課內(nèi)開展研究性學(xué)習(xí)一例
--過氧化鈉與水反應(yīng)后的溶液滴加酚酞產(chǎn)生異常現(xiàn)象的探究
武漢市江夏區(qū)第一中學(xué) 劉菊萍
1. 問題情景
[師]同學(xué)們，我們學(xué)習(xí)了過氧化鈉與水的反應(yīng)，生成物是什么？
[生]生成物是NaOH和O2
[師]請大家寫出化學(xué)方程式。
（一人上黑板寫，其他同學(xué)自己練習(xí)。）
[師]往所得的溶液中滴加幾滴酚酞，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？
[生]溶液變紅。
[師]是不是這樣的呢？我們來做實(shí)驗(yàn)看看。
〔教師演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。〕
[生]溶液先變紅，后逐漸褪色。
[師]變紅后的溶液為什么會(huì)褪色呢？
（針對這一異常現(xiàn)象，引起了學(xué)生的好奇心，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)機(jī)和求知欲，各種不同的猜想紛紛涌現(xiàn)。）
2、作出猜想
通過充分的討論，學(xué)生作出如下各種猜想：
[猜想一]有可能是Na2O2變質(zhì)了
[猜想二]有可能是我們所用的試管不干凈，管壁上沾的雜質(zhì)產(chǎn)生影響，使紅色褪去;
[猜想三]我們用的水是自來水，可能是用的自來水中具有漂白性物質(zhì)，使紅色褪去;
[猜想四]也有可能是酚酞變質(zhì)了，或是酚酞中混有酸;
[猜想五]可能是過氧化鈉過量了，過氧化鈉具有氧化性，使紅色褪去;
[猜想六]可能是Na2O2少了，生成的NaOH溶液濃度太低，使酚酞不穩(wěn)定顯紅色；
[猜想七] 可能是生成的NaOH與空氣中的CO2反應(yīng)生成了Na2CO3和NaHCO3而變質(zhì)了。
[猜想八]有可能是生成的O2使紅色褪去。
[師]還有別的猜想嗎？如果想到，可以提出來。我們先來解決前面提到的猜想。
上述猜想哪些可以很快想出方法解決呢？
（學(xué)生針對問題，踴躍提出自己的見解，思維活躍）
[生]猜想一可用未開蓋的過氧化鈉來做實(shí)驗(yàn)；
[生]猜想二、三可用蒸餾水和潔凈的試管來做實(shí)驗(yàn)；
[生]也可以用未變質(zhì)的酚酞來做實(shí)驗(yàn)；
[師]酚酞溶液是實(shí)驗(yàn)室里配制好的，假如我現(xiàn)在不知道它是否變質(zhì)，怎么辦呢？
[生]可用這瓶酚酞滴幾滴到NaOH溶液中去，看其是否褪色。
[師]說得好，請你來做實(shí)驗(yàn)證明一下。
[學(xué)生實(shí)驗(yàn)]證明：酚酞未變質(zhì)。
[生]猜想五不可能，因?yàn)镹a2O2與水反應(yīng)，Na2O2肯定不足，因?yàn)樗沁^量的，而且反應(yīng)生成的是溶液，沒有固體存在。
[師]很好，說得有道理。
[師]還有剩下的幾個(gè)猜想，大家一時(shí)難以想出很好的解決方法，現(xiàn)在大家分組討論一下，設(shè)計(jì)出證明這些猜想對錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)方案。
3、設(shè)計(jì)方案
[方案六]用不同量的Na2O2作對比實(shí)驗(yàn)。
[方案七]向NaOH與溶液中滴加2滴酚酞，變紅色且較長時(shí)間不褪色，然后通入CO2氣體。
[方案八]往稀NaOH溶液中，滴加2滴酚酞，制備O2通入到溶液中。
（學(xué)生分小組進(jìn)行討論、交流，通過自我學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，獲得情感體驗(yàn)，達(dá)到學(xué)習(xí)目的和能力的增強(qiáng)。）
4、實(shí)驗(yàn)探究
主要對以上幾個(gè)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前提：
用去污粉、自來水、蒸餾水將試管洗干凈，用未開過蓋Na2O2固體，加蒸餾水反應(yīng)。
[實(shí)驗(yàn)六]往四個(gè)試管中依次加不同量的Na2O2固體，分別加2毫升蒸餾水，振蕩待反應(yīng)完全，加2滴酚酞。
現(xiàn)象：變紅，然后逐漸褪色。
[初步結(jié)論]不是Na2O2的量的多少的原因。
[實(shí)驗(yàn)七]向NaOH溶液中滴加2滴酚酞，變紅色，且較長時(shí)間不褪色，然后通入CO2氣體。
現(xiàn)象：紅色不褪去。
[初步結(jié)論]不是NaOH與CO2反應(yīng)的原因。
[實(shí)驗(yàn)八]向試管中加NaOH溶液2毫升蒸餾水，變紅，用KCLO3和MnO2混合并加熱，將產(chǎn)生的O2通入溶液中。
現(xiàn)象：溶液紅色較長時(shí)間不褪色。
[初步結(jié)論]生成的O2不影響。
[師]那么原因到底在哪兒呢？請大家繼續(xù)大膽猜想。
（學(xué)生有以上猜想被排除后，進(jìn)一步深入思考，討論交流，氣氛空前熱烈）
[猜想九]可能 Na2O2與H2O反應(yīng)的過程中產(chǎn)生了H2O2，具有漂白作用。
[猜想十]可能與NaOH的溶液濃度有關(guān)。
[師]用什么實(shí)驗(yàn)方法可以證明呢？
[方案九]1、往過氧化鈉與水反應(yīng)后所得溶液中加少許MnO2，用帶火星的木條伸入試管內(nèi)。
2、往稀NaOH溶液，滴加2滴酚酞試液，然后加入H2O2。
[方案十]向不同濃度的NaOH溶液中滴加2滴酚酞試液。
[實(shí)驗(yàn)九]1、往試管中加一小藥匙Na2O2固體，加2毫升蒸餾水，過一會(huì)兒，加少許MnO2，用帶火星的木條深入試管內(nèi)。
現(xiàn)象：又產(chǎn)生大量的氣本，且使帶火星的木條復(fù)燃。
[初步結(jié)論]證明有強(qiáng)氧化性的H2O2生成。
2、往試管中加0.01mol/L的NaOH溶液3毫升，滴加2滴酚酞試液，伙紅色且較長時(shí)間不褪色，然后加入2升H2O2，振蕩。
現(xiàn)象：紅色褪去。
[初步結(jié)論]H2O2起漂白作用。
[實(shí)驗(yàn)十]分別取兩支試管加0.01mol/L的NaOH溶液和2mol/L的NaOH溶液3毫升，滴加兩滴酚酞試液。
現(xiàn)象：稀NaOH溶液中變紅不褪色，濃NaOH溶液中顯紅色后褪去。
[初步結(jié)論]NaOH溶液濃度影響結(jié)果。
（此時(shí)學(xué)生情緒高漲，為自己的發(fā)現(xiàn)感到歡心鼓舞，為參與評價(jià)交流，并進(jìn)一步驗(yàn)證，而獲取知識(shí)后的成功而喜悅。）
5、獲得結(jié)論
（學(xué)生在討論、交流的基礎(chǔ)上獲得的共識(shí)。）
（1）酚酞在稀堿性溶液才穩(wěn)定顯紅色，在濃堿性溶液中顯紅色后又褪去；
（2）H2O2能使變紅了的酚酞溶液褪色，起漂白作用；
（3）課本中的反應(yīng)方程式：2 Na2O2+2H2O=4NaOH+O2不夠完善，同進(jìn)還發(fā)生反應(yīng)：Na2O2+2H2O=2 NaOH+ H2O2，過氧化鈉與水反應(yīng)放出的熱量使部分H2O2分解。
（4）往過氧化鈉與水反應(yīng)后的溶液中加酚酞試液變紅后又褪色，原因是反應(yīng)生成的H2O2漂白作用和所得的堿溶液較濃的原因。
6、深入探究（課外）
（1）酚酞的成分是什么？為什么酚酞試液在稀堿溶液中才穩(wěn)定顯紅色，在濃堿溶液中變紅色后又褪色？
（2）酚酞試液遇酸溶液是否不變色？
（3）過氧化鈉與水反應(yīng)后的溶液滴加紫色石蕊試液，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？