目選自人教版高中化學(xué)第三章“金屬及其化合物”第二節(jié)“幾種重要的金屬化合物”。學(xué)生在學(xué)習(xí)這個(gè)微項(xiàng)目時(shí)，已經(jīng)學(xué)習(xí)了鈉與水的反應(yīng)以及鈉的氧化反應(yīng)，所以要重點(diǎn)掌握的知識(shí)是鈉的氧化物的化學(xué)性質(zhì)。學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí)，一方面可以加深鞏固鈉的知識(shí)，另外一方面可以為堿金屬、鹵族元素及其化合物的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，故具有承上啟下的作用。

鈉的氧化物是高考的重要考點(diǎn)之一，經(jīng)常以元素推斷、鑒別及相關(guān)實(shí)驗(yàn)以及計(jì)算的形式出現(xiàn)在考題中，最常見的是根據(jù)“性質(zhì)決定用途”出考題，所以基于情境對本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)十分重要。對于氧化鈉與水的反應(yīng)，教材提示其和氧化鈣與水的反應(yīng)類似，學(xué)生對于過氧化鈉比較陌生，需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過氧化鈉與水的反應(yīng)。

2? 教學(xué)目標(biāo)

2.1? 知識(shí)目標(biāo)

1）回憶鈉與水的反應(yīng)。

2）掌握過氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)。

3）認(rèn)識(shí)鈉著火不能常規(guī)撲救的原因。

4）了解過氧化鈉在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

2.2? 素養(yǎng)目標(biāo)

1）通過解決真實(shí)情境中鈉著火正確撲救的問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

2）通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過氧化鈉分別與水和二氧化碳反應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)。

3）通過分析過氧化鈉與干燥的二氧化碳反應(yīng)，還是與濕潤的二氧化碳反應(yīng)，以及與水反應(yīng)，溶液先變紅后褪色的原因，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理核心素養(yǎng)。

2.3? 能力目標(biāo)

1）通過分析鈉著火不能常規(guī)撲救的原因，提高學(xué)生的批判性思維和問題解決能力。

2）通過小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過氧化鈉分別與水和二氧化碳的反應(yīng)，提高學(xué)生的協(xié)作交流能力。

3）通過對比過氧化鈉的性質(zhì)學(xué)習(xí)氧化鈉的性質(zhì)，提高學(xué)生的遷移運(yùn)用和創(chuàng)新能力。

3? 教學(xué)過程

3.1? 布置微項(xiàng)目預(yù)習(xí)任務(wù)

1）復(fù)習(xí)滅火的方式和鈉與水的反應(yīng)。

2）預(yù)習(xí)鈉的氧化物的性質(zhì)。

3）復(fù)習(xí)常見的實(shí)驗(yàn)儀器的使用。

3.2? 展開微項(xiàng)目學(xué)習(xí)

【教師】介紹火災(zāi)以及火災(zāi)造成的巨大危害和損失。

【提問】你知道哪些滅火方式？其原理分別是什么？你能詳細(xì)說明嗎？

【學(xué)生活動(dòng)】傾聽火災(zāi)造成的危害，回憶初中燃燒與滅火的相關(guān)知識(shí)，回答滅火的方式有隔絕氧氣、隔絕可燃物、降低溫度至著火點(diǎn)以下，原理都是破壞燃燒的條件。

【情境導(dǎo)入】播放鈉著火視頻并截取新聞報(bào)道視頻，提問學(xué)生鈉著火應(yīng)該如何撲救。

【設(shè)計(jì)意圖】通過提問滅火的方法，一方面回顧滅火的相關(guān)知識(shí)，另一方面為本節(jié)課要學(xué)習(xí)的非常規(guī)滅火做鋪墊，造成認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。接著以真實(shí)情境為依托，一方面讓學(xué)生了解鈉保存不當(dāng)?shù)奈：?，從而引?dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)鈉的正確保存，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧?xí)慣；另一方面引入本節(jié)課的微項(xiàng)目主題——鈉著火的撲救。

3.3? 微項(xiàng)目任務(wù)規(guī)劃

【師生活動(dòng)】師生共同解讀微項(xiàng)目，將微項(xiàng)目規(guī)劃為四個(gè)任務(wù)。

任務(wù)一：鈉與水的反應(yīng)、過氧化鈉與水的反應(yīng)。

任務(wù)二：過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)。

任務(wù)三：氧化鈉與水和二氧化碳的反應(yīng)。

任務(wù)四：氧化鈉與過氧化鈉的比較。

3.4? 微項(xiàng)目方案實(shí)施

任務(wù)一：鈉與水的反應(yīng)、過氧化鈉與水的反應(yīng)

【提問】消防員用水泵滅火，為什么越噴越旺，并且還引來爆炸？

【學(xué)生活動(dòng)】各小組紛紛開始討論并得出以下原因。

【學(xué)生1】鈉著火用水滅火引發(fā)爆炸的原因是未完全燃燒的鈉與水反應(yīng)放出大量的氫氣，氫氣燃燒火焰更難撲滅。

【學(xué)生2】我們認(rèn)為爆炸的原因是鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣不純，遇到明火導(dǎo)致發(fā)生爆炸，就像氫氣驗(yàn)純一樣，不純的氫氣會(huì)發(fā)出尖銳的爆鳴聲。

【學(xué)生3】鈉與氧氣在點(diǎn)燃的條件下會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成淡黃色的過氧化鈉。我們猜想過氧化鈉也可能與水反應(yīng)，生成能夠促進(jìn)火勢加大的產(chǎn)物，從而使得越噴越旺。這種產(chǎn)物最有可能是氧氣。

【學(xué)生4】暴露在空氣中的鈉與氧氣迅速發(fā)生反應(yīng)，即我們前面學(xué)過的鈉切開后表面變暗，生成氧化鈉，氧化鈉也與水發(fā)生反應(yīng)。

【學(xué)生5】不對。通過課本上的提示，我們可以知道氧化鈉與水的反應(yīng)類似于氧化鈣與水的反應(yīng)，生成的是氫氧化鈉，而氫氧化鈉是強(qiáng)堿，不會(huì)加大燃燒。

【教師】同學(xué)們的分析很到位。綜合來看，值得我們深入探究的便是過氧化鈉是否會(huì)與水發(fā)生反應(yīng)，生成促進(jìn)火勢的產(chǎn)物。因此，我們需要探究過氧化鈉與水的反應(yīng)。

【學(xué)生活動(dòng)】討論設(shè)計(jì)過氧化鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，利用實(shí)驗(yàn)藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并用帶火星的火柴檢驗(yàn)是否有氧氣生成。最終確定確實(shí)有氧氣生成，而氧氣具有助燃性，這就是用水滅火卻越噴越旺的原因。

【教師】一個(gè)反應(yīng)能不能發(fā)生，要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而其產(chǎn)物是什么，更需要在推理的基礎(chǔ)上進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

【學(xué)生活動(dòng)】通過對比氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，猜想過氧化鈉與水反應(yīng)的另一產(chǎn)物也是氫氧化鈉。而驗(yàn)證氫氧化鈉的最好試劑就是無色酚酞。因此，小組分別向過氧化鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物中滴加酚酞試劑，卻發(fā)現(xiàn)溶液先變紅后褪色。于是，學(xué)生對這一現(xiàn)象展開討論。

【學(xué)生1】溶液變紅，說明是生成了顯堿性的物質(zhì)。通過前面的分析以及元素守恒，可以確定就是氫氧化鈉。褪色的原因可能是氫氧化鈉被中和了。

【學(xué)生2】可是反應(yīng)中沒有能中和氫氧化鈉的酸

性物質(zhì)啊。我們組認(rèn)為可能是反應(yīng)過程中生成了具有漂白性的中間產(chǎn)物。查閱資料可知，這種中間產(chǎn)物是過氧化氫，而過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，強(qiáng)氧化性漂白了無色酚酞與氫氧化鈉相遇的紅色，使得溶液褪色。

【學(xué)生3】這樣的話就可以解釋氧氣的來源了，氧氣是由過氧化氫分解而來的。

【教師】那么，如何確定確實(shí)就是過氧化氫呢？

【學(xué)生活動(dòng)】小組查閱資料并討論如何檢驗(yàn)過氧化氫。

【學(xué)生1】既然過氧化氫是中間產(chǎn)物，那么在反應(yīng)過程中就需要確保過氧化氫存在，即需要控制溫度，防止其發(fā)生分解影響檢驗(yàn)。

【學(xué)生2】我們組通過上網(wǎng)查閱資料得知，能夠用于檢驗(yàn)過氧化氫并且現(xiàn)象明顯的試劑，是酸性條件下的重鉻酸鹽。

【學(xué)生3】可以利用初中學(xué)過的過氧化氫制氧氣，加點(diǎn)兒二氧化錳看是否有氣泡冒出。

【教師】非常好！同學(xué)們對以前的知識(shí)掌握得不錯(cuò)，搜集資料的能力也很強(qiáng)，很具有代表性。那么，如何實(shí)施你的想法呢？

【學(xué)生活動(dòng)】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過氧化氫的存在。

任務(wù)二：過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)

【提問】消防員用二氧化碳滅火器滅火，為什么使得火勢更旺？

【學(xué)生活動(dòng)】小組討論使得火勢更旺的原因。

【學(xué)生1】根據(jù)前一子任務(wù)討論可知，火勢更旺的原因是過氧化鈉與水反應(yīng)生成了助燃的氧氣，由此我們組猜想用二氧化碳滅火器滅火，使得火勢更旺的原因也可能是過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生了氧氣。其他小組紛紛表示同意……

【教師】分析得很到位，看來同學(xué)們已經(jīng)學(xué)會(huì)類比了。那么，如何驗(yàn)證你的猜想正確呢？

【學(xué)生活動(dòng)】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)。

【結(jié)論】通過實(shí)驗(yàn)確定猜想正確，有氧氣生成。

【追問】過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)放出的氧氣，到底是二氧化碳中的水和過氧化鈉反應(yīng)生成的，還是二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成的呢？換言之，過氧化鈉與濕潤的二氧化碳的反應(yīng)，還是與干燥的二氧化碳反應(yīng)？

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生紛紛點(diǎn)頭表示這個(gè)問題具有探究性，于是展開激烈討論，最終確定的方案是在前一環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置中加一個(gè)盛有濃硫酸的干燥裝置。

【結(jié)論】過氧化鈉只與潮濕的二氧化碳反應(yīng)，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：

先：Na2O2（淡黃色）+2H2O==2NaOH+H2O22H2O2==2H2O+O2↑

后：CO2+2NaOH==Na2CO3（白色）+H2O

【設(shè)計(jì)意圖】通過提問用二氧化碳滅火使火勢更旺的原因，引導(dǎo)學(xué)生猜測可能生成了助燃性的物質(zhì)或氧氣，從而實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)。追問起到提示的作用，引導(dǎo)學(xué)生探究過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，即先和水反應(yīng)，產(chǎn)物再和二氧化碳反應(yīng)。

【演示】“吹氣生火”魔術(shù)，并解說其原理是呼出的二氧化碳和脫脂棉中包裹的過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，反應(yīng)放熱，使得脫脂棉燃燒起來。

【學(xué)生活動(dòng)】欣賞魔術(shù)，感受化學(xué)的魅力。

【設(shè)計(jì)意圖】進(jìn)一步展示過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)，加深學(xué)生的印象。另外，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)知道魔術(shù)是假，但化學(xué)實(shí)驗(yàn)是真，以此讓學(xué)生感受化學(xué)的魅力，感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力。

【教師】通過前面兩個(gè)步驟，我們發(fā)現(xiàn)過氧化鈉與水和二氧化碳反應(yīng)都生成了氧氣，不僅不能滅火，反而可以使火勢更旺。因此，同學(xué)們要注意不是所有的火都是可以用二氧化碳和水滅的，要具體問題具體分析。也正因?yàn)槿绱?，過氧化鈉常被用作供氧劑，如呼吸面具和潛水艇的供氧劑。

【學(xué)生活動(dòng)】傾聽、記憶，總結(jié)過氧化鈉的性質(zhì)。認(rèn)知滅火要具體問題具體分析，對滅火又有了新的認(rèn)識(shí)。

任務(wù)三：氧化鈉與水和二氧化碳的反應(yīng)

【提問】都說氧化鈉和過氧化鈉是孿生兄弟，既然過氧化鈉能被用作供氧劑，那么氧化鈉能被用作供氧劑嗎？你能用實(shí)驗(yàn)事實(shí)予以說明嗎？

【學(xué)生活動(dòng)】思考氧化鈉的性質(zhì)，類比過氧化鈉分別和水及二氧化碳的反應(yīng)，寫出氧化鈉和水及二氧化碳的反應(yīng)方程式，發(fā)現(xiàn)都無氧氣生成，所以氧化鈉不能被用作供氧劑。

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生通過類比學(xué)習(xí)掌握氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，加深對過氧化鈉的性質(zhì)認(rèn)識(shí)，從而對氧化鈉和過氧化鈉這對孿生兄弟的認(rèn)識(shí)更加完整。

任務(wù)四：氧化鈉與過氧化鈉的比較

【提問】通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你知道了什么？你能制作一份屬于自己的關(guān)于氧化鈉和過氧化鈉的身份認(rèn)定表嗎？

【學(xué)生活動(dòng)】從物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及用途等角度，總結(jié)氧化鈉和過氧化鈉的相關(guān)知識(shí)，在小組內(nèi)評選出相對完美的身份認(rèn)定表并加以完善。

3.5? 微項(xiàng)目成果匯報(bào)

【學(xué)生活動(dòng)】分小組匯報(bào)展示制作的身份認(rèn)定表，并加以闡述。

【課堂總結(jié)】氧化鈉和過氧化鈉是鈉的重要化合物，對它們性質(zhì)和用途的學(xué)習(xí)能夠指導(dǎo)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)后面的知識(shí)。通過本微項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道鈉著火撲救不能用常規(guī)滅火的方法，這就告訴他們生活中遇到問題，要具體問題具體分析，面對過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，要批判性地思考并通過實(shí)踐檢驗(yàn)予以解決。

4? 結(jié)束語

新課標(biāo)在每個(gè)主題的教學(xué)建議模塊給出“情境素材建議”，鈉著火撲救屬于其中之一?，F(xiàn)在倡導(dǎo)素養(yǎng)為本的教學(xué)，而素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開大的教學(xué)情境。“鈉著火的撲救”微項(xiàng)目通過一起鈉爆炸事件，創(chuàng)設(shè)鈉著火的真實(shí)情境，并通過相關(guān)報(bào)道設(shè)計(jì)問題鏈，引發(fā)學(xué)生對鈉著火撲救的思考，從而引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)鈉與水的反應(yīng)，通過實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)鈉的氧化物的性質(zhì)，在探究學(xué)習(xí)過程中增強(qiáng)綜合能力，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

*項(xiàng)目來源：國家自然科學(xué)基金（21467022）；寧夏自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（NZ17048）；寧夏“化學(xué)工程與技術(shù)”國內(nèi)一流學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目資助（NXY-LXK2017A04）；寧夏大學(xué)西部一流大學(xué)建設(shè)項(xiàng)目（ZKZD2017003）；寧夏大學(xué)研究生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（GIP2020015）。

作者：李桂梅、蔣巧娟，寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院學(xué)科教學(xué)（化學(xué)）專業(yè)碩士研究生（750021）。