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摘要:在化学变化中,常常伴随一些现象的发生,如:放热、发光、变色、放出气体、生成沉淀等等。但是二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应却没有明显现象,本文分别从反应前后装置内压强的变化、反应后气体是否存在、反应后生成物的性质等角度,使“无”现象的反应转化成“有”现象的反应。
关键词:对照;现象;压强
在初中化学学习中,许多化学变化常伴随一些现象的发生,如:放热、发光、变色、放出气体、生成沉淀等等。这些现象的发生有助于学生判断物质间是否发生了化学反应,但并不是每一个化学反应都伴随明显的现象。例如,在学习“酸、碱、盐的性质”时,有这样一个反应“CO2 NaOH=Na2CO3 H2O”,由于该实验中没有出现比较明显的变化,因而学生不容易判断反应的发生。为此,我设计了如下两个对照实验。
分别将两支盛满CO2气体的试管倒插入盛有NaOH溶液和Ca(OH)2溶液的水槽中。过一会儿,发现两支试管内都有液体进入试管(即试管内液面上升),盛NaOH溶液的试管内液面比盛Ca(OH)2溶液的试管内液面高许多,Ca(OH)2溶液中出现白色沉淀。学生根据看到的实验现象,通过小组内交流讨论后,得出结论:①CO2既能与NaOH溶液反应,也能与Ca(OH)2溶液反应;②这两个反应的现象明显不同,
一个有白色沉淀生成,一个没有。分析原因为:主要由于这两个反应中生成物不同,其反应方程式如下:CO2 NaOH=Na2CO3 H2OCO2
Ca(OH)2=CaCO3↓ H2O。该反应中生成物Na2CO3和CaCO3的溶解性不同,Na2CO3易溶于水,而CaCO3难溶于水。所以,二者现象差别很大。
通过上述两个对比实验:CO2与石灰水反应现象明显,与NaOH溶液反应没有明显现象发生。为了激发学生的探究兴趣,培养学生的实验技能和动手能力。我让同学们自行设计实验(可以上网查阅资料),加以验证二氧化碳确实能和氢氧化钠溶液反应。实验设计要求:①实验现象明显清晰;②实验安全可行;③实验装置简单。下文是根据同学们自行设计的实验装置图设计原理进行分类说明。
一、从反应中压强的改变来判断
由于二氧化碳是气体,而氢氧化钠溶液是液体,二者反应时虽然没有明显现象,但二氧化碳气体被氢氧化钠溶液吸收了,会使“密闭”的容器内的压强变小。学生利用这一原理可以设计出以下的实验装置图。
1. 利用液面的变化(升高或降低)判断反应的发生
图一～图四中的实验就是利用二氧化碳与氢氧化钠溶液反应后,装置内的二氧化碳气体减少,气压降低,引起水面的变化(液面升高或移动)。
图一中将充满二氧化碳的试管倒扣在氢氧化钠溶液中,可观察到试管内液面升高;图二中将分液漏斗中的氢氧化钠溶液滴入烧瓶内,可观察到导管内的液面升高,即出现倒吸现象;图三中将胶头滴管内的氢氧化钠溶液挤入烧瓶内,发现烧杯内的液体顺着导管喷入烧瓶内,形成美丽的喷泉现象;图四中将胶头滴管内的液体滴入广口瓶中,可观察到右边U型管内左侧红墨水升高,右边下降。
以上是利用反应后,装置内气压的变化,从而引起与之相连的导管或试管内液面也随之变化,让学生便于判断反应的发生以及反应的进行情况。另外以上实验设计构思巧妙、操作简单、现象清晰,便于用于课堂上演示,说服力强。
2. 利用比较明显的变化(如气球膨胀、塑料瓶变瘪或瓶吞鸡蛋等)来判断
图五～图七中的实验利用气球的变化或塑料瓶的变化等明显的现象,证明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应。
图五中将胶头滴管中氢氧化钠溶液(浓度较大)挤入软塑料瓶内振荡,可观察到塑料瓶变瘪;图六中将将氢氧化钠溶液滴入烧瓶内振荡,可观察到气球膨胀;图七中可观察到“瓶吞鸡蛋”现象。
以上实验生动、活泼、趣味性强,实验装置简单、构思新颖、使用气球等常见的、实验室没有的东西,学生做起来兴趣高涨,积极、主动要求自己动手。
二、从检验气体是否消失来判断
图八是制备二氧化碳气体,并验证二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的装置图。图中利用石灰石与稀盐酸反应,其反应原理为:CaCO3 2HCl=CaCl2 CO2↑ H2O
生成的二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应后(即被吸收),可观察到石灰水中不会出现白色沉淀,说明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应。
以上实验是利用二氧化碳气体的检验方法来设计的,实验设计构思巧妙、现象明显、说服力强,同时也培养学生设计能力和动手实验能力。
三、从生成物的角度来判断
由于二氧化碳与氢氧化钠溶液反应后,生成的碳酸钠是一种碳酸盐,不仅能与稀酸反应生成二氧化碳气体,而且能与可溶性钙盐或钡盐生成碳酸钙或碳酸钡(二者均不溶水,均为白色沉淀)。因而可根据生成物碳酸钠的这些性质,设计如下实验加以验证。
先取二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应后的溶液少许,分别加入两只试管中,并向第一只试管中滴加少量稀盐酸,可观察到的现象为有气泡产生 ; 再向第二只试管中滴加氯化钙或氯化钡溶液,可观察到现象为有白色沉淀生成。这两个实验虽然现象不同,但是都可以通过比较明显的现象证实CO2与NaOH溶液确实发生了化学反应。
以上是笔者在实际教学中总结的有关二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应的实验探究过程,利用物理或化学原理使化学反应现象从“无”到“有”,这样便于学生观察、判断化学反应的发生。通过实验探究充分调动学生学习化学的积极性、主动性,同时也培养学生设计实验、动手实验的能力;培养同学间小组合作、互助能力。实际上在初中化学中还有不少没有现象的化学反应,这就要求教师充分调动学生的学习热情,利用他们已有的知识和技能,真正地将“无”变“有”。
关键词:对照;现象;压强
在初中化学学习中,许多化学变化常伴随一些现象的发生,如:放热、发光、变色、放出气体、生成沉淀等等。这些现象的发生有助于学生判断物质间是否发生了化学反应,但并不是每一个化学反应都伴随明显的现象。例如,在学习“酸、碱、盐的性质”时,有这样一个反应“CO2 NaOH=Na2CO3 H2O”,由于该实验中没有出现比较明显的变化,因而学生不容易判断反应的发生。为此,我设计了如下两个对照实验。
分别将两支盛满CO2气体的试管倒插入盛有NaOH溶液和Ca(OH)2溶液的水槽中。过一会儿,发现两支试管内都有液体进入试管(即试管内液面上升),盛NaOH溶液的试管内液面比盛Ca(OH)2溶液的试管内液面高许多,Ca(OH)2溶液中出现白色沉淀。学生根据看到的实验现象,通过小组内交流讨论后,得出结论:①CO2既能与NaOH溶液反应,也能与Ca(OH)2溶液反应;②这两个反应的现象明显不同,
一个有白色沉淀生成,一个没有。分析原因为:主要由于这两个反应中生成物不同,其反应方程式如下:CO2 NaOH=Na2CO3 H2OCO2
Ca(OH)2=CaCO3↓ H2O。该反应中生成物Na2CO3和CaCO3的溶解性不同,Na2CO3易溶于水,而CaCO3难溶于水。所以,二者现象差别很大。
通过上述两个对比实验:CO2与石灰水反应现象明显,与NaOH溶液反应没有明显现象发生。为了激发学生的探究兴趣,培养学生的实验技能和动手能力。我让同学们自行设计实验(可以上网查阅资料),加以验证二氧化碳确实能和氢氧化钠溶液反应。实验设计要求:①实验现象明显清晰;②实验安全可行;③实验装置简单。下文是根据同学们自行设计的实验装置图设计原理进行分类说明。
一、从反应中压强的改变来判断
由于二氧化碳是气体,而氢氧化钠溶液是液体,二者反应时虽然没有明显现象,但二氧化碳气体被氢氧化钠溶液吸收了,会使“密闭”的容器内的压强变小。学生利用这一原理可以设计出以下的实验装置图。
1. 利用液面的变化(升高或降低)判断反应的发生
图一～图四中的实验就是利用二氧化碳与氢氧化钠溶液反应后,装置内的二氧化碳气体减少,气压降低,引起水面的变化(液面升高或移动)。
图一中将充满二氧化碳的试管倒扣在氢氧化钠溶液中,可观察到试管内液面升高;图二中将分液漏斗中的氢氧化钠溶液滴入烧瓶内,可观察到导管内的液面升高,即出现倒吸现象;图三中将胶头滴管内的氢氧化钠溶液挤入烧瓶内,发现烧杯内的液体顺着导管喷入烧瓶内,形成美丽的喷泉现象;图四中将胶头滴管内的液体滴入广口瓶中,可观察到右边U型管内左侧红墨水升高,右边下降。
以上是利用反应后,装置内气压的变化,从而引起与之相连的导管或试管内液面也随之变化,让学生便于判断反应的发生以及反应的进行情况。另外以上实验设计构思巧妙、操作简单、现象清晰,便于用于课堂上演示,说服力强。
2. 利用比较明显的变化(如气球膨胀、塑料瓶变瘪或瓶吞鸡蛋等)来判断
图五～图七中的实验利用气球的变化或塑料瓶的变化等明显的现象,证明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应。
图五中将胶头滴管中氢氧化钠溶液(浓度较大)挤入软塑料瓶内振荡,可观察到塑料瓶变瘪;图六中将将氢氧化钠溶液滴入烧瓶内振荡,可观察到气球膨胀;图七中可观察到“瓶吞鸡蛋”现象。
以上实验生动、活泼、趣味性强,实验装置简单、构思新颖、使用气球等常见的、实验室没有的东西,学生做起来兴趣高涨,积极、主动要求自己动手。
二、从检验气体是否消失来判断
图八是制备二氧化碳气体,并验证二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的装置图。图中利用石灰石与稀盐酸反应,其反应原理为:CaCO3 2HCl=CaCl2 CO2↑ H2O
生成的二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应后(即被吸收),可观察到石灰水中不会出现白色沉淀,说明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应。
以上实验是利用二氧化碳气体的检验方法来设计的,实验设计构思巧妙、现象明显、说服力强,同时也培养学生设计能力和动手实验能力。
三、从生成物的角度来判断
由于二氧化碳与氢氧化钠溶液反应后,生成的碳酸钠是一种碳酸盐,不仅能与稀酸反应生成二氧化碳气体,而且能与可溶性钙盐或钡盐生成碳酸钙或碳酸钡(二者均不溶水,均为白色沉淀)。因而可根据生成物碳酸钠的这些性质,设计如下实验加以验证。
先取二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应后的溶液少许,分别加入两只试管中,并向第一只试管中滴加少量稀盐酸,可观察到的现象为有气泡产生 ; 再向第二只试管中滴加氯化钙或氯化钡溶液,可观察到现象为有白色沉淀生成。这两个实验虽然现象不同,但是都可以通过比较明显的现象证实CO2与NaOH溶液确实发生了化学反应。
以上是笔者在实际教学中总结的有关二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应的实验探究过程,利用物理或化学原理使化学反应现象从“无”到“有”,这样便于学生观察、判断化学反应的发生。通过实验探究充分调动学生学习化学的积极性、主动性,同时也培养学生设计实验、动手实验的能力;培养同学间小组合作、互助能力。实际上在初中化学中还有不少没有现象的化学反应,这就要求教师充分调动学生的学习热情,利用他们已有的知识和技能,真正地将“无”变“有”。