改進(jìn)鈉及其化合物的實(shí)驗(yàn) 提升元素化合物復(fù)習(xí)效率

鄭雅蘭+劉麗君

摘要：通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)鈉及其化合物實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)知識(shí)的系統(tǒng)性以及元素化合物作為其他部分知識(shí)載體的功能。由實(shí)驗(yàn)引發(fā)問題，問題設(shè)計(jì)打破模塊界限，使學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解問題的視角發(fā)生轉(zhuǎn)變，在復(fù)習(xí)、鞏固和加深理解知識(shí)的同時(shí)，促進(jìn)了學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；鈉及其化合物；鈉與水；鈉與硫；知識(shí)整合及復(fù)習(xí)

文章編號(hào)：1005–6629（2017）3–0075–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問題的提出

在現(xiàn)行上海二期課改教材中，元素化合物知識(shí)的編排更多的是考慮知識(shí)內(nèi)容的切入以及難易程度等是否符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，相對(duì)地淡化了學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性[1]。學(xué)生在高一、高二初學(xué)元素化合物知識(shí)時(shí)，理論支撐較少，也沒有納入到元素周期表中學(xué)習(xí)，理論知識(shí)與元素化合物知識(shí)處于較嚴(yán)重的割裂狀態(tài)，沒有很好地融合。因此，高三元素化合物的復(fù)習(xí)教學(xué)除了幫助學(xué)生完成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建之外，還承載著將概念、原理、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等知識(shí)進(jìn)行有機(jī)整合的任務(wù)，以此提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

在目前的新高考背景下高三化學(xué)復(fù)習(xí)時(shí)間少、任務(wù)重，如何采取有效的復(fù)習(xí)手段提升復(fù)習(xí)的效果、提高學(xué)生的能力？筆者經(jīng)過研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在高三元素化合物復(fù)習(xí)中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化整合，既能使學(xué)生保持適度的新鮮感，又能由實(shí)驗(yàn)引發(fā)問題，通過問題的有效設(shè)計(jì)以及啟發(fā)、引導(dǎo)，使學(xué)生對(duì)元素化合物知識(shí)和化學(xué)基本理論形成多角度、全方位的認(rèn)識(shí)，對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通起到了很好的引導(dǎo)作用。同時(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解問題的視角發(fā)生轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

下面就以改進(jìn)鈉及其化合物的實(shí)驗(yàn)為例加以說(shuō)明。

2 實(shí)驗(yàn)方案

2.1 儀器和藥品

大號(hào)培養(yǎng)皿、1000mL大燒杯、小坩堝、膠頭滴管、玻璃棒、鑷子、小刀、玻璃片、濾紙、藥匙

鈉塊、硫粉、蒸餾水、酚酞試液、1 mol/L的硫酸銅溶液、10%的氫氧化鈉溶液

2.2 操作步驟

（1）在1000mL的大燒杯中滴加少許硫酸銅溶液，再滴加少量氫氧化鈉溶液，生成藍(lán)色氫氧化銅沉淀（滴加的溶液量保證大燒杯倒扣時(shí)液體不會(huì)沿器壁流下），輕搖大燒杯，使藍(lán)色沉淀比較均勻地附著在大燒杯的底部?jī)?nèi)壁。

（2）在培養(yǎng)皿（直徑比大燒杯直徑略大）中加入約一半體積的蒸餾水，滴入少許酚酞試液。

（3）把坩堝蓋倒扣在坩堝上，在坩堝蓋的中心位置加入約半藥匙硫粉，將硫粉堆成小山丘狀，并在中心處用玻棒壓出一孔洞。取綠豆大小的一塊鈉（用濾紙吸干煤油）放在硫粉中心的孔洞中。再將坩堝及坩堝蓋整體移至培養(yǎng)皿的溶液中。

（4）用膠頭滴管向鈉上滴加一滴水后，迅速扣上步驟（1）準(zhǔn)備好的大燒杯。如圖1、圖2所示。

2.3 裝置示意圖

2.4 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

金屬鈉遇水迅速反應(yīng)放出的大量熱引發(fā)鈉和硫劇烈反應(yīng)，火星四濺，大燒杯中充滿白煙；培養(yǎng)皿中酚酞溶液迅速變紅；大燒杯底部的藍(lán)色氫氧化銅沉淀部分變成了黑色。靜止，可觀察到大燒杯中的白煙逐漸褪去，藍(lán)色氫氧化銅沉淀最終幾乎全部轉(zhuǎn)變成了黑色。

3 實(shí)驗(yàn)分析

鈉、硫的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)是高中階段學(xué)生要掌握的重要元素化合物知識(shí)之一，這些元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)也是學(xué)習(xí)概念、原理、方法與發(fā)展能力的載體。

本實(shí)驗(yàn)整合了鈉與水的反應(yīng)、鈉與硫的反應(yīng)、硫化鈉的水解反應(yīng)、沉淀的轉(zhuǎn)化反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中除了體現(xiàn)元素化合物的知識(shí)外還涉及到反應(yīng)熱、鹽類水解、平衡移動(dòng)等化學(xué)基本理論知識(shí)。具體表現(xiàn)為：①金屬鈉遇水迅速反應(yīng)放出大量的熱引發(fā)[2，3]鈉和硫反應(yīng)，這涉及到金屬活潑性和化學(xué)反應(yīng)熱的問題。②實(shí)驗(yàn)中觀察到火星四濺，大燒杯中充滿白煙，這是鈉和硫劇烈反應(yīng)生成的硫化鈉固體小顆粒。③培養(yǎng)皿中酚酞溶液變紅，是因?yàn)樯傻牧蚧c是強(qiáng)堿弱酸鹽，水解顯堿性。④實(shí)驗(yàn)開始后燒杯底部藍(lán)色的Cu（OH）2沉淀最后轉(zhuǎn)化成了黑色的CuS，體現(xiàn)出離子反應(yīng)中的平衡移動(dòng)思想。

4 留給學(xué)生思考的問題

本實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單但現(xiàn)象非常明顯，大燒杯中火星四濺、充滿白煙、培養(yǎng)皿中酚酞溶液迅速變紅、燒杯底部的藍(lán)色氫氧化銅沉淀變成了黑色硫化銅，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象深深吸引了學(xué)生。此時(shí)，學(xué)生探究的愿望非常強(qiáng)烈，實(shí)驗(yàn)后問題的提出便是水到渠成。

（1）大燒杯中發(fā)生了哪些反應(yīng)？你是根據(jù)什么現(xiàn)象判斷出大燒杯中所發(fā)生的反應(yīng)？

（2）點(diǎn)燃或者加熱的條件下，鈉在氯氣中會(huì)燃燒；在點(diǎn)燃或加熱的條件下鈉在空氣中會(huì)燃燒，推測(cè)金屬鈉和硫反應(yīng)的條件是什么？本實(shí)驗(yàn)中鈉與硫?yàn)槭裁茨馨l(fā)生反應(yīng)？

（3）本實(shí)驗(yàn)中，什么物質(zhì)使酚酞溶液變成了紅色？如何證明酚酞溶液中存在硫離子？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定溶液中硫離子的含量。

（4）本實(shí)驗(yàn)是用藍(lán)色的氫氧化銅沉淀轉(zhuǎn)化為黑色的硫化銅沉淀來(lái)說(shuō)明離子反應(yīng)中的平衡移動(dòng)，請(qǐng)問，還可以用哪些物質(zhì)代替氫氧化銅也能說(shuō)明離子反應(yīng)中的平衡移動(dòng)？你選擇的依據(jù)是什么？

……

5 本實(shí)驗(yàn)的意義

（1）鈉及其化合物的性質(zhì)是高中化學(xué)的重要內(nèi)容之一?，F(xiàn)行各版本的高中教材中都沒有安排鈉與硫的實(shí)驗(yàn)操作，課堂教學(xué)中教師大多是通過講述來(lái)進(jìn)行這一內(nèi)容的教學(xué)，可能也有教師會(huì)補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)主要是采用研磨鈉塊和硫粉混合物的方法使鈉和硫發(fā)生反應(yīng)，該實(shí)驗(yàn)操作雖簡(jiǎn)單，但若反應(yīng)物用量少現(xiàn)象不明顯，若反應(yīng)物用量多、研磨時(shí)用力大又會(huì)引起爆炸，既不安全又污染環(huán)境。

（2）利用鈉與水反應(yīng)放出的熱引發(fā)鈉和硫的反應(yīng)，并與產(chǎn)物硫化鈉的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，操作簡(jiǎn)單，成功率高，利用液封將反應(yīng)產(chǎn)生的白煙密閉于大燒杯中，于環(huán)境十分友好。選用1000mL大燒杯、大號(hào)培養(yǎng)皿可使實(shí)驗(yàn)可見度大幅提升，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象特別明顯、生動(dòng)、有趣，極大地激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。

（3）本實(shí)驗(yàn)所使用的均為實(shí)驗(yàn)室最常規(guī)的藥品和儀器。每個(gè)學(xué)校都有條件進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)，易于推廣。

（4）問題的設(shè)計(jì)可根據(jù)學(xué)情而不同，基礎(chǔ)較好、能力較強(qiáng)的學(xué)生，問題可以設(shè)置得較為寬泛，留給學(xué)生思考和發(fā)揮的空間可以大一些，與其他模塊知識(shí)整合的程度可以更高一些。對(duì)于基礎(chǔ)較弱的學(xué)生，則要多搭建一些“腳手架”，問題設(shè)置由淺入深，循序漸進(jìn)。

（5）通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，整合了多個(gè)模塊的知識(shí)，打破了知識(shí)模塊之間的界限，將學(xué)生所需要掌握的知識(shí)和應(yīng)具備的能力創(chuàng)設(shè)于真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境中。通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引發(fā)問題，以問題貫穿復(fù)習(xí)教學(xué)的過程中，激發(fā)學(xué)生解決問題的欲望，并逐步養(yǎng)成問題意識(shí)。借助問題的提出、分析和解決問題的思路，引領(lǐng)學(xué)生從新高度、多角度、全方位去審視原有的知識(shí)，主動(dòng)參與到對(duì)原有元素化合物性質(zhì)、原理、概念理解的復(fù)習(xí)，深化對(duì)知識(shí)內(nèi)涵和本質(zhì)的理解，提升復(fù)習(xí)的效率。

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