谈探究氢氧化钠性质实验的五个误区

摘要：以案例形式剖析了探究氢氧化钠性质实验中存在的认识误区，指出了问题所在，提出了相关的建议和改进措施，避免在初中化学教学中步入实验误区。倡导重视实验设计的科学性和严密性，帮助学生通过实验获得知识、理解知识和巩固知识。

关键词：氢氧化钠；性质实验；实验误区；实验探究；实验教学

文章编号：1005–6629（2016）7–0062–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

氢氧化钠是初中化学学习的一种重要物质，是碱类物质的典型代表物之一。氢氧化钠溶于水放出热量、氢氧化钠溶液显碱性、氢氧化钠能与二氧化碳反应、氢氧化钠与酸发生中和反应等都是氢氧化钠的重要性质，也是课堂教学的重点。笔者在听课调研中发现，有些教师在设计实验方案探究氢氧化钠的上述性质时，存在原理不正确、方案不科学、结论欠精准等种种问题，步入了实验探究的误区，导致学生对知识的理解产生了偏差。现将相关探究案例整理并分析如下，供同行们参考，以期得到指正。

1 探究氢氧化钠溶于水的热效应

“氢氧化钠是白色固体，易溶于水，溶解时放出热量”。这是教材对氢氧化钠物理性质的简单描述。

为了验证固体氢氧化钠溶于水放出热量这一事实，教师没有利用传统的“用温度计测量固体物质溶于水前后的温度变化”这一实验方案，而是创新性地设计了如下趣味实验方案：

向试管内倒入5mL水，先在酒精灯外焰上进行预热，再集中加热，直至试管内的水沸腾；移开试管，试管内的水停止沸腾，向刚沸腾过的水中加入些许固体氢氧化钠，观察到试管内的水重新沸腾了起来。

学生兴致勃勃地观察、饶有兴致地讨论，脸上带着惊喜。经过一番议论之后，教师最终给出了结论：水的重新沸腾是固体氢氧化钠溶于水时放出了热量所致。由于学生亲眼目睹了实验现象，便心悦诚服地接受了教师给出的结论。

“水的再次沸腾”果真如教师所说是氢氧化钠溶解放热所致吗？带着疑问，笔者进行了如下三个实验：取三支试管，分别向试管内倒入5mL蒸馏水，先在酒精灯外焰上进行预热，再集中加热，直至试管内的水沸腾；移开试管，向刚沸腾过的热水中分别加入少许氯化钠、硝酸铵、碎瓷片，均观察到试管内的水重新沸腾起来[1]。

众所周之，碎瓷片不溶于水；氯化钠溶于水时，溶液温度不会有明显变化，固体硝酸铵溶于水时吸收热量，溶液温度应该降低，但把这三种物质分别加入刚沸腾过的水中时，都观察到水重新沸腾了起来。显然，“水的重新沸腾是由固体氢氧化钠溶于水时放出热量所致”的说法有所欠缺、站不住脚。因此教师设计的实验方案是不科学的、不可取的。

事实上，给蒸馏水加热时，由于液体里缺乏形成气泡的核心，容易导致形成过热液体，过热液体是亚稳定状态。当向过热液体中加入固体时，会侵入气泡，提供了气化中心，所以会看见水重新沸腾起来。

2 探究氢氧化钠溶液与指示剂作用

氢氧化钠是一种可溶性碱，它的水溶液能与酸碱指示剂作用，使无色酚酞变红色。验证氢氧化钠溶液显碱性时，一位教师向试管内倒入少量氢氧化钠溶液，并滴入几滴酚酞，学生观察到试管里的液体瞬间由无色变为红色，但稍一振荡，红色彻底消失。学生观察到的现象与课本中描述的现象截然不同，于是该教师赶忙又连续滴入了几滴酚酞，最终观察到溶液还是无色，为了结束这一“尴尬”局面，便勉强向学生解释：实验中所用的氢氧化钠变质了，导致实验现象产生了意外。

溶液最终呈现无色，果真是由于氢氧化钠变质所致吗？其实，氢氧化钠变质后往往变成碳酸钠，碳酸钠溶液显碱性，同样可以使酚酞变红色。溶液刚上来显示红色，说明酚酞并未变质，产生意外现象的主要因素是该教师选用的氢氧化钠溶液浓度偏大[2]。事实上，使酚酞变红的碱溶液pH范围是8.2～10.0，当遇到较浓的碱溶液，酚酞的结构发生改变，因此看不到红色出现[3]。课后用pH试纸测得所用氢氧化钠溶液的pH是13，果然不在酚酞变红范围内。

3 探究氢氧化钠与二氧化碳的反应

氢氧化钠能够跟酸性氧化物（如二氧化碳、二氧化硫等）发生反应生成盐和水。为了探究NaOH溶液与CO2之间是否发生反应，教师演示了如下实验：向一个盛满二氧化碳气体的矿泉水瓶里加入少量氢氧化钠溶液，立即盖紧瓶塞，振荡，观察到矿泉水瓶变瘪，由此得出“NaOH溶液与CO2能够发生反应”这一结论。

教师明白这一结论是不确切的。实验中矿泉水瓶变瘪，不足以证明二氧化碳和氢氧化钠溶液发生了化学反应，因为二氧化碳溶解在水中也能产生类似的现象。

为了便于对比，教师又补充了一个对比实验：另取一个矿泉水瓶，倒入少量水，振荡，通过比较两个矿泉水瓶变瘪的程度不同，重新得出“NaOH溶液与CO2能够发生反应”这一结论。

事实上，该教师设计的对比实验是不完美的，是存在缺憾的。原因在于，他并没有进行变量控制，要充分证明氢氧化钠与二氧化碳之间确实发生了反应，对比实验中所使用的矿泉水瓶的材质、形状大小要相同，倒入水的体积理应与氢氧化钠溶液的体积相同。但教师恰好忽略了这一点，因此设计的对比实验方案有瑕疵，无法证明所得结论的真实性。

为证实可溶性碱与二氧化碳之间确实发生化学反应，笔者设计了以下实验：

取三个同材质、大小形状相同的均充满二氧化碳气体的软矿泉水瓶，分别向其中倒入等体积的饱和氢氧化钠溶液、饱和石灰水及水，加盖振荡同样次数，比较三者变瘪的程度，可以明显观察到A瓶变瘪程度最大，B瓶次之，C瓶变瘪程度最小。该实验不仅证明二氧化碳能够与碱溶液发生反应，还能够比较氢氧化钠、氢氧化钙与二氧化碳反应程度的不同，是由于二者的溶解能力不同所致。由此提示我们，检验二氧化碳气体时用澄清石灰水，除去二氧化碳时选择氢氧化钠溶液，这样的实验设计可谓一举多得，效果更好。

4 探究中和反应的热效应

酸与碱之间能够发生中和反应，为验证氢氧化钠与盐酸之间发生中和反应并放出热量，教师设计了以下实验方案：

室温下，取10份相同体积质量分数均为10%的NaOH溶液于10支试管中，分别滴加一定体积10%盐酸，并测定溶液温度的最高值，数据记录如下：

表中数据表明：加入盐酸的量在2～10mL之间时溶液的温度逐渐升高，说明中和反应放出热量；当加入盐酸的体积在12～20mL之间，溶液温度逐渐降低。对此，有教师仅解释为中和反应停止，不再放出热量，热量散失，导致溶液温度降低。

表中数据告诉我们：当滴加稀盐酸的体积达到10mL时，温度最高，说明此时是氢氧化钠溶液和盐酸恰好完全反应，当反应结束不再放出热量，随着稀盐酸的继续加入，盐酸不断吸收溶液的热量，导致溶液的温度逐渐降低，过量盐酸起到冷却的作用，才是使溶液的温度明显降低。

5 探究氢氧化钠的变质

氢氧化钠暴露于空气中会与空气中的二氧化碳发生反应而变质，为验证久置于空气中的NaOH固体是否变质，某教师设计了如下实验方案：

取少量固体于试管中，加适量水充分溶解，向试管中滴加几滴稀盐酸，没有观察到气泡产生，于是得出结论：该氢氧化钠固体没有变质。

实验中的固体氢氧化钠一定没有变质吗？

其实，酸、碱、盐之间发生的反应一般是复分解反应，在复分解反应中，酸碱中和反应优先反应，也就是说，当向氢氧化钠和碳酸钠的混合液中滴入稀盐酸时，首先发生中和反应：NaOH+HCl= NaCl+H2O，然后发生反应：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，最后发生反应：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。在上述实验方案中，虽然盐酸与氢氧化钠、碳酸钠都能发生反应，但是盐酸与氢氧化钠之间的中和反应优先发生，待反应完成之后，盐酸再与碳酸钠发生反应，先生成碳酸氢钠，生成的碳酸氢钠再与盐酸发生反应才产生二氧化碳气体。因此刚上来没有看到气泡产生，并不能说明固体中一定不含碳酸钠，还可能是由于盐酸用量较少所致[4]。若教师使用足量的稀盐酸进行探究，实验方案就严密了，说服力就更强了。

科学探究是学习化学的重要而有效的方式，化学实验是进行科学探究的重要途径，只有设计科学、规范、合理的实验，才能真正增强学生的实证意识，引导学生养成严谨、求实的科学态度，达到理解知识、获得知识、巩固知识之目的。

参考文献：

[1]张伟，李路路.对一则实验改进的探讨[J].中学化学教学参考，2013，（11）：72.

[2]张贤金，汪肖楠.三种物质使变红酚酞褪色机理的再探讨[J].化学教学，2009，（4）：73～75.

[3]吕秀丽.过氧化钠与水反应过程中酚酞褪色的新释疑[J].化学教学，2005，（3）：7～8.

[4]王荣桥.浅析对氢氧化钠变质问题的处理[J].中学化学教学参考，2012，（6）：54.