教学案例 ：如何实验证明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应

 

设计理念 ：二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应现象不明显，使学生在这一反应时没有感性认识，较难掌握。本课的教学设计尽量体现《科学课程标准》的教学理念，引导学生充分经历科学探究的过程，在活动过程中培养学生的科学探究能力，发展学生的科学素养。

首先，体现“科学教学要以学生为主体，以探究为中心”这一基本理念，重视对学生创新设计能力的培养。让学生学会借助简单的工具，在实验条件下进行探究，让学生在探究中培养科学能力和科学素养，并能体验其中的乐趣。

其次，体现探究活动的整体结构效益。试图通过良好的结构组织起来的科学探究活动发挥结构的整体效益，有利于学生对科学知识的理解、探究能力的提高和思维能力的发展。

活动目标： 通过实验设计及实验分析，巩固碱的化学性质，培养学生的创新能力；学习科学的探究方法，初步形成学科综合思想和科学的探究能力；通过学生亲身参与科学探究活动，激发学习科学的兴趣，培养学生尊重事实的科学态度。

活动准备：  大理石  稀盐酸  Ca(OH)₂溶液  NaOH溶液 紫色石蕊试液酚酞试液 试管 滴管 矿泉水瓶  各类导管  烧杯 单孔橡皮管   U型管 铁架台 气球 鸡蛋 红墨水

按四人一组进行分组，每组准备上述仪器和药品供学生选择。

活动过程： 复习碱的通性；写出常见的碱Ca(OH)_{2  、} NaOH 与CO₂ 反应的化学方程式。

（一位同学回答碱的通性；一位同学上台书写化学方程式） 

2 NaOH+ CO₂ Na₂CO₃+H₂O

Ca(OH)₂+CO₂  CaCO₃+H₂O

演示：将CO₂ 通入 NaOH溶液中。

师：利用反应现象的不同，可以解决那类问题？

生：鉴别Ca(OH)₂和NaOH

   引言：CO₂与Ca(OH)₂反应有沉淀生成，而与 NaOH反应无现象，那么NaOH 与CO₂是不是确实发生了反应？对于这种无现象的反应能不能设计出一些实验，使反应产生一些现象，从而直观地证明两者发生了反应？本节课探究的课题就是：如何用实验证明CO₂ 与 NaOH 发生了反应。

板书：如何用实验证明CO₂ 与 NaOH发生了反应？

提示：我们做过很多实验，看过很多的实验现象，如：颜色变化，气泡冒出，水位上升等，学习过很多物质的性质。根据反应物、生成物的不同性质，反应物、生成物的状态变化来设计实验方案。

（学生根据教师的提示，以小组为单位，讨论设计实验方案，画出实验装置图）

（教师进行巡视，参与讨论，选择有代表性的设计方案向全班展示）

板书：部分同学将设计的实验装置图画在黑板上

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

（学生讲解自己的设计方案，其他同学提出问题，分析讨论）

生1：由于CO₂  与 NaOH 反应生成Na₂CO₃  ，我设计的方案是：将 CO₂ 与 NaOH反应，在反应后的溶液中滴加HCl ，如果有气泡产生，证明CO₂ 与 NaOH发生了反应。 

师：大家同意他的说法？

生：同意。

师：我有一个问题：CO₂ 也能与H₂O反应生成H₂CO₃ ，同样含有 CO₃^2- ，你怎么知道到底是Na₂CO₃中的CO₃^2- 与酸反应出的CO₂ ？还是H₂CO₃中的CO₃^2-与酸反应出的CO₂？怎么消除 H₂CO₃ 的影响？

生1 ：先将反应后的溶液加热，使 H₂CO₃ 分解，再滴入HCl  。

师：经过改进，这个实验方案变的完整，设计的方案能否成功？我们用实验说明。（老师根据学生的设计方案进行实验，方案一获得成功）

师：实验证明，有气泡产生，证明CO₂ 与 NaOH确实产生了反应，这位同学的设计获得了成功，我们向他表示祝贺！

方案二：

生2：由于NaOH是碱性的，生成的是盐，应该是中性的，我设计的方案是在 NaOH中滴几滴酚酞，这时酚酞显红色，再通入CO₂，如果CO₂能与NaOH反应，酚酞会褪色。                           

师：这位同学采用指示剂的方法，大家同意吗？

生3：我认为不行，因为 Na₂CO₃ 显碱性，同样会使酚酞显红色。

师：两位同学产生了分歧，到底谁对？我们也用实验来检验。（老师演示方案二，酚酞没有褪色，方案失败）

师：虽然这位同学的设计没有获得成功，但他考虑到了用指示剂，这也是思考的一个途径，的确有一些反应可以用指示剂来检验，如：酸碱中和反应。

方案三：

生4：CO₂ 与 NaOH的反应，是气体被吸收进溶液的反应，气体减少了，会使气压减小。因此我设计的方案是：在集气瓶中收集满CO₂  ，迅速地到入NaOH，用一个带有U型管的橡皮塞塞紧，如果U型管中的液面发生变化，证明CO₂ 与 NaOH发生了反应。

师：他的分析有没有道理？大家认同吗？

生：认同（学生相互讨论）。

反应引起气压的变化，将现在讨论的问题和已经学习过的知识结合起来，想法很好，能不能达到预想的效果？实验是最好的证明。

（老师演示方案三，实验成功）

师：现象很明显，这位同学同样获得了成功，而且创意新颖。

方案四：

生5：我想到了我们曾经做过的一道题，用气球来做实验。在一个瓶子里收集一瓶CO₂，迅速到入NaOH，然后用一个带有导管的塞子塞紧，导管的一端套上一个气球，我预计能看到气球鼓起。

师：这位同学很用心，联想到我们曾做过的题，如果能成功，是一个很有趣的设计。

（老师演示方案四，成功）（生发出赞叹声，露出惊喜的表情）

方案五：

生：我设计的方案是：在一个烧杯里放入NaOH 溶液，用一个试管收集满一试管 CO₂ ，倒扣在烧杯里，如果CO₂ 能与NaOH反应，试管里的气体减少，水会上升到试管中。

师：这位同学应用的原理与前两位一样，反应的现象和我们曾经做过的哪个实验相似？

生：测定空气中氧气的含量（大部分同学齐声回答）。

（老师演示方案五，成功）

师：同学们设计出来的一些实验，成功地证明了CO₂能与NaOH反应，在同学们的设计中都用到了两种以上的化学仪器，能不能将实验装置简化，应用生活中的常用用品来完成实验？

方案六：

生：（迅速反应）用矿泉水瓶！在矿泉水瓶中收集满CO₂  ，迅速倒入NaOH，盖上瓶盖，矿泉水瓶会变瘪。

（老师演示方案六，现象明显）

师：我们应用生活用品做化学实验，设计出装置简单、现象明显的实验方案。同学们设计出了许多方案，我也思考了这个问题，也设计了一个实验方案，请同学们帮我检查一下，看看我的方案是否可行。

方案七：

师：我设计的方案是在一个干燥的烧瓶里收集满CO₂  ，迅速到入NaOH ，用一个带有导管的橡皮塞塞紧，导管的中间用水止夹夹住，导管的下端伸人盛水的烧杯中，烧杯中的水事先滴加了酚酞试液，打开水止夹，会有水上升到烧瓶里，形成美丽的景象。  

（老师演示方案七，形成喷泉）

（一片惊叹声）

师：这个实验能否证明CO₂与NaOH发生了反应？

生：能（齐声回答）

师：同学们的设计都成功地证明了CO₂与NaOH反应，设计都具有异曲同工之妙，那么同学们主要是从哪些方面考虑的？

生8：从两个方面：一个是从检验产物，一个是从反应物的状态变化引起气压的变化考虑的。

师：总结的很好。通过这堂课的学习，你有哪些收获和感受？你获得了哪些启示？

生9：通过这堂课的学习，让我感觉到化学和生活联系很紧密，生活中的用品也能用与化学实验。

生10：我感觉到化学不是一门单独存在的学科，化学和物理是相互联系的，解决化学问题可以用物理知识。

师：两位同学谈了他们的感受，我相信每一位同学都有自己的收获。书中还有很多的实验都是没有明显现象的，我们在平时的学习中可以继续进行探究。