摘要：以案例形式剖析了探究氫氧化鈉性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中存在的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，指出了問(wèn)題所在，提出了相關(guān)的建議和改進(jìn)措施，避免在初中化學(xué)教學(xué)中步入實(shí)驗(yàn)誤區(qū)。倡導(dǎo)重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)密性，幫助學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得知識(shí)、理解知識(shí)和鞏固知識(shí)。

關(guān)鍵詞：氫氧化鈉；性質(zhì)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)誤區(qū)；實(shí)驗(yàn)探究；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

文章編號(hào)：1005–6629（2016）7–0062–03 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

氫氧化鈉是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的一種重要物質(zhì)，是堿類(lèi)物質(zhì)的典型代表物之一。氫氧化鈉溶于水放出熱量、氫氧化鈉溶液顯堿性、氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)、氫氧化鈉與酸發(fā)生中和反應(yīng)等都是氫氧化鈉的重要性質(zhì)，也是課堂教學(xué)的重點(diǎn)。筆者在聽(tīng)課調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有些教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究氫氧化鈉的上述性質(zhì)時(shí)，存在原理不正確、方案不科學(xué)、結(jié)論欠精準(zhǔn)等種種問(wèn)題，步入了實(shí)驗(yàn)探究的誤區(qū)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解產(chǎn)生了偏差?，F(xiàn)將相關(guān)探究案例整理并分析如下，供同行們參考，以期得到指正。

1 探究氫氧化鈉溶于水的熱效應(yīng)

“氫氧化鈉是白色固體，易溶于水，溶解時(shí)放出熱量”。這是教材對(duì)氫氧化鈉物理性質(zhì)的簡(jiǎn)單描述。

為了驗(yàn)證固體氫氧化鈉溶于水放出熱量這一事實(shí)，教師沒(méi)有利用傳統(tǒng)的“用溫度計(jì)測(cè)量固體物質(zhì)溶于水前后的溫度變化”這一實(shí)驗(yàn)方案，而是創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了如下趣味實(shí)驗(yàn)方案：

向試管內(nèi)倒入5mL水，先在酒精燈外焰上進(jìn)行預(yù)熱，再集中加熱，直至試管內(nèi)的水沸騰；移開(kāi)試管，試管內(nèi)的水停止沸騰，向剛沸騰過(guò)的水中加入些許固體氫氧化鈉，觀(guān)察到試管內(nèi)的水重新沸騰了起來(lái)。

學(xué)生興致勃勃地觀(guān)察、饒有興致地討論，臉上帶著驚喜。經(jīng)過(guò)一番議論之后，教師最終給出了結(jié)論：水的重新沸騰是固體氫氧化鈉溶于水時(shí)放出了熱量所致。由于學(xué)生親眼目睹了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，便心悅誠(chéng)服地接受了教師給出的結(jié)論。

“水的再次沸騰”果真如教師所說(shuō)是氫氧化鈉溶解放熱所致嗎？帶著疑問(wèn)，筆者進(jìn)行了如下三個(gè)實(shí)驗(yàn)：取三支試管，分別向試管內(nèi)倒入5mL蒸餾水，先在酒精燈外焰上進(jìn)行預(yù)熱，再集中加熱，直至試管內(nèi)的水沸騰；移開(kāi)試管，向剛沸騰過(guò)的熱水中分別加入少許氯化鈉、硝酸銨、碎瓷片，均觀(guān)察到試管內(nèi)的水重新沸騰起來(lái)[1]。

眾所周之，碎瓷片不溶于水；氯化鈉溶于水時(shí)，溶液溫度不會(huì)有明顯變化，固體硝酸銨溶于水時(shí)吸收熱量，溶液溫度應(yīng)該降低，但把這三種物質(zhì)分別加入剛沸騰過(guò)的水中時(shí)，都觀(guān)察到水重新沸騰了起來(lái)。顯然，“水的重新沸騰是由固體氫氧化鈉溶于水時(shí)放出熱量所致”的說(shuō)法有所欠缺、站不住腳。因此教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是不科學(xué)的、不可取的。

事實(shí)上，給蒸餾水加熱時(shí)，由于液體里缺乏形成氣泡的核心，容易導(dǎo)致形成過(guò)熱液體，過(guò)熱液體是亞穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)向過(guò)熱液體中加入固體時(shí)，會(huì)侵入氣泡，提供了氣化中心，所以會(huì)看見(jiàn)水重新沸騰起來(lái)。

2 探究氫氧化鈉溶液與指示劑作用

氫氧化鈉是一種可溶性堿，它的水溶液能與酸堿指示劑作用，使無(wú)色酚酞變紅色。驗(yàn)證氫氧化鈉溶液顯堿性時(shí)，一位教師向試管內(nèi)倒入少量氫氧化鈉溶液，并滴入幾滴酚酞，學(xué)生觀(guān)察到試管里的液體瞬間由無(wú)色變?yōu)榧t色，但稍一振蕩，紅色徹底消失。學(xué)生觀(guān)察到的現(xiàn)象與課本中描述的現(xiàn)象截然不同，于是該教師趕忙又連續(xù)滴入了幾滴酚酞，最終觀(guān)察到溶液還是無(wú)色，為了結(jié)束這一“尷尬”局面，便勉強(qiáng)向?qū)W生解釋?zhuān)簩?shí)驗(yàn)中所用的氫氧化鈉變質(zhì)了，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生了意外。

溶液最終呈現(xiàn)無(wú)色，果真是由于氫氧化鈉變質(zhì)所致嗎？其實(shí)，氫氧化鈉變質(zhì)后往往變成碳酸鈉，碳酸鈉溶液顯堿性，同樣可以使酚酞變紅色。溶液剛上來(lái)顯示紅色，說(shuō)明酚酞并未變質(zhì)，產(chǎn)生意外現(xiàn)象的主要因素是該教師選用的氫氧化鈉溶液濃度偏大[2]。事實(shí)上，使酚酞變紅的堿溶液pH范圍是8.2～10.0，當(dāng)遇到較濃的堿溶液，酚酞的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因此看不到紅色出現(xiàn)[3]。課后用pH試紙測(cè)得所用氫氧化鈉溶液的pH是13，果然不在酚酞變紅范圍內(nèi)。

3 探究氫氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)

氫氧化鈉能夠跟酸性氧化物（如二氧化碳、二氧化硫等）發(fā)生反應(yīng)生成鹽和水。為了探究NaOH溶液與CO2之間是否發(fā)生反應(yīng)，教師演示了如下實(shí)驗(yàn)：向一個(gè)盛滿(mǎn)二氧化碳?xì)怏w的礦泉水瓶里加入少量氫氧化鈉溶液，立即蓋緊瓶塞，振蕩，觀(guān)察到礦泉水瓶變癟，由此得出“NaOH溶液與CO2能夠發(fā)生反應(yīng)”這一結(jié)論。

教師明白這一結(jié)論是不確切的。實(shí)驗(yàn)中礦泉水瓶變癟，不足以證明二氧化碳和氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)槎趸既芙庠谒幸材墚a(chǎn)生類(lèi)似的現(xiàn)象。

為了便于對(duì)比，教師又補(bǔ)充了一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：另取一個(gè)礦泉水瓶，倒入少量水，振蕩，通過(guò)比較兩個(gè)礦泉水瓶變癟的程度不同，重新得出“NaOH溶液與CO2能夠發(fā)生反應(yīng)”這一結(jié)論。

事實(shí)上，該教師設(shè)計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)是不完美的，是存在缺憾的。原因在于，他并沒(méi)有進(jìn)行變量控制，要充分證明氫氧化鈉與二氧化碳之間確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)中所使用的礦泉水瓶的材質(zhì)、形狀大小要相同，倒入水的體積理應(yīng)與氫氧化鈉溶液的體積相同。但教師恰好忽略了這一點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案有瑕疵，無(wú)法證明所得結(jié)論的真實(shí)性。

為證實(shí)可溶性堿與二氧化碳之間確實(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，筆者設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：

取三個(gè)同材質(zhì)、大小形狀相同的均充滿(mǎn)二氧化碳?xì)怏w的軟礦泉水瓶，分別向其中倒入等體積的飽和氫氧化鈉溶液、飽和石灰水及水，加蓋振蕩同樣次數(shù)，比較三者變癟的程度，可以明顯觀(guān)察到A瓶變癟程度最大，B瓶次之，C瓶變癟程度最小。該實(shí)驗(yàn)不僅證明二氧化碳能夠與堿溶液發(fā)生反應(yīng)，還能夠比較氫氧化鈉、氫氧化鈣與二氧化碳反應(yīng)程度的不同，是由于二者的溶解能力不同所致。由此提示我們，檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w時(shí)用澄清石灰水，除去二氧化碳時(shí)選擇氫氧化鈉溶液，這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可謂一舉多得，效果更好。

4 探究中和反應(yīng)的熱效應(yīng)

酸與堿之間能夠發(fā)生中和反應(yīng)，為驗(yàn)證氫氧化鈉與鹽酸之間發(fā)生中和反應(yīng)并放出熱量，教師設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：

室溫下，取10份相同體積質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為10%的NaOH溶液于10支試管中，分別滴加一定體積10%鹽酸，并測(cè)定溶液溫度的最高值，數(shù)據(jù)記錄如下：

表中數(shù)據(jù)表明：加入鹽酸的量在2～10mL之間時(shí)溶液的溫度逐漸升高，說(shuō)明中和反應(yīng)放出熱量；當(dāng)加入鹽酸的體積在12～20mL之間，溶液溫度逐漸降低。對(duì)此，有教師僅解釋為中和反應(yīng)停止，不再放出熱量，熱量散失，導(dǎo)致溶液溫度降低。

表中數(shù)據(jù)告訴我們：當(dāng)?shù)渭酉←}酸的體積達(dá)到10mL時(shí)，溫度最高，說(shuō)明此時(shí)是氫氧化鈉溶液和鹽酸恰好完全反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束不再放出熱量，隨著稀鹽酸的繼續(xù)加入，鹽酸不斷吸收溶液的熱量，導(dǎo)致溶液的溫度逐漸降低，過(guò)量鹽酸起到冷卻的作用，才是使溶液的溫度明顯降低。

5 探究氫氧化鈉的變質(zhì)

氫氧化鈉暴露于空氣中會(huì)與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)而變質(zhì)，為驗(yàn)證久置于空氣中的NaOH固體是否變質(zhì)，某教師設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

取少量固體于試管中，加適量水充分溶解，向試管中滴加幾滴稀鹽酸，沒(méi)有觀(guān)察到氣泡產(chǎn)生，于是得出結(jié)論：該氫氧化鈉固體沒(méi)有變質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)中的固體氫氧化鈉一定沒(méi)有變質(zhì)嗎？

其實(shí)，酸、堿、鹽之間發(fā)生的反應(yīng)一般是復(fù)分解反應(yīng)，在復(fù)分解反應(yīng)中，酸堿中和反應(yīng)優(yōu)先反應(yīng)，也就是說(shuō)，當(dāng)向氫氧化鈉和碳酸鈉的混合液中滴入稀鹽酸時(shí)，首先發(fā)生中和反應(yīng)：NaOH+HCl= NaCl+H2O，然后發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，最后發(fā)生反應(yīng)：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。在上述實(shí)驗(yàn)方案中，雖然鹽酸與氫氧化鈉、碳酸鈉都能發(fā)生反應(yīng)，但是鹽酸與氫氧化鈉之間的中和反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生，待反應(yīng)完成之后，鹽酸再與碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，先生成碳酸氫鈉，生成的碳酸氫鈉再與鹽酸發(fā)生反應(yīng)才產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。因此剛上來(lái)沒(méi)有看到氣泡產(chǎn)生，并不能說(shuō)明固體中一定不含碳酸鈉，還可能是由于鹽酸用量較少所致[4]。若教師使用足量的稀鹽酸進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)方案就嚴(yán)密了，說(shuō)服力就更強(qiáng)了。

科學(xué)探究是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要而有效的方式，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要途徑，只有設(shè)計(jì)科學(xué)、規(guī)范、合理的實(shí)驗(yàn)，才能真正增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，達(dá)到理解知識(shí)、獲得知識(shí)、鞏固知識(shí)之目的。

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