二氧化碳与氢氧化钠溶液反应探究

教学目标

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，激发学习化学的兴趣，培养学生尊重事实的科学态度。

重点和难点

重点：设计实验，用实验现象证明二氧化碳能与氢氧化钠反应。

难点：科学探究思想与方法的初步形成。

实验准备

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 集气瓶 锥形瓶 各类导管 烧杯 单孔橡皮管 U型管 铁架台 气球 鸡蛋 红墨水

教学设计

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。

板书（一位同学回答碱的通性；一位同学上台书写化学方程式）

2NaOH＋CO₂＝Na₂CO₃＋H₂O

Ca(OH)₂＋CO₂＝CaCO₃↓＋H₂O

演示 将CO₂分别通入Ca(OH)₂、NaOH溶液中。

教师提问 利用反应现象的不同，可以解决哪类问题？

学生回答 鉴别Ca(OH)₂与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CO₂与NaOH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 我们做过很多的实验，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。

学生讨论 学生根据教师提示，以小组为单位，讨论设计实验方案，画出实验装置图。

教师活动 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。

展示讨论 学生讲解自己的设计方案，其他同学提出问题，分析讨论。□教学设计

方案一

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，在反应后的溶液里滴加HCl，如果有气泡产生，证明CO₂与NaOH发生了反应。

师：大家同意他的说法吗？

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-与酸反应放出的CO₂，还是H₂CO₃中的CO₃^2-与酸反应放出的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，再滴加HCl。

师：经过改进，这个实验方案变得完整，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确实发生了反应，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，大家有异议吗？

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：酸碱的中和反应。

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，迅速地倒入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）。

师：这位同学的物理学得很好，他从反应物和生成物的状态变化入手，注意到反应引起气压的变化，将化学和物理结合起来，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，迅速倒入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：这位同学很有心，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6：我设计的方案是：在一个烧杯里放入NaOH溶液，用一个集气瓶收集满一试管CO₂，倒扣在烧杯里，如果CO₂能与NaOH反应，集气瓶里的气体减少，水会上升到试管里。

师：这位同学应用的原理与前两位同学一样，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：同学们设计出了一些实验，成功地证明了CO₂与NaOH能反应，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，应用生活中的常见用品来完成实验？

方案六

生7：（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，请同学们帮我检验一下，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，迅速地倒入NaOH，用一个带有导管的橡皮塞塞紧，导管的中间用止水夹夹住，导管的下端伸入水中，打开止水夹，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）

生：（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）。

教师：同学们的设计都成功地证明了CO₂能与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，一个是从反应物状态的变化引起气压的变化考虑的。

师：好，总结得很好。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于化学实验。

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

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所得所获。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。

点评:

二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应由于实验现象不明显，使学生在学习这一反应时没有感性认识，掌握较难。本节课把学生在课堂学习中遇到的问题作为课题，引导学生从检验生成物和生成物状态变化引起气压变化两方面思考，设计实验进行探究，验证二氧化碳确实与氢氧化钠溶液发生了反应。该课以点带面，用一个探究问题带动了许多知识的综合巩固应用，涉及的知识面较广，包括酸的性质、二氧化碳的性质、质量守恒定律及相关的物理知识等，进行了学科综合训练。课堂上学生积极性高，思维活跃，设计出了许多精彩的实验方案。通过这一探究活动，既培养了学生知识应用能力，发展了学生的创新能力，又使学生明确了探究的一般过程和方法，培养了学生尊重事实的科学态度。