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【摘要】高中化学是一门以实验为基础的学科,实验在高中化学教学和学习中具有重要的作用。笔者将结合高中化学新课改理念,以镁与饱和碳酸氢钠溶液的反应为载体,探究一下如何对实验进行改进和创新,以更好地激发学生的兴趣,培养学生的实验探究能力、操作能力和创新能力。
【关键词】高中化学 化学反应实验 创新策略
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2020)17-0172-01
高二学生对金属镁及碳酸氢钠溶液的性质都有一定的学习,也具备了一定的实验设计及实验操作技能。而镁与碳酸氢钠溶液反应的实验在教材中并没有出现,对此反应能否进行,同学们是陌生的,也有很强的探究欲望。镁与酸的反应在初三化学中已经学习过、镁与水的反应、碳酸氢钠的性质在高中化学必修1、必修2、选修4中已经有所学习。基于以上学习基础,通过对经典原型实验进行改进,对镁与饱和碳酸氢钠溶液反应进行有效创新探索。
实验创新:设计怎样的实验装置和操作探究镁与碳酸氢钠是否反应?如果反应怎样才能比较明显的观察到现象?人教版高中化学必修2教材16页指出“镁与冷水反应缓慢”,将此经典原型实验进行了改进和创新:将镁条装在尖嘴玻璃导管中,再放到装有饱和NaHCO3溶液的试管中。
创新装置如图所示。
改进装置的优点:(1)玻璃管类似于凸透镜,有放大作用;(2)玻璃管细长,能使生成的气体更集中,气泡现象更明显;(3)玻璃管狭小空间不易散热,反应放热溶液温度上升快,会加速反应;(4)可随时抽出玻璃导管,能使反应随开随停,符合绿色化学理念。
学生分组实验:将用砂纸打磨过的镁条装在尖嘴玻璃管中插入饱和NaHCO3溶液的试管中。
實验现象:玻璃导管中有大量气泡产生,反应较快。
结论:镁与碳酸氢钠溶液能够反应。
探究问题:(1)为什么镁与碳酸氢钠反应?(2)生成的气体又是什么成分?
同学们在老师的引导下从镁与溶液中存在的氢离子(水和碳酸氢根离子的电离产生)反应以及水溶液中碳酸氢根离子又能水解的角度分析,进而猜想产生气体的成分:(1)可能是H2;(2)可能是CO2;(3)可能是H2和CO2的混合气体。
探究实验:生成气体的成分是什么?
同学们经过小组内交流讨论,设计实验方案和分组操作。为保证实验的连续性和现象明显,镁条取长一些(约3cm),并将反应装置浸入40℃左右的温水中(老师在实验前通过网络查询告诉同学们NaHCO3在溶液中大约在48℃左右会开始分解,有CO2生成),实验开始反应一段时间后,排尽玻璃管中的空气后,在尖嘴玻璃导管口点燃产生的气体,看气体能否燃烧,判断产生的气体是否会是H2。之后用橡胶管将尖嘴管与导气管相连,将产生的气体通入澄清石灰水,观察溶液是否变浑浊,判断气体中是否含量CO2。
探究实验现象:点燃后有短暂的燃烧现象;石灰水变浑浊。
探究实验结论:镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生的气体是H2和CO2的混合气体。
实验活动结束后,引导同学们又从碳酸氢钠溶液中存在的平衡,从微观的角度进行了分析交流:
可能是因为Mg+2H+==Mg2++H2↑,Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓,尤其是后一个离子反应的发生,促进了HCO的水解平衡向正反应方向移动,从而使H2CO3的浓度增大,进而使H2CO3?葑CO2+H2O,向正反应方向移动,产生CO2气体。这和同学们先检验H2再检验CO2有点吻合。
通过这一创新实验探究活动,使同学们从产生认知冲突,到实验创新求证,再到推理论证,让同学们从好奇心走向求知心,在实际操作中观察思考,在合作探究中交流表达,并提出自己的猜想,收获了结论,理解了课本所学知识;更从现象出发,进行微粒探寻,多角度动态化地分析,推理反应的本质,这种微粒观的分析方法将会帮助同学们更好地解决一些化学问题。
参考文献:
[1]张贤金,吴新建.基于核心素养的高中化学课程改革如何“落地”[J].化学教与学. 2016(09)
[2]赖琛虹.基于核心素养培养的高中化学教学研究[J].福建基础教育研究. 2016(05)
【关键词】高中化学 化学反应实验 创新策略
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2020)17-0172-01
高二学生对金属镁及碳酸氢钠溶液的性质都有一定的学习,也具备了一定的实验设计及实验操作技能。而镁与碳酸氢钠溶液反应的实验在教材中并没有出现,对此反应能否进行,同学们是陌生的,也有很强的探究欲望。镁与酸的反应在初三化学中已经学习过、镁与水的反应、碳酸氢钠的性质在高中化学必修1、必修2、选修4中已经有所学习。基于以上学习基础,通过对经典原型实验进行改进,对镁与饱和碳酸氢钠溶液反应进行有效创新探索。
实验创新:设计怎样的实验装置和操作探究镁与碳酸氢钠是否反应?如果反应怎样才能比较明显的观察到现象?人教版高中化学必修2教材16页指出“镁与冷水反应缓慢”,将此经典原型实验进行了改进和创新:将镁条装在尖嘴玻璃导管中,再放到装有饱和NaHCO3溶液的试管中。
创新装置如图所示。
改进装置的优点:(1)玻璃管类似于凸透镜,有放大作用;(2)玻璃管细长,能使生成的气体更集中,气泡现象更明显;(3)玻璃管狭小空间不易散热,反应放热溶液温度上升快,会加速反应;(4)可随时抽出玻璃导管,能使反应随开随停,符合绿色化学理念。
学生分组实验:将用砂纸打磨过的镁条装在尖嘴玻璃管中插入饱和NaHCO3溶液的试管中。
實验现象:玻璃导管中有大量气泡产生,反应较快。
结论:镁与碳酸氢钠溶液能够反应。
探究问题:(1)为什么镁与碳酸氢钠反应?(2)生成的气体又是什么成分?
同学们在老师的引导下从镁与溶液中存在的氢离子(水和碳酸氢根离子的电离产生)反应以及水溶液中碳酸氢根离子又能水解的角度分析,进而猜想产生气体的成分:(1)可能是H2;(2)可能是CO2;(3)可能是H2和CO2的混合气体。
探究实验:生成气体的成分是什么?
同学们经过小组内交流讨论,设计实验方案和分组操作。为保证实验的连续性和现象明显,镁条取长一些(约3cm),并将反应装置浸入40℃左右的温水中(老师在实验前通过网络查询告诉同学们NaHCO3在溶液中大约在48℃左右会开始分解,有CO2生成),实验开始反应一段时间后,排尽玻璃管中的空气后,在尖嘴玻璃导管口点燃产生的气体,看气体能否燃烧,判断产生的气体是否会是H2。之后用橡胶管将尖嘴管与导气管相连,将产生的气体通入澄清石灰水,观察溶液是否变浑浊,判断气体中是否含量CO2。
探究实验现象:点燃后有短暂的燃烧现象;石灰水变浑浊。
探究实验结论:镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生的气体是H2和CO2的混合气体。
实验活动结束后,引导同学们又从碳酸氢钠溶液中存在的平衡,从微观的角度进行了分析交流:
可能是因为Mg+2H+==Mg2++H2↑,Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓,尤其是后一个离子反应的发生,促进了HCO的水解平衡向正反应方向移动,从而使H2CO3的浓度增大,进而使H2CO3?葑CO2+H2O,向正反应方向移动,产生CO2气体。这和同学们先检验H2再检验CO2有点吻合。
通过这一创新实验探究活动,使同学们从产生认知冲突,到实验创新求证,再到推理论证,让同学们从好奇心走向求知心,在实际操作中观察思考,在合作探究中交流表达,并提出自己的猜想,收获了结论,理解了课本所学知识;更从现象出发,进行微粒探寻,多角度动态化地分析,推理反应的本质,这种微粒观的分析方法将会帮助同学们更好地解决一些化学问题。
参考文献:
[1]张贤金,吴新建.基于核心素养的高中化学课程改革如何“落地”[J].化学教与学. 2016(09)
[2]赖琛虹.基于核心素养培养的高中化学教学研究[J].福建基础教育研究. 2016(05)