《“污渍爆炸盐”中的化学》课堂实录

《“污渍爆炸盐”中的化学》课堂实录作者：艾璐来源：《化学教学》2007年第09期文章编号：1005－6629(2007)09－0044－04中图分类号：G633.8 文献标识码：B［创设情境］前几天，老师在“大润发”超市无意中发现了一种新产品，其产品名称的特殊性使老师对它产生了极大的兴趣。

它叫做“爆炸盐”。

（展示右边图片和实物）通过图片显示，同学们知道我是在超市卖哪类物质的区域发现它的吗？［学生回答］洗涤品区域，因为图片上显示它一种高性能衣物助洗剂。

［课堂过渡］同学们家里用过它来洗衣服吗？（学生齐答：没有）它是一种新的衣物助洗剂。

要使用一种新产品，我们首先要关注该产品使用时应注意的问题。

［展示信息］这是来自“爆炸盐”标签上的两条信息：（1）本产品不伤衣物，“无磷”是它的一大优点；（2）使用时，为避免皮肤直接接触本产品，建议使用橡胶手套。

［提出问题］请同学们思考：为何标签上宣称“无磷”是优点？为何使用该产品时建议带橡胶手套？［学生回答］学生1：“无磷”是优点的原因主要“磷元素”是植物生长所需的元素之一，水体中含磷过多，会造成水体的富营养化，导致产生“水华”等现象；学生2：建议带橡胶手套可能是因为该产品对皮肤有腐蚀和刺激作用，为避免皮肤直接接触该产品，所以要带手套。

［课堂过渡］它对皮肤有腐蚀和刺激作用，成分到底是什么呢？在课前，老师查阅了相关的资料。

［查阅资料］“爆炸盐”的主要成分是过氧碳酸钠（Na2CO4），俗称“固体双氧水”, 白色结晶颗粒,其溶于水后,会产生一种碳酸盐和另一种化合物。

[猜想假设]同学们认为这种碳酸盐和另一种化合物分别是什么呢？［学生猜想］学生1：我猜想：因为该产品的主要成分俗称“固体双氧水”，所以另一种化合物可能是过氧化氢；又因为过氧碳酸钠中含有钠元素，所以碳酸盐是碳酸钠。

学生2：根据反应前后元素种类不变，我猜想这两种物质是碳酸钠和氢氧化钠。

学生3：前面我们学过氢氧化钠具有强腐蚀性，它能溶解有机物，对衣物有危害作用，因此我认为不可能含有氢氧化钠。

（鼓励这位学生能灵活地把知识运用于实际生活）［设计方案］要验证“爆炸盐”饱和水溶液中含有过氧化氢和碳酸钠，同学们有哪些方法？［学生交流］学生1：可以向“爆炸盐”饱和水溶液中加入二氧化锰固体，看是否有氧气产生，若有，证明溶液中含过氧化氢。

（教师追问：如何证明氧气呢？学生回答：用带火星的小木条检验，看是否复燃）学生2：向“爆炸盐”饱和水溶液中加入稀盐酸，看是否产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，若有，证明溶液中含碳酸钠。

学生3：也可以向“爆炸盐”饱和水溶液中加入硝酸钡溶液，看是否产生沉淀，若产生沉淀，再加稀硝酸，看沉淀是否溶解，若溶解，证明溶液中含碳酸盐。

学生4：我认为学生3没必要再加稀硝酸，因为根据元素守恒，溶液中不可能含硫酸根离子，所以加入硝酸钡溶液，有沉淀产生就证明溶液中含有碳酸根离子。

（鼓励这位学生思维严密）学生5：我认为还可以向“爆炸盐”饱和水溶液中直接加入澄清石灰水，看是否生成沉淀，若有，证明溶液中含碳酸钠。

［课堂过渡］同学们的想法真多，总结起来，验证过氧化氢的存在就用二氧化锰固体试剂；验证碳酸钠的存在可以用酸、碱、盐三类不同的试剂。

下面老师根据大家的方案，首先来验证是否含有过氧化氢。

［演示实验］在一小试管中加入一定量的二氧化锰固体，并倒入一定量的“爆炸盐”饱和水溶液，再用一根带火星的小木条伸入试管中，小木条复燃。

（学生兴奋地发出“哇”的一声）［课堂过渡］下面请同学们根据刚才讨论的方案验证溶液中是否存在碳酸钠，实验过程中注意相关的实验操作。

［学生实验］学生积极地动手实验，教师巡视，给学生一定的指导和帮助。

［交流结果］也许是同学们急于想知道验证的结果，所以忽视了实验过程中的一些具体操作：如滴管的使用，液体的取用量等（纠正操作）。

下面请同学们交流实验过程和实验结果。

学生1：我们小组先取用一定量的饱和水溶液于试管中，然后滴加硝酸钡溶液，产生沉淀，证明含有碳酸钠。

学生2：我们小组是向饱和水溶液中加入澄清石灰水，产生了少量沉淀，证明含有碳酸钠。

（教师追问：与滴加硝酸钡溶液相比，哪个产生的沉淀更明显？学生回答：硝酸钡溶液。

再问：你认为可能的原因是什么呢？学生回答：可能我刚才倒入的澄清石灰水比较少，再加上石灰水的浓度本身就小，所以产生的沉淀少）学生3：我们小组是先向试管中倒入一定量的饱和水溶液，然后再倒入稀盐酸，立即产生大量气体，但塞上带有橡皮管的橡胶塞，通入澄清石灰水，石灰水没有浑浊。

（教师追问：塞上橡胶塞后，你看到石灰水中有气泡吗？学生回答：好像很少。

再追问：那你知道为什么石灰水没有浑浊吗？学生想了想“摇头”，说明不知道）学生4：我们小组也用的是稀盐酸，通入石灰水后变浑浊了。

学生3石灰水没有变浑浊的原因可能是他们没有及时塞上橡皮塞，二氧化碳气体全部逸散到空气中去了。

（鼓励该学生能及时发现和分析问题）［教师提问］那么如果让同学们再用稀盐酸来验证碳酸钠，为避免上述情况的发生，大家会怎样改进？［学生回答］我们可以不用试管来实验，用带有分液漏斗的试剂瓶（实验桌上已有），在瓶中加入“爆炸盐”饱和水溶液，分液漏斗中加入稀盐酸，另一头通入澄清石灰水，这样就能通过控制加入稀盐酸的用量来控制反应速度，使二氧化碳气体尽可能通入澄清石灰水中。

［课堂过渡］为避免上述情况的发生，老师还设计了如下一个装置（如图1）。

该装置不仅可以验证碳酸钠，还可以验证过氧化氢。

选用的试剂仍是我们刚刚用到的:“爆炸盐”饱和水溶液、二氧化锰固体、带火星的木条、稀盐酸、澄清石灰水。

只要把五种试剂放在这个装置的不同位置，然后控制好两个分液漏斗的开关顺序和两个止水夹的开关顺序，便能达到验证目的。

［提出问题］如果让大家来做这个实验，你们会如何放置这五种试剂？如何控制开关顺序？［学生讨论］学生讨论交流，然后回答。

学生：在分液漏斗A、B中分别放入“爆炸盐”饱和水溶液和稀盐酸，试剂瓶中放入二氧化锰固体，烧杯中倒入澄清石灰水，导管的另一端放带火星的木条。

然后先关闭分液漏斗B，打开分液漏斗A，关闭止水夹2，打开止水夹1，向试剂瓶中滴加“爆炸盐”饱和水溶液，一段时间后小木条复燃，证明有过氧化氢；再关闭分液漏斗A，打开分液漏斗B，关闭止水夹1，打开止水夹2，向试剂瓶中滴加稀盐酸，一段时间后石灰水变浑浊，证明有碳酸钠。

（教师问：大家同意吗？学生答：同意）［演示动画］按照学生的操作，播放模拟动画。

（学生脸上显露出了成功的喜悦）［课堂过渡］课后，老师相信只要大家集思广议，凭借着集体智慧，肯定还能设计出其它一些装置来验证。

现在大家知道在使用“爆炸盐”时，带橡胶手套是什么具体原因了吗？（学生回答：过氧化氢有一定的氧化性，会刺激皮肤，而且碳酸钠也有一定的腐蚀性）当然，“爆炸盐水溶液”中不仅仅含有这两种溶质，还含有其它成分。

下面我们忽略“爆炸盐水溶液”中的其它成分，只把其当成碳酸钠和过氧化氢混合溶液来进行进一步探究。

［提出问题］称取一定质量碳酸钠和过氧化氢饱和水溶液和一定质量的二氧化锰固体按下图装置（如图2）进行实验，若要称量充分反应产生氧气的质量，该如何称量呢？［学生讨论］学生小组交流讨论，教师巡视指导。

［汇报结果］学生1：我们小组认为可以在将饱和水溶液滴入试剂瓶之前，称量整个装置和试剂的总质量为M1，然后充分反应后，再称量整个装置和试剂的总质量为M2，这样产生的氧气质量就是M1- M2。

学生2：我们小组认为可以在该装置后面先接一个装有浓硫酸的试剂瓶，吸收到水蒸汽后，再接一个能吸收氧气的装置，如一个加热铜粉的玻璃管，充分反应后，称量铜粉和玻璃管的总质量变化，增重的质量就是氧气的质量。

（教师充分肯定学生的想法，同时也体醒学生这样操作，铜粉不能全部吸收反应产生的氧气而产生较大误差）学生3：我们小组认为可以在该装置的后面接一个盛满水的短进长出的试剂瓶，并在试剂瓶的后面接一个量筒，通过测定产生的氧气体积，再乘以密度，来测定氧气的质量。

学生4：我认为学生3的方案也有一定误差，因为氧气虽然不易溶于水，但它在水中还是有一定的溶解性，所以这样操作，肯定会有一定的误差。

（鼓励学生敢于发表自己的见解）［课堂过渡］同学们思考问题真是太全面了，下面我们继续探究。

引导学生完成下列框图（如图3）。

［提出问题］已知二氧化碳气体的密度是ag/ml。

若要利用下列装置来测定上述实验中充分反应后产生二氧化碳气体质量，同学们会如何来组装装置？［学生讨论］学生交流讨论，教师继续巡视，并指导。

［学生交流］教师按照学生的方案，移动各装置到方框中，然后由学生自主评价。

学生1：在框图的装置后面依次连接C→A→B。

通过C将二氧化碳气体中的水蒸气吸收掉后，测定产生的二氧化碳体积。

（教师追问：选D来代替A可以吗？学生回答：不行，因为二氧化碳气体能溶于水，所以要用汽油来隔绝气体与水接触）学生2：在框图的装置后面依次连接E→A→B。

通过E将水蒸气吸收掉后测定二氧化碳气体体积。

学生3：我认为学生2的方案不行，因为碱石灰既能吸收水蒸气，还能吸收二氧化碳气体。

学生4：可以在框图装置后面依次连接C→E。

通过C将二氧化碳气体中的水蒸气吸收掉后，称量E反应前后质量的变化，增重的质量就是二氧化碳气体的质量。

［总结方法］总结测定气体质量的方法：根据气体的性质，设计合适的吸收剂和恰当的实验装置来进行吸收该气体，通过吸收装置前后的质量变化，利用差量法即可求得气体的质量；测定气体体积的方法：根据气体的溶解性，设计该气体通过盛满水（或不能溶解该气体、不与该气体反应的液体）的短进长出的洗气瓶，利用排液法将液体排至可量取液体体积的量器中，通过准确读取液体的体积的读数来获得气体的体积。

同时展示下列两套学生设计的实验装置（如图4和图5）：［课堂过渡］这两套装置，理论上可行，但在实际的操作过程中还会存在许多一些问题。

［演示实验］教师按照图4的实验装置演示实验，发现饱和水溶液不能滴入试剂瓶中，（原因是装置内没有足够的压强将试剂瓶的水从B导管中压出）因此，实验前可以在A导管的橡胶管处连接一根玻璃管，向装置内吹气，使B导管中充满水，然后用止水夹夹住B导管上的橡胶管，等到打开分液漏斗的开关时，也打开止水夹，液体便能顺利滴入瓶中；同时教师再引导学生认识“量筒内的水并不全是产生的氧气体积”，因为在饱和溶液滴入试剂瓶时，不仅仅有产生的氧气使水压入量筒，还有滴入的液体也会造成装置内空气压强的增大，从而把水压入量筒。

［提出问题］仔细推敲装置图5，碱石灰这样放置，它吸收的仅仅是实验过程中产生的二氧化碳气体吗？［学生回答］学生1：它还会吸收从右边进入的空气中的二氧化碳，因此要在碱石灰后面再接一个气球。

学生2：要阻止它吸收空气中的二氧化碳，我认为可以在碱石灰后面再接一个装有碱石灰的干燥管或接一个装有氢氧化钠溶液的试剂瓶等。