再談碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

翟桂敏

(安徽阜陽(yáng)臨泉第二中學(xué) 236400)

碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)是化學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)也是教師一直關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，有助于實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的進(jìn)一步優(yōu)化，便于學(xué)生理解和掌握.大多數(shù)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中只是比較了碳酸氫鈉和碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)速率，針對(duì)碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)現(xiàn)象描述并不清晰，針對(duì)存在的這些問(wèn)題，明確闡述教學(xué)的具體流程做好實(shí)驗(yàn)改進(jìn).

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能的定位

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)首先需要明確實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能定位，使得實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)具有一定的方向性，不至于存在模糊不清的情況.在中學(xué)的化學(xué)教材中，碳酸鈉和鹽酸的實(shí)驗(yàn)是逐步遞進(jìn)，在初中教材中，學(xué)生了解到了碳酸鈉和鹽酸能夠發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，了解了反應(yīng)需要的條件和反應(yīng)現(xiàn)象，在高中教材中學(xué)習(xí)了金屬及其化合物，并了解了金屬化合物的性質(zhì)，教材中也包含了碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，證明了碳酸鈉具有弱酸正鹽的通性.碳酸鈉和鹽酸實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的教學(xué)功能主要是幫助學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性，了解到該實(shí)驗(yàn)是逐步遞進(jìn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的.

根據(jù)以上化學(xué)方程式呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，使學(xué)生了解到正鹽和強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程是分為兩步的，在鹽酸足量的情況下，會(huì)與碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鈉和碳酸氫鈉，這時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是沒(méi)有氣泡的；碳酸氫鈉會(huì)與剩余的鹽酸繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鈉、二氧化碳和水.通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握到具體的實(shí)驗(yàn)發(fā)生的過(guò)程，為以后的離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中了解逐步深入，從宏觀到微觀，認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)是研究物質(zhì)性質(zhì)的手段.

二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的關(guān)鍵問(wèn)題

教材中的實(shí)驗(yàn)是將鹽酸慢慢滴入到盛有碳酸鈉的廣口瓶中，立即產(chǎn)生了氣泡，而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的結(jié)果是將鹽酸加入到碳酸鈉中剛開(kāi)始無(wú)氣泡，后面氣泡越來(lái)越多；將碳酸鈉加入到鹽酸中會(huì)立即產(chǎn)生氣泡，因此實(shí)驗(yàn)改進(jìn)需要控制好的關(guān)鍵因素為碳酸鈉和鹽酸的濃度，只有控制好兩者的濃度問(wèn)題，才能確保實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行.若是碳酸鈉的濃度較小，鹽酸濃度大，在反應(yīng)中很容易導(dǎo)致鹽酸過(guò)量，出現(xiàn)局部酸過(guò)量的情況，并不利于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，了解實(shí)驗(yàn)的分步情況.

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方案

1.明確反應(yīng)物的濃度問(wèn)題

通過(guò)以往的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以得知，鹽酸的濃度應(yīng)當(dāng)超過(guò)0.2mol/L，碳酸鈉的濃度應(yīng)當(dāng)大于0.094mol/L，只有保證好兩者的實(shí)驗(yàn)濃度，才能進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的準(zhǔn)確性和可靠性，為學(xué)生呈現(xiàn)正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

2.實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)探索

通過(guò)實(shí)驗(yàn)濃度的標(biāo)準(zhǔn)，本次實(shí)驗(yàn)為三組實(shí)驗(yàn)，第一組為對(duì)照實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)組為0.1mol/L的Na2CO3溶液和0.1mol/L的HCl，各取15mL準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)；對(duì)照組選取的是1mol/L的HCl和1mol/L的Na2CO3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組將鹽酸逐步滴入到碳酸鈉溶液中，隨著鹽酸量的增多，開(kāi)始出現(xiàn)氣泡，而對(duì)照組的鹽酸滴入到鹽酸納溶液中便立即出現(xiàn)了大量的氣泡；將碳酸鈉滴入到鹽酸中，也能立即產(chǎn)生大量的氣泡.通過(guò)該實(shí)驗(yàn)可以表明，0.1mol/L的鹽酸和碳酸鈉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)給予學(xué)生的現(xiàn)象并不理想，并不利于教師進(jìn)行化學(xué)知識(shí)的滲透，培養(yǎng)學(xué)生從宏觀到微觀的化學(xué)思維.

第二組為低濃度的鹽酸和高濃度的碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，準(zhǔn)備0.1mol/L的HCl和0.2mol/L的Na2CO3溶液，將鹽酸逐滴加入到碳酸鈉溶液中，開(kāi)始并無(wú)現(xiàn)象，鹽酸增多，產(chǎn)生微量氣泡；相反，則立即產(chǎn)生一些微量的氣泡.通過(guò)該實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生意識(shí)到鹽酸的濃度影響氣泡的產(chǎn)生量和產(chǎn)生速度，說(shuō)明了該實(shí)驗(yàn)是分步進(jìn)行的，該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較理想，比較適用于課堂教學(xué).

3.教學(xué)設(shè)計(jì)

在明確了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的目的和方向之后，探討了實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)控制因素，兩者確定之后才能進(jìn)行有效的教學(xué)設(shè)計(jì)工作.教師在課堂教學(xué)開(kāi)始前，可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一些問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)思維.詢(xún)問(wèn)學(xué)生“碳酸鈉和鹽酸發(fā)生反應(yīng)嗎？若是發(fā)生反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和化學(xué)方程式是什么？”引導(dǎo)小組針對(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展探索實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備適量的試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)碳酸鈉和鹽酸發(fā)生來(lái)反應(yīng)，有的小組產(chǎn)生大量的氣泡，有的小組產(chǎn)生極少的氣泡，有的小組則并沒(méi)有氣泡產(chǎn)生.針對(duì)這一情況，教師要求學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并做好實(shí)驗(yàn)記錄.在制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃時(shí)，教師要求學(xué)生明確溶液的濃度和滴入的先后問(wèn)題，詢(xún)問(wèn)學(xué)生“碳酸鈉和鹽酸的濃度會(huì)影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎？”引導(dǎo)學(xué)生改變反應(yīng)物濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并改變加入的先后順序，發(fā)現(xiàn)了溶液的濃度不同，滴入的先后順序不同，產(chǎn)生的氣泡的時(shí)間、數(shù)量、速度都是不同的，引導(dǎo)學(xué)生逐步發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，并搜集相關(guān)的資料繼續(xù)探索，能夠認(rèn)識(shí)到該實(shí)驗(yàn)是分步進(jìn)行的，從而使學(xué)生建立起變式思維和探索精神，完成對(duì)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

總而言之，在碳酸鈉和鹽酸的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中，教師首先需要明確改進(jìn)的教學(xué)目的和教學(xué)功能，找到關(guān)鍵的控制因素，才能進(jìn)行改進(jìn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施.在逐步實(shí)驗(yàn)中找到最佳的實(shí)驗(yàn)效果，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解到碳酸鈉和鹽酸的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建立從宏觀到微觀的化學(xué)思維，能夠靈活地轉(zhuǎn)變思維模式，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)來(lái)解決自己的疑惑.