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标题 改进钠及其化合物的实验 提升元素化合物复习效率
范文 郑雅兰+刘丽君
摘要：通过创新设计钠及其化合物实验，体现知识的系统性以及元素化合物作为其他部分知识载体的功能。由实验引发问题，问题设计打破模块界限，使学生认识和理解问题的视角发生转变，在复习、巩固和加深理解知识的同时，促进了学生思维能力的培养。
关键词：创新实验；钠及其化合物；钠与水；钠与硫；知识整合及复习
文章编号：1005–6629（2017）3–0075–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出
在现行上海二期课改教材中，元素化合物知识的编排更多的是考虑知识内容的切入以及难易程度等是否符合学生的认知特点，相对地淡化了学科知识的系统性[1]。学生在高一、高二初学元素化合物知识时，理论支撑较少，也没有纳入到元素周期表中学习，理论知识与元素化合物知识处于较严重的割裂状态，没有很好地融合。因此，高三元素化合物的复习教学除了帮助学生完成知识网络的构建之外，还承载着将概念、原理、实验、计算、物质结构等知识进行有机整合的任务，以此提升学生综合运用知识解决问题的能力。
在目前的新高考背景下高三化学复习时间少、任务重，如何采取有效的复习手段提升复习的效果、提高学生的能力？笔者经过研究和实践发现在高三元素化合物复习中，进行实验优化整合，既能使学生保持适度的新鲜感，又能由实验引发问题，通过问题的有效设计以及启发、引导，使学生对元素化合物知识和化学基本理论形成多角度、全方位的认识，对知识的融会贯通起到了很好的引导作用。同时，使学生认识和理解问题的视角发生转变，促进了对学生思维能力的培养。
下面就以改进钠及其化合物的实验为例加以说明。
2 实验方案
2.1 仪器和药品
大号培养皿、1000mL大烧杯、小坩埚、胶头滴管、玻璃棒、镊子、小刀、玻璃片、滤纸、药匙
钠块、硫粉、蒸馏水、酚酞试液、1 mol/L的硫酸铜溶液、10%的氢氧化钠溶液
2.2 操作步骤
（1）在1000mL的大烧杯中滴加少许硫酸铜溶液，再滴加少量氢氧化钠溶液，生成蓝色氢氧化铜沉淀（滴加的溶液量保证大烧杯倒扣时液体不会沿器壁流下），轻摇大烧杯，使蓝色沉淀比较均匀地附着在大烧杯的底部内壁。
（2）在培养皿（直径比大烧杯直径略大）中加入约一半体积的蒸馏水，滴入少许酚酞试液。
（3）把坩埚盖倒扣在坩埚上，在坩埚盖的中心位置加入约半药匙硫粉，将硫粉堆成小山丘状，并在中心处用玻棒压出一孔洞。取绿豆大小的一块钠（用滤纸吸干煤油）放在硫粉中心的孔洞中。再将坩埚及坩埚盖整体移至培养皿的溶液中。
（4）用胶头滴管向钠上滴加一滴水后，迅速扣上步骤（1）准备好的大烧杯。如图1、图2所示。
2.3 装置示意图


2.4 實验现象
金属钠遇水迅速反应放出的大量热引发钠和硫剧烈反应，火星四溅，大烧杯中充满白烟；培养皿中酚酞溶液迅速变红；大烧杯底部的蓝色氢氧化铜沉淀部分变成了黑色。静止，可观察到大烧杯中的白烟逐渐褪去，蓝色氢氧化铜沉淀最终几乎全部转变成了黑色。
3 实验分析
钠、硫的单质及其化合物的性质是高中阶段学生要掌握的重要元素化合物知识之一，这些元素单质及其化合物的性质也是学习概念、原理、方法与发展能力的载体。
本实验整合了钠与水的反应、钠与硫的反应、硫化钠的水解反应、沉淀的转化反应等实验。实验中除了体现元素化合物的知识外还涉及到反应热、盐类水解、平衡移动等化学基本理论知识。具体表现为：①金属钠遇水迅速反应放出大量的热引发[2，3]钠和硫反应，这涉及到金属活泼性和化学反应热的问题。②实验中观察到火星四溅，大烧杯中充满白烟，这是钠和硫剧烈反应生成的硫化钠固体小颗粒。③培养皿中酚酞溶液变红，是因为生成的硫化钠是强碱弱酸盐，水解显碱性。④实验开始后烧杯底部蓝色的Cu（OH）2沉淀最后转化成了黑色的CuS，体现出离子反应中的平衡移动思想。
4 留给学生思考的问题
本实验操作简单但现象非常明显，大烧杯中火星四溅、充满白烟、培养皿中酚酞溶液迅速变红、烧杯底部的蓝色氢氧化铜沉淀变成了黑色硫化铜，实验现象深深吸引了学生。此时，学生探究的愿望非常强烈，实验后问题的提出便是水到渠成。
（1）大烧杯中发生了哪些反应？你是根据什么现象判断出大烧杯中所发生的反应？
（2）点燃或者加热的条件下，钠在氯气中会燃烧；在点燃或加热的条件下钠在空气中会燃烧，推测金属钠和硫反应的条件是什么？本实验中钠与硫为什么能发生反应？
（3）本实验中，什么物质使酚酞溶液变成了红色？如何证明酚酞溶液中存在硫离子？请设计实验测定溶液中硫离子的含量。
（4）本实验是用蓝色的氢氧化铜沉淀转化为黑色的硫化铜沉淀来说明离子反应中的平衡移动，请问，还可以用哪些物质代替氢氧化铜也能说明离子反应中的平衡移动？你选择的依据是什么？
……
5 本实验的意义
（1）钠及其化合物的性质是高中化学的重要内容之一。现行各版本的高中教材中都没有安排钠与硫的实验操作，课堂教学中教师大多是通过讲述来进行这一内容的教学，可能也有教师会补充演示实验。实验主要是采用研磨钠块和硫粉混合物的方法使钠和硫发生反应，该实验操作虽简单，但若反应物用量少现象不明显，若反应物用量多、研磨时用力大又会引起爆炸，既不安全又污染环境。
（2）利用钠与水反应放出的热引发钠和硫的反应，并与产物硫化钠的性质实验结合在一起，操作简单，成功率高，利用液封将反应产生的白烟密闭于大烧杯中，于环境十分友好。选用1000mL大烧杯、大号培养皿可使实验可见度大幅提升，使实验现象特别明显、生动、有趣，极大地激发了学生的探究欲望。
（3）本实验所使用的均为实验室最常规的药品和仪器。每个学校都有条件进行课堂实验，易于推广。
（4）问题的设计可根据学情而不同，基础较好、能力较强的学生，问题可以设置得较为宽泛，留给学生思考和发挥的空间可以大一些，与其他模块知识整合的程度可以更高一些。对于基础较弱的学生，则要多搭建一些“脚手架”，问题设置由浅入深，循序渐进。
（5）通过创新实验，整合了多个模块的知识，打破了知识模块之间的界限，将学生所需要掌握的知识和应具备的能力创设于真实的实验情境中。通过实验现象引发问题，以问题贯穿复习教学的过程中，激发学生解决问题的欲望，并逐步养成问题意识。借助问题的提出、分析和解决问题的思路，引领学生从新高度、多角度、全方位去审视原有的知识，主动参与到对原有元素化合物性质、原理、概念理解的复习，深化对知识内涵和本质的理解，提升复习的效率。
参考文献：
[1]姚子鹏，陈基福.中学化学新教材编写的若干思考[J].化学教学，2002，（6）：17～19.
[2]乔红元.钠与硫反应实验研究[J].化学教学，2005，（4）：6～7.
[3]贾同全.钠和硫反应实验的微量化设计[J].化学教学，2012，（8）：47～50.

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更新时间：2025/2/6 1:53:06