氫氧化鈉固體變質(zhì)的實驗探究

1、氫氧化鈉固體變質(zhì)的實驗探究教學(xué)設(shè)想:本課圍繞氫氧化鈉固體或溶液變質(zhì)的問題，引導(dǎo)學(xué)生派生出“它是否變質(zhì)？變成了什么的物質(zhì)？如何檢驗燒堿固體或溶液是部分變質(zhì)還是全部變質(zhì)？如果變質(zhì),如何將雜質(zhì)除去?如果變質(zhì),變質(zhì)的程度是多少?”通過這些真實問題的解決，學(xué)生的自我探究和綜合應(yīng)用知識的能力進(jìn)一步得到了發(fā)展，使學(xué)生再一次經(jīng)歷科學(xué)探究的一般過程和方法的鍛煉。教學(xué)目標(biāo):進(jìn)一步深化氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的性質(zhì)及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識，并且可以復(fù)習(xí)鞏固酸堿鹽的部分化學(xué)性質(zhì)和學(xué)會一些除雜的方法。培養(yǎng)學(xué)生綜合化學(xué)方程式計算的能力。培養(yǎng)學(xué)生運用知識解決實際問題的能力和進(jìn)行科學(xué)探究的方法與實驗探究的能力。激發(fā)學(xué)生

2、開展科學(xué)探究和學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。探究方法:創(chuàng)設(shè)情境、興趣引導(dǎo)、分組實驗探究。教學(xué)過程:NaOH固體易潮解，NaOH溶液又能與CO2發(fā)生反應(yīng)生成Na2CO3和H2O，而空氣中不僅含有CO2，還有水蒸氣。如果是氫氧化鈉溶液久置在空氣中也會與空氣中的CO2反應(yīng)而變質(zhì)。創(chuàng)設(shè)情境，某校實驗員在準(zhǔn)備學(xué)生活動與探究的藥品時，配制完NaOH溶液后，將一瓶未用完的NaOH固體忘了蓋上試劑瓶蓋，兩天后，實驗員發(fā)現(xiàn)瓶中出現(xiàn)了大量的白色粉末。于是我在第二天上課時把這瓶敞口放置了兩天的NaOH展示給學(xué)生觀察，觀察完后學(xué)生對這瓶敞口放置的NaOH固體產(chǎn)生了濃厚的興趣，提出了各種各樣的問題：這瓶NaOH固體是否變質(zhì)了？如果變

3、質(zhì)了，變成了什么物質(zhì)？怎么檢驗是否變質(zhì)？這瓶NaOH固體是否全部變質(zhì)了？如果未全部變質(zhì)，如何除去雜質(zhì)得到較純凈的NaOH？如果變質(zhì)，變質(zhì)后質(zhì)量怎么變化？如果變質(zhì)，變質(zhì)程度是多少？探究過程：針對上述問題，把對同一問題感興趣的學(xué)生分為一組，各組根據(jù)各自選定的一個問題先共同設(shè)計實驗探究的方案，包括：提出的問題、做出的假設(shè)（包含理由）、實驗的設(shè)計（包含實驗原理、操作以及實驗預(yù)期的現(xiàn)象或結(jié)果），然后將設(shè)計交給我審閱，最后以興趣小組活動的方式開展實驗探究。第一興趣小組 問題一：這瓶NaOH固體是否變質(zhì)？猜想與假設(shè)：這瓶NaOH固體已經(jīng)變質(zhì)。（根據(jù)氫氧化鈉的性質(zhì)，NaOH固體易潮解，然后會與空氣中

4、的二氧化碳反應(yīng)：即2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O）設(shè)計實驗：因為變質(zhì)后生成了Na2CO3，所以是否變質(zhì)關(guān)鍵就是是否含有Na2CO3。根據(jù)Na2CO3和NaOH的性質(zhì)區(qū)別，如何使用不同類型的試劑（如酸堿鹽）來加以鑒別。如果是用酸，因為碳酸鹽能與酸反應(yīng)生成氣體，現(xiàn)象為產(chǎn)生氣泡，而氫氧化鈉不能。例如：可用稀鹽酸、稀硫酸或醋酸等等。如果是用堿，某些堿能和碳酸鹽反應(yīng)生成沉淀，而氫氧化鈉不能。例如：氫氧化鋇或氫氧化鈣。如果是用鹽，某些鹽能和碳酸鹽生成沉淀，而氫氧化鈉不能。例如氯化鋇或氯化鈣。完成實驗：操作現(xiàn)象1.分別取少量密封良好的NaOH固體和敞口放置的NaOH固體于試管中，加水溶解（作比較

5、）得到無色透明溶液2.用滴管分別向上述溶液中滴加鑒別的所需的各試種劑學(xué)生紀(jì)錄所產(chǎn)生的現(xiàn)象分析總結(jié)：從實驗現(xiàn)象上分析固體變質(zhì)生成了碳酸鈉，所以氫氧化鈉變質(zhì)了。第二興趣小組問題二：如果變質(zhì)了，變成了什么物質(zhì)？猜想與假設(shè)：NaOH在空氣中變質(zhì)后，變成了Na2CO3（因為2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O）。設(shè)計實驗：根據(jù)含CO32-的物質(zhì)的特性，加入酸后能產(chǎn)生一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體，即Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2，CO2+Ca(OH)2= CaCO3+H2O完成實驗：操作現(xiàn)象1.取敞口放置的NaOH固體于試管中，加入一定量的鹽酸，塞上帶導(dǎo)管的單孔塞。固體消失有大

6、量氣泡產(chǎn)生2.將氣體導(dǎo)入裝澄清石灰水的試管中。澄清石灰水變渾濁分析總結(jié)：根據(jù)上述現(xiàn)象，說明產(chǎn)生了CO2，也就說明固體物質(zhì)的組成中含有CO32-，即NaOH變質(zhì)后變?yōu)榱薔a2CO3。第三興趣小組問題三：如果變質(zhì)，那是全部變質(zhì)還是部分變質(zhì)呢？猜想與假設(shè)：由于只是放置了一段時間，有可能是部分變質(zhì)（因為空氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)只有0.03%，含量畢竟很少），但也可能是全部變質(zhì)。設(shè)計實驗：因為部分NaOH固體變?yōu)镹aOH和Na2CO3的混合物，全部變質(zhì)就只有Na2CO3，所以只要通過實驗證明其中含有NaOH即可。反思：這個地方是難點，有些學(xué)生會錯誤的認(rèn)為可以用酚酞就可以了，因為全部變質(zhì)就沒有氫氧化鈉，溶液

7、就不呈堿性，如果部分變質(zhì)有氫氧化鈉，溶液呈堿性。就要對學(xué)生指出，碳酸鈉溶液也是呈堿性的，不管有沒有變質(zhì)，溶液都呈堿性，所以不可以用酚酞。因此，要檢驗有氫氧化鈉，必須先除去碳酸鈉，如果溶液還顯堿性，那么肯定是含氫氧化鈉。但是在除去碳酸鈉的同時不能引進(jìn)新的堿性的物質(zhì)，否則就不能確定是氫氧化鈉使得溶液呈堿性。例如：Na2CO3+ CaCl2=CaCO3+2NaCl，將Na2CO3除去，此步驟中不可加Ca(OH)2或 Ba(OH)2，否則影響后續(xù)測定。因為加Ca(OH)2或 Ba(OH)2的話會生成氫氧化鈉，那么檢驗出來堿性，就不能說明是原來固體中有氫氧化鈉，有可能是生成的。完成實驗：操作現(xiàn)象1取一定

8、量的變質(zhì)的NaOH固體于試管中加水使其全部溶解得到無色溶液2.向上述溶液中滴加氯化鈣或硝酸鋇溶液，至不再產(chǎn)生沉淀為止有白色沉淀生成3.將2中的溶液靜置后，取上層清液于另一支試管中，滴加幾滴無色酚酞。無色酚酞變紅或不變紅分析總結(jié)：根據(jù)滴加無色的酚酞是否變紅，得出其中是否含有NaOH，從而確定是部分變質(zhì)還是全部變質(zhì)。第四興趣小組問題四：既然該瓶NaOH已經(jīng)變質(zhì)，還能使用嗎？猜想與假設(shè)：還能使用（只要想辦法除去其中已變質(zhì)的部分Na2CO3，就能再使用）。設(shè)計實驗：由于NaOH和Na2CO3在組成上的不同，可加某種試劑除去其中的CO32-即可。完成實驗：操作現(xiàn)象1.將部分變質(zhì)的NaOH固體倒入燒瓶中，

9、加水使其全部溶解。無色溶液2.向燒杯中加入氫氧化鋇溶液，或澄清的飽和石灰水直至不再產(chǎn)生沉淀為止。白色沉淀3.將2中溶液靜置后過濾。沉淀留在濾紙上，得無色濾液分析結(jié)論：除雜不能引進(jìn)新的陰離子，所以一般采用堿。例如：加入Ca(OH)2或Ba(OH)2（Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH，Na2CO3+Ba(OH)2=BaCO3+2NaOH），然后過濾除去沉淀，得到的無色濾液即為較純凈的NaOH溶液。如果要得到固體，再結(jié)晶，即可。（不可加鹽酸，因為HCl不僅能與Na2CO3反應(yīng)，也會消耗掉NaOH，而且還會生成氯化鈉，引進(jìn)新的雜質(zhì)；也不可加CaCl2或Ba(NO3)2溶液，這樣會產(chǎn)

10、生新的雜質(zhì)NaCl或NaNO3。第五興趣小組問題五：NaOH固體變質(zhì)前后，其質(zhì)量有無變化？猜想與假設(shè)：變質(zhì)前后，其質(zhì)量有變化。（因為NaOH變質(zhì)為Na2CO3，物質(zhì)發(fā)生改變，物質(zhì)質(zhì)量也會發(fā)生相應(yīng)改變）。設(shè)計實驗：用托盤天平測定變質(zhì)前后，NaOH和Na2CO3的質(zhì)量即可。完成實驗：1.取一定質(zhì)量的密封良好的NaOH，放入一潔凈干燥的蒸發(fā)皿內(nèi)，蓋上表面皿。2.將蒸發(fā)皿放到托盤天平上，稱得其質(zhì)量m1（連同NaOH固體）。3.取下表皿面，將其露置于空氣中一段時間，NaOH固體先變潮，最后變?yōu)榘咨勰?。再將蒸發(fā)皿置于酒精燈火焰上加熱，將水分蒸干（排除是吸水增加的質(zhì)量）、冷卻。4.將冷卻后的蒸發(fā)皿，蓋上表

11、面皿，再放到托盤天平上稱量，稱得其質(zhì)量m2。分析總結(jié)：由上述稱量數(shù)據(jù)可知，變質(zhì)前后，其質(zhì)量發(fā)生改變，m2>m1。由2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O中NaOH與Na2CO3的質(zhì)量比可知：每80份NaOH完全變質(zhì)為Na2CO3，質(zhì)量增加：106-80=26份。因此，測定結(jié)果真實。變質(zhì)前后，物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生改變。第六興趣小組問題六：NaOH固體變質(zhì)了多少，即變質(zhì)程度。設(shè)計實驗：先稱取一定量的NaOH樣品（雜質(zhì)為Na2CO3）,配成溶液，然后向溶液中逐漸滴加某質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸,可根據(jù)用去的鹽酸的量測定碳酸鈉的質(zhì)量，也可根據(jù)生成CO2的質(zhì)量測定Na2CO3的質(zhì)量。測定二氧化碳的質(zhì)量可以用測

12、體積的方法（如果用排水法，應(yīng)該用油封水，防止CO2溶于水而損失。），也可以用氫氧化鈉的溶液吸收（吸收前后的質(zhì)量差即是二氧化碳的質(zhì)量，也可以根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后的總質(zhì)量差，就是二氧化碳的質(zhì)量（但是要保證鹽酸過量，否則會結(jié)果偏小的）?；蛘?，先稱取一定里的NaOH樣品（雜質(zhì)為Na2CO3）,配成溶液，然后向溶液中逐漸滴加含鈣離子或鋇離子的溶液，然后過濾得到沉淀，稱量沉淀的質(zhì)量，求出碳酸鈉的質(zhì)量。.從而進(jìn)一步確定樣品中NaOH的變質(zhì)程度。設(shè)計意圖：是為考試中的一些計算題做準(zhǔn)備。但是這個實驗比較復(fù)雜，所以可以由老師代為演示?；蛘撸梢援嫵鰧嶒炑b置圖，來加以分析。聯(lián)系中考：例題1：研究性學(xué)習(xí)課題：探

13、究實驗室中久置的NaOH的變質(zhì)程度。研究方案先稱取13.3克的NaOH樣品（雜質(zhì)為Na2CO3）,配成溶液，然后向溶液中逐漸滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.6%的稀鹽酸,根據(jù)生成CO2的質(zhì)量測定Na2CO3的質(zhì)量.從而進(jìn)一步確定樣品中NaOH的變質(zhì)程度。解決問題實驗測得加入稀鹽酸的質(zhì)量與產(chǎn)生CO2氣體的質(zhì)量關(guān)系如右圖所示。填寫下表：（計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位）NaCO3質(zhì)量/g 變質(zhì)NaOH的質(zhì)量/g NaOH變質(zhì)的程度（用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）  m(CO2)/g NaCO3質(zhì)量/g 變質(zhì)NaOH的質(zhì)量/g NaOH變質(zhì)的程度（用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示

14、） 2.2                                                &#

15、160;                   0    25     50     75   m(鹽酸)/g        計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，變質(zhì)的氫氧化

16、鈉的質(zhì)量，氫氧化鈉的變質(zhì)程度。繼續(xù)探究計算實驗過程中與NaOH反應(yīng)消耗鹽酸的質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)問題 根據(jù)“與NaOH反應(yīng)消耗鹽酸的質(zhì)量”，對照圖象，你發(fā)現(xiàn)了什么問題？    例題2：小剛在化學(xué)實驗室發(fā)現(xiàn)，盛放NaOH溶液的試劑瓶瓶口和橡皮塞上出現(xiàn)了白色粉末。小剛叫來小軍和小紅，共同探究這種白色粉末的成分。他們依據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識，對這種白色粉末的成分作了如下猜想：可能是NaOH；可能是Na2CO3；可能是NaOH與Na2CO3的混合物。查閱資料發(fā)現(xiàn)：Na2CO3溶液呈堿性，能使酚酞試液變紅；常用BaCl2溶液來檢驗CO32-的存在。為了驗證猜想，他們分別做了下面的

17、實驗。（1）小剛?cè)∩倭堪咨勰渭酉←}酸，有氣體生成。由此小剛認(rèn)為白色粉末是Na2CO3。請判斷小剛所得結(jié)論是否正確，并簡述理由：_。（2）小軍取少量白色粉末溶于水，向所得溶液中滴加酚酞試液，溶液變成紅色。由此小軍認(rèn)為白色粉末是NaOH。請判斷小軍所得結(jié)論是否正確，并簡述理由：_。（3）小紅取少量白色粉末溶于水，向所得溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生。由此判斷白色粉末中含有_。為了驗證猜想，小紅繼續(xù)向溶液中滴加BaCl2溶液至不再產(chǎn)生沉淀，然后過濾。你認(rèn)為她接下來還應(yīng)進(jìn)行的實驗是_；在小紅所做的實驗中，若把BaCl2溶液換成Ba(OH)2溶液是否可行？請簡述理由_。 

18、60;         教學(xué)隨筆：真實的問題情景是激發(fā)探究興趣的最好方式，也是誘發(fā)探究問題的源泉，有了問題才能進(jìn)行探究，而真實的問題情景則必須源于學(xué)生的學(xué)習(xí)和學(xué)生的生活，貼近學(xué)生生活的材料，學(xué)生更容易對它產(chǎn)生興趣。就像上述情景材料，對于一個教師由于疏忽而導(dǎo)致的后果，學(xué)生自然很感興趣，而且每個人都想用自己的方法來證明這種錯誤行為所導(dǎo)致的后果，于是便有了上面的這些問題和下面的這些實驗探究。對“問題”做出的假設(shè)和猜想，不能是漫無邊際的胡思亂想，這些假設(shè)和猜想都必須建立在學(xué)生目前所具備的知識的基礎(chǔ)上，因此學(xué)生在進(jìn)

19、行假設(shè)和猜想時教師要做一些有意識的引導(dǎo)，給學(xué)生確定一個大致的方向，避免盲目性。因此在猜想和假設(shè)后面應(yīng)讓學(xué)生說明做出這個假設(shè)和猜想的依據(jù)，它可以是學(xué)生已有的知識，也可以是學(xué)生在學(xué)習(xí)或生活中的經(jīng)驗。而實驗方案的設(shè)計應(yīng)根據(jù)所學(xué)的知識設(shè)計合理、可行、簡便的實驗方案，再經(jīng)過縝密的實驗和細(xì)致地觀察，從而找出有力的證據(jù)，為自己的假設(shè)和猜想提供佐證或者做出合理的解釋。因此在進(jìn)行實驗探究之前教師有必要對學(xué)生的設(shè)計過目，只要不涉及到實驗安全等危險后果的，教師不要過多干預(yù)和修改學(xué)生的方案。在探究活動中要善于對探究的全過程進(jìn)行反思，如實驗中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，實驗中值得再探究的新問題，實驗失敗的原因等，并將這些問題與同學(xué)

20、進(jìn)行交流，取長補(bǔ)短，為今后的探究積累更多有用的經(jīng)驗。同時由于學(xué)生知識的準(zhǔn)備并不是十分充分，在探究中難免會遇到一些障礙，會產(chǎn)生畏難情緒，那么這時老師的引導(dǎo)就顯得尤其重要。第一小組在這里就遇到了一道坎，Na2CO3溶液的酸堿性不知道，而且這瓶氫氧化鈉是不是完全變質(zhì)也不得而知，如果沒有完全變質(zhì)，其中的氫氧化鈉也會使酚酞試液變?yōu)榧t色。在問題的探究中，試劑的選擇很重要，如果選擇不當(dāng)很可能會得出一個相反的結(jié)論。當(dāng)出現(xiàn)這種情況后，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從所加試劑發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果去分析，從而引導(dǎo)學(xué)生找出恰當(dāng)?shù)脑噭?。因此，在這時老師給予恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，會使學(xué)生感到柳暗花明、信心百倍。例1為了證明長期暴露在空氣中的氫氧化鈉已

21、經(jīng)部分變質(zhì)，請分別選用三種不同物質(zhì)類別的試劑完成三種實驗方案的設(shè)計，并填寫實驗報告。實驗方案步驟一步驟二選用試劑實驗現(xiàn)象方案一取樣2ml于試管中  方案二取樣2ml于試管中  方案三取樣2ml于試管中  解析因為氫氧化鈉溶液長期暴露在空氣中會吸收CO2而生成NaCO3。CO32能與H結(jié)合轉(zhuǎn)化為二氧化碳?xì)怏w，與Ca2+能生成不溶于水的CaCO3沉淀。則答案是：方案一：滴加適量鹽酸，有氣泡產(chǎn)生；方案二：加入澄清石灰水，溶液變渾濁；方案三：加入氯化鈣溶液，溶液變渾濁。點評這是一道熱點試題，通過此題可以弄清鹽的化學(xué)性質(zhì)和碳酸根離子的鑒別方法。

22、要證明NaOH是否變質(zhì)，首先要知道NaOH會怎樣變質(zhì)，變質(zhì)后會生成一些什么樣的物質(zhì)。NaOH在空氣中變質(zhì)，就必然要發(fā)生化學(xué)變化，空氣中的各種成分能與NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的就只有二氧化碳，反應(yīng)方程式為：2NaOHCO2Na2CO3H2O所以NaOH變質(zhì)后生成酸是Na2CO3，要證明NaOH是否變質(zhì)就變成了證明，其中是否產(chǎn)生了碳酸鹽了。鑒別碳酸鹽有兩種方法，一是產(chǎn)生氣體，二是生成沉淀。產(chǎn)生氣體就必須加酸，酸與鹽的反應(yīng)的考察融入其間。NaCO32HCl2NaClH2OCO2生成沉淀有兩法，一是加堿，堿與鹽反應(yīng)生成了另一堿和另一鹽。NaCO3Ca(OH)2CaCO3+NaOH生成沉淀的另一種方法為加鹽，鹽與酸反應(yīng)生成另兩鹽。NaCO3CaCl2CaCO3+2NaCl 1.北京市西城區(qū)中考題某學(xué)生在家中建立了小小實驗室，他收集的物質(zhì)有：廚房中的醋精、純堿、高錳酸鉀、味精、食鹽，裝修剩下的大理石碎片、生石灰、以及銅絲、鐵絲、廢干電池等。利用以上物質(zhì)，你認(rèn)為他能制出哪些新物質(zhì)？請寫出這些物質(zhì)的名稱（至少兩種）。2.（宜昌市中考題）