教材实验的改进与整合_过氧化钠论文

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      教师在实施化学实验教学时应有一定的方法和手段,立足于学生已有的认知水平,精心设计每一个实验,合理组织教材内容,展开教学活动,使学生在获得知识和技能的同时智能得到发展,创新能力得到加强,从而形成理性思维。笔者经过反复尝试和不断总结,对鲁科版化学教材实验进行了一定的改进,整合有关理论和应用,对学生的认知与能力发展起到了积极的作用。

      一、过氧化钠与水的反应实验改进和理论深化

      在探究过氧化钠的性质时,主要应用分类的方法,因为过氧化钠和氧化钠同属于钠的氧化物,所以在性质上有相似性,但是因为在组成上多一个氧原子,所以也有所区别。过氧化钠与水反应在生成NaOH的同时可能会释放出氧气来。笔者在有了基于物质分类角度的推测后开展实验探究。

      过氧化钠的常规实验是“滴水生火”,即在一个包有过氧化钠固体的棉花上滴加几滴水,棉花会着火。这是一种非常反常规的实验现象,对学生的视觉冲击很大。根据初中燃烧的三大基本条件可以推测,过氧化钠与水反应可以放热,且可能形成助燃性的气体,由此有继续展开实验的需求——探究是否生成了助燃性的气体氧气。

      笔者首先设计试管实验:在试管中加入少量过氧化钠,滴加少量水,在试管中插入带有火星的木条,木条复燃;向试管中滴加少量酚酞,观察到酚酞变红,稍振荡,红色褪去。通过分析实验现象,说明确实生成了NaOH和氧气。根据实验现象,笔者推测在实验过程中也一定生成了具有漂白性的物质。根据初中已有知识

具有漂白性,推测有

生成。继续设计实验探究是否存在

:向试管中加入

,可观察到继续产生大量的气体,该气体仍然可以使带火星的木条复燃,证明确实生成了

。试着写出能够体现反应真实过程的方程式:

      

      在该实验中,学生运用了所学的观察、实验、分类等研究物质性质的基本方法,按照研究物质性质的基本程序,亲自研究了一种尚不熟悉的物质。在动手实践的过程中,一是培养了重视观察实验现象,并在获得结论的同时发现新问题、继续探究的意识;二是培养了学生对探究过程进行反思的意识,充分体现观察、实验、分类等方法及研究物质性质的基本程序在研究物质性质过程中的作用,学生能够实实在在地感受到化学实验是一种科学研究的有效手段,利用好这种手段需要严谨的科学态度和科学方法。

      该实验在学生进行氧化还原理论学习时也起到了重要的作用。在对

画双线桥表明电子的转移时,学生会有两种画法。大多数学生认为水做还原剂,过氧化钠做氧化剂;个别学生会认为过氧化钠既做氧化剂又做还原剂,水不参与氧化还原过程。教师板书氧的化合价在反应前后的两种变化情况:

      

      在过去,教师仅仅告诉学生有一种理论是,在氧化还原反应中,如果只有一种元素发生化合价的变化,则遵守化合价就近原则(也称不交叉原则),学生对此没有清晰的感性认识。而现在,学生有了这个实验探究的基础,教师就不必急于告诉学生这个理论。笔者让学生自己根据曾经有过的实验探究过程记录来说出哪种画法是符合实验真实情况的。学生很容易看出,氧气中的氧是来自于过氧根的负一价氧。由此可见,过氧化钠既做氧化剂又做还原剂。因此,第二种画法是符合实验事实的。

      通过对该问题的讨论及其实验的支持,可以总结出以下结论:在氧化还原反应中,如果只有一种元素发生化合价的变化,则遵守化合价就近原则(也称不交叉原则)。现在学生对该结论的得出具有深刻的感性认识,同时在该理论得出的过程中,学生真实体会了从个别到一般,再从一般到个别的归纳与演绎方法。

      二、铵盐性质整合与应用拓展

      铵态氮肥的使用要注意“避免高温、避免与碱性肥料混合使用”,学生对此都有良好的“记忆”,但并没有实际的体验,所以在铵盐的性质探究中,实验的现场体验尤为重要,在现场体验中笔者注意使用对比的观察方法。

      1.实验1:碳酸氢铵的分解。加热装有碳酸氢铵固体的试管,将生成的气体导入澄清石灰水。观察到加热的试管内壁有大量的水珠,将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊。由此可以说明分解生成了二氧化碳、水。根据原子守恒原则,应该要考虑氮原子的去向,由此推测生成了氨气。待试管稍微冷却后,打开加热试管带有导气管的单孔塞,可以闻到有刺激性气味的气体即是氨气。由此明确碳酸氢铵加热易分解,且知分解的产物。

      2.实验2:氯化铵的分解。加热装有氯化铵固体的试管,观察实验现象。试管中加热部分固体减少,而试管冷的部分又形成了大量白色固体。因为有前一实验的对比,学生会自然寻找氨气的气味。但遗憾的是,这个实验没有闻到氨气的气味。学生顿时由对比产生了很大的疑惑,因而对实验现象有了深刻的印象。

      将实验中氯化铵固体与氢氧化钙固体混合研磨,可以闻到强烈的刺激性气味。该气体能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

      3.总结铵盐的化学性质:不稳定,与碱反应生成氨气。

      4.提出需要解决的问题:鉴别某种白色的固体是否是铵盐的方法。

      过去在这个问题提出后,总会有很多学生根据铵盐加热易分解产生氨气的性质而提出采用加热白色固体的办法,如果能闻到有刺激性气味的气体则说明是铵盐,否则反之。现在在具体的实验现象面前,即使有学生提出这一方法,他们相互之间也可以指出不足。因为像氯化铵这样的铵盐,在加热时虽然能够产生氨气,但是遇冷就继续生成了氯化铵,导致氨气无法逸出。学生经过讨论得出铵盐的检验方法:如果是固体,则可以与强碱固体混合研磨,检测氨气的生成;如果是溶液,则可以加入强碱溶液后再加热,检测氨气的生成。

      高考似乎也热衷于这方面知识的考查。例如,2012年上海高考化学卷第16题的A选项,判断如图3所示装置是否可以作为实验室氨气制取的发生装置。

      

      如果没有这种实战性的感性认识基础,只是机械记忆,学生就很容易有模棱两可的感觉。若对试管中的固体进行变换,换成

,则可以作为氨气制取的发生装置。此外,换为氯化铵固体和氢氧化钙固体的混合物也可以。

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