對新教材中一道實驗習(xí)題的探究與啟示

文章編號:1005-6629(2010)07-0080-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

1問題的提出

普通高中課程標準實驗教科書<<化學(xué)必修①>>(人教版)71頁第8題:在鋁制易拉罐中收集一滿罐CO2，加入過量的NaOH溶液，立即把口封閉。可以發(fā)現(xiàn)易拉罐“咔咔”作響，并變癟了;過一會兒后，易拉罐又會作響并鼓起來。解釋為什么，寫出有關(guān)的離子反應(yīng)方程式。

我們在進行本章節(jié)的教學(xué)研討時，決定將該題改編后，安排在“金屬的化學(xué)性質(zhì)”一節(jié)中鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)實驗3—4后， 作為一個綜合實驗讓學(xué)生進行操作。達到運用舊知識(二氧化碳的制取和性質(zhì))和鞏固新知識(鋁的特殊化學(xué)性質(zhì))的目的，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然而學(xué)生在實驗過程中均只觀察到易拉罐“咔咔”作響變癟，并未觀察到易拉罐作響又鼓起來，為此，我們把這一問題作為一個探究小課題，鼓勵學(xué)生課余到實驗室去作進一步的探究。

2學(xué)生實驗探究過程

2.1易拉罐未鼓起來的原因分析

易拉罐未鼓起來的原因可能有如下幾種:①鋁制易拉罐未密封好，漏氣;

②加入的濃氫氧化鈉溶液量不足，導(dǎo)致氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)后，余下少量的氫氧化鈉溶液與鋁反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣的量不足以使易拉罐鼓起來;③收集到的易拉罐可能不是鋁制的;④鋁制易拉罐內(nèi)壁涂有一層內(nèi)膜，阻止了鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng);

2.2理論探討

鋁制易拉罐的體積為355 mL，質(zhì)量約為20 g。按標準狀況計算，易拉罐充滿CO2時，CO2的物質(zhì)的量為0.0158 mol，需NaOH的物質(zhì)的量為0.0316 mol。鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的體積略大于355 mL，才能使變癟的鋁制易拉罐重新鼓起來。鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生355 mL(標準狀況)的氫氣需鋁0.0106 mol，需NaOH的物質(zhì)的量為0.0106 mol。據(jù)此可知，整個反應(yīng)需NaOH的物質(zhì)的量為0.042 mol，按加入10 mLNaOH溶液，則NaOH溶液的濃度應(yīng)大于4.2 mol·L-1，我們在以下的實驗中使用NaOH溶液的濃度為5.0 mol·L-1。

2.3實驗探究過程

實驗1:取3個開啟后完好的易拉罐，集滿CO2，迅速用膠紙將口封嚴密，然后用20 mL的注射器分別注入濃度為5.0 mol·L-1的NaOH溶液10 mL、15 mL、20 mL。迅速用膠紙將針孔封嚴密，記錄實驗現(xiàn)象、易拉罐變癟和鼓起的時間。

實驗結(jié)果見下表:

實驗2:取1個開啟后完好的易拉罐，向其中加入0.2 g鋁絲，再集滿CO2后迅速用膠紙將口封嚴密，然后用20 mL的注射器分別注入濃度為5.0 mol·L-1的NaOH溶液10 mL，迅速用膠紙將針孔封嚴密。實驗結(jié)果:易拉罐“咔咔”作響，并很快變癟了;過一會兒后，易拉罐又作響并鼓起來。

實驗3:將實驗1中已變癟的易拉罐一個，進行如下的實驗:

(1)用剪刀剪開易拉罐罐體，向罐體的內(nèi)層直接滴加濃度為5.0 mol·L-1的NaOH溶液。實驗結(jié)果:觀察長時間無現(xiàn)象

剪一塊易拉罐罐體，把內(nèi)層用砂紙打磨后再滴加濃度為5.0 mol·L-1的NaOH溶液。實驗結(jié)果:劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氣泡。

(2)另剪取變癟易拉罐的折皺部分一小塊，向其內(nèi)層直接滴加濃度為5.0 mol·L-1的NaOH溶液。實驗結(jié)果:折皺處產(chǎn)生少量的氣泡。

實驗4:剪取實驗3中余下的易拉罐罐體的一部分，剪取4～5 mm寬的長條5～6條，浸入盛有10 mL濃度為5.0 mol·L-1的NaOH溶液的燒杯中。實驗結(jié)果:易拉罐罐體小條兩側(cè)新切口面有氣泡產(chǎn)生，外層(噴有彩漆)和內(nèi)層均無氣泡產(chǎn)生，經(jīng)長時間反應(yīng)完畢，燒杯中有彩漆和象塑料一樣的透明物。

實驗5:將實驗4中剩余的易拉罐罐體外層彩漆用砂紙擦干凈，剪取約1 cm2的小塊4～5塊浸入盛有10 mL濃度為5.0 mol·L-1的NaOH溶液的燒杯中。實驗結(jié)果:反應(yīng)完畢后，燒杯中有象塑料一樣的不溶透明薄膜。

2.4上網(wǎng)查閱有關(guān)鋁制易拉罐的資料

2.5 實驗結(jié)果分析及實驗結(jié)論

(1)實驗1、實驗2的結(jié)果表明收集到的易拉罐是鋁制的，變癟的鋁制易拉罐未鼓起來的原因:不是易拉罐未密封好，漏氣;也不是加入濃氫氧化鈉溶液的量不足，導(dǎo)致氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)后，余下少量的氫氧化鈉溶液與鋁反應(yīng)，產(chǎn)生的H2的量不足而導(dǎo)致易拉罐未鼓起來。

(2)實驗3、實驗4、實驗5的實驗結(jié)果表明變癟的鋁制易拉罐未鼓起來的根本原因是:鋁制易拉罐內(nèi)層涂有一層內(nèi)膜，阻隔了鋁與氫氧化鈉溶液的接觸，使之不能發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，導(dǎo)致變癟的易拉罐不能重新鼓起來。

(3)通過上網(wǎng)查閱相關(guān)信息，得知鋁制易拉罐罐體內(nèi)層確實涂了一層保護膜。所涂的內(nèi)層膜的成分為環(huán)氧樹脂或聚酯，目的是使鋁合金和飲料隔離，防止鋁溶入飲料中，造成人體中鋁元素的積聚而導(dǎo)致慢性中毒[1]。

3 啟示

新課程中的這道復(fù)習(xí)實驗題在原人教版普通高級中學(xué)教科書《化學(xué)·必修+選修》第二冊中也有，只是我們在處理該題時的教學(xué)方法不同產(chǎn)生的教學(xué)效果就明顯不同。對以前老教材的教學(xué)處理是通過學(xué)生書面練習(xí)來檢查學(xué)生對鋁的化學(xué)性質(zhì)的掌握情況，只要求用鋁的化學(xué)性質(zhì)從理論上解釋實驗現(xiàn)象就行了。而在新課程中我們通過實驗探究的功能來檢查學(xué)生對鋁的化學(xué)性質(zhì)的掌握情況。正因為學(xué)生通過實驗探究而發(fā)現(xiàn)其現(xiàn)象與推理答案不符而產(chǎn)生新的探究欲望和新的探究問題，并得到了新的收獲。通過這一探究活動給參與探究的師生知識及能力拓展以新的啟迪。

參考文獻:

[1]喝鋁制罐飲料易患\"肝癌\"?其中材質(zhì)藏玄機. http://tv.people.com.cn/GB/61602/8618956.html.

[2]鋁制易拉罐對環(huán)境有什么影響.http://medask.yynet.cn/ques/432211.html.