微项目：钠着火的扑救

李桂梅 蒋巧娟

摘  要  本教学设计以《普通高中化学课程标准（2017年版）》为指导，设计“钠着火的扑救”微项目学习，以期让学生掌握知识的同时提高能力。

关键词  微项目；高中化学；教材；钠着火的扑救；化学实验；核心素养

中图分类号：G633.8    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）07-0147-03

0  引言

自《普通高中化学课程标准（2017年版）》和高中化学新教材发布以来，微项目成为研究热点。微项目学习是在项目学习基础上发展而来的一种短小精悍的学习方式，不仅有项目学习的优势，也有项目学习所不具有的优势，非常值得尝试。新教材的面世意味着微项目学习将成为化学学习的一种重要方式。

1  教材分析

“钠着火的扑救”微项目涉及的知识有钠与水的反应、钠的氧化反应、氧化钠和过氧化钠的化学性质，核心知识是钠的氧化物的化学性质。该微项目选自人教版高中化学第三章“金属及其化合物”第二节“几种重要的金属化合物”。学生在学习这个微项目时，已经学习了钠与水的反应以及钠的氧化反应，所以要重点掌握的知识是钠的氧化物的化学性质。学习本节知识，一方面可以加深巩固钠的知识，另外一方面可以为碱金属、卤族元素及其化合物的学习奠定基础，故具有承上启下的作用。

钠的氧化物是高考的重要考点之一，经常以元素推断、鉴别及相关实验以及计算的形式出现在考题中，最常见的是根据“性质决定用途”出考题，所以基于情境对本节内容进行学习十分重要。对于氧化钠与水的反应，教材提示其和氧化钙与水的反应类似，学生对于过氧化钠比较陌生，需要设计实验验证过氧化钠与水的反应。

2  教学目标

2.1  知识目标

1）回忆钠与水的反应。

2）掌握过氧化钠的化学性质。

3）认识钠着火不能常规扑救的原因。

4）了解过氧化钠在生产生活中的应用。

2.2  素养目标

1）通过解决真实情境中钠着火正确扑救的问题，培养学生的科学态度与社会责任意识。

2）通过设计实验验证过氧化钠分别与水和二氧化碳反应，培养学生科学探究与创新意识的核心素养。

3）通过分析过氧化钠与干燥的二氧化碳反应，还是与湿润的二氧化碳反应，以及与水反应，溶液先变红后褪色的原因，培养学生的证据推理核心素养。

2.3  能力目标

1）通过分析钠着火不能常规扑救的原因，提高学生的批判性思维和问题解决能力。

2）通过小组合作设计实验验证过氧化钠分别与水和二氧化碳的反应，提高学生的协作交流能力。

3）通过对比过氧化钠的性质学习氧化钠的性质，提高学生的迁移运用和创新能力。

3  教学过程

3.1  布置微项目预习任务

1）复习灭火的方式和钠与水的反应。

2）预习钠的氧化物的性质。

3）复习常见的实验仪器的使用。

3.2  展开微项目学习

【教师】介绍火灾以及火灾造成的巨大危害和损失。

【提问】你知道哪些灭火方式？其原理分别是什么？你能详细说明吗？

【学生活动】倾听火灾造成的危害，回忆初中燃烧与灭火的相关知识，回答灭火的方式有隔绝氧气、隔绝可燃物、降低温度至着火点以下，原理都是破坏燃烧的条件。

【情境导入】播放钠着火视频并截取新闻报道视频，提问学生钠着火应该如何扑救。

【设计意图】通过提问灭火的方法，一方面回顾灭火的相关知识，另一方面为本节课要学习的非常规灭火做铺垫，造成认知冲突，促进学生的学习。接着以真实情境为依托，一方面让学生了解钠保存不当的危害，从而引导学生学习钠的正确保存，养成严谨的习惯；另一方面引入本节课的微项目主题——钠着火的扑救。

3.3  微项目任务规划

【师生活动】师生共同解读微项目，将微项目规划为四个任务。

任务一：钠与水的反应、过氧化钠与水的反应。

任务二：过氧化钠与二氧化碳的反应。

任务三：氧化钠与水和二氧化碳的反应。

任务四：氧化钠与过氧化钠的比较。

3.4  微项目方案实施

任务一：钠与水的反应、过氧化钠与水的反应

【提问】消防员用水泵灭火，为什么越喷越旺，并且还引来爆炸？

【学生活动】各小组纷纷开始讨论并得出以下原因。

【学生1】钠着火用水灭火引发爆炸的原因是未完全燃烧的钠与水反应放出大量的氢气，氢气燃烧火焰更难扑灭。

【学生2】我们认为爆炸的原因是钠与水反应产生的氢气不纯，遇到明火导致发生爆炸，就像氢气验纯一样，不纯的氢气会发出尖锐的爆鸣声。

【学生3】钠与氧气在点燃的条件下会发生反应，生成淡黄色的过氧化钠。我们猜想过氧化钠也可能与水反应，生成能够促进火势加大的产物，从而使得越喷越旺。这种产物最有可能是氧气。

【学生4】暴露在空气中的钠与氧气迅速发生反应，即我们前面学过的钠切开后表面变暗，生成氧化钠，氧化钠也与水发生反应。

【学生5】不对。通过课本上的提示，我们可以知道氧化钠与水的反应类似于氧化钙与水的反应，生成的是氢氧化钠，而氢氧化钠是强碱，不会加大燃烧。

【教师】同学们的分析很到位。综合来看，值得我们深入探究的便是过氧化钠是否会与水发生反应，生成促进火势的产物。因此，我们需要探究过氧化钠与水的反应。

【学生活动】讨论设计过氧化钠与水反应的实验装置，利用实验药品进行实验，并用带火星的火柴检验是否有氧气生成。最终确定确实有氧气生成，而氧气具有助燃性，这就是用水灭火却越喷越旺的原因。

【教师】一个反应能不能发生，要通过实验验证，而其产物是什么，更需要在推理的基础上进行严格的实验验证。

【学生活动】通过对比氧化钠与水反应生成氢氧化钠，猜想过氧化钠与水反应的另一产物也是氢氧化钠。而验证氢氧化钠的最好试剂就是无色酚酞。因此，小组分别向过氧化钠与水反应的产物中滴加酚酞试剂，却发现溶液先变红后褪色。于是，学生对这一现象展开讨论。

【学生1】溶液变红，说明是生成了显碱性的物质。通过前面的分析以及元素守恒，可以确定就是氢氧化钠。褪色的原因可能是氢氧化钠被中和了。

【学生2】可是反应中没有能中和氢氧化钠的酸

性物质啊。我们组认为可能是反应过程中生成了具有漂白性的中间产物。查阅资料可知，这种中间产物是过氧化氢，而过氧化氢具有强氧化性，强氧化性漂白了无色酚酞与氢氧化钠相遇的红色，使得溶液褪色。

【学生3】这样的话就可以解释氧气的来源了，氧气是由过氧化氢分解而来的。

【教师】那么，如何确定确实就是过氧化氢呢？

【学生活动】小组查阅资料并讨论如何检验过氧化氢。

【学生1】既然过氧化氢是中间产物，那么在反应过程中就需要确保过氧化氢存在，即需要控制温度，防止其发生分解影响检验。

【学生2】我们组通过上网查阅资料得知，能够用于检验过氧化氢并且现象明显的试剂，是酸性条件下的重铬酸盐。

【学生3】可以利用初中学过的过氧化氢制氧气，加点儿二氧化锰看是否有气泡冒出。

【教师】非常好！同学们对以前的知识掌握得不错，搜集资料的能力也很强，很具有代表性。那么，如何实施你的想法呢？

【学生活动】设计实验验证过氧化氢的存在。

任务二：过氧化钠与二氧化碳的反应

【提问】消防员用二氧化碳灭火器灭火，为什么使得火势更旺？

【学生活动】小组讨论使得火势更旺的原因。

【学生1】根据前一子任务讨论可知，火势更旺的原因是过氧化钠与水反应生成了助燃的氧气，由此我们组猜想用二氧化碳灭火器灭火，使得火势更旺的原因也可能是过氧化钠与二氧化碳反应产生了氧气。其他小组纷纷表示同意……

【教师】分析得很到位，看来同学们已经学会类比了。那么，如何验证你的猜想正确呢？

【学生活动】设计实验验证过氧化钠与二氧化碳的反应。

【结论】通过实验确定猜想正确，有氧气生成。

【追问】过氧化钠与二氧化碳反应放出的氧气，到底是二氧化碳中的水和过氧化钠反应生成的，还是二氧化碳和过氧化钠反应生成的呢？换言之，过氧化钠与湿润的二氧化碳的反应，还是与干燥的二氧化碳反应？

【学生活动】学生纷纷点头表示这个问题具有探究性，于是展开激烈讨论，最终确定的方案是在前一环节实验装置中加一个盛有浓硫酸的干燥装置。

【结论】过氧化钠只与潮湿的二氧化碳反应，反应的实质是：

先：Na2O2（淡黄色）+2H2O==2NaOH+H2O22H2O2==2H2O+O2↑

后：CO2+2NaOH==Na2CO3（白色）+H2O

【设计意图】通过提问用二氧化碳灭火使火势更旺的原因，引导学生猜测可能生成了助燃性的物质或氧气，从而实验验证过氧化钠与二氧化碳的反应。追问起到提示的作用，引导学生探究过氧化钠与二氧化碳反应的实质，即先和水反应，产物再和二氧化碳反应。

【演示】“吹气生火”魔术，并解说其原理是呼出的二氧化碳和脱脂棉中包裹的过氧化钠反应生成氧气，反应放热，使得脱脂棉燃烧起来。

【学生活动】欣赏魔术，感受化学的魅力。

【设计意图】进一步展示过氧化钠与二氧化碳的反应，加深学生的印象。另外，让学生通过实验知道魔术是假，但化学实验是真，以此让学生感受化学的魅力，感受化学实验的魅力。

【教师】通过前面两个步骤，我们发现过氧化钠与水和二氧化碳反应都生成了氧气，不仅不能灭火，反而可以使火势更旺。因此，同学们要注意不是所有的火都是可以用二氧化碳和水灭的，要具体问题具体分析。也正因为如此，过氧化钠常被用作供氧剂，如呼吸面具和潜水艇的供氧剂。

【学生活动】倾听、记忆，总结过氧化钠的性质。认知灭火要具体问题具体分析，对灭火又有了新的认识。

任务三：氧化钠与水和二氧化碳的反应

【提问】都说氧化钠和过氧化钠是孪生兄弟，既然过氧化钠能被用作供氧剂，那么氧化钠能被用作供氧剂吗？你能用实验事实予以说明吗？

【学生活动】思考氧化钠的性质，类比过氧化钠分别和水及二氧化碳的反应，写出氧化钠和水及二氧化碳的反应方程式，发现都无氧气生成，所以氧化钠不能被用作供氧剂。

【设计意图】让学生通过类比学习掌握氧化钠的化学性质，加深对过氧化钠的性质认识，从而对氧化钠和过氧化钠这对孪生兄弟的认识更加完整。

任务四：氧化钠与过氧化钠的比较

【提问】通过本节课的学习，你知道了什么？你能制作一份属于自己的关于氧化钠和过氧化钠的身份认定表吗？

【学生活动】从物理性质、化学性质以及用途等角度，总结氧化钠和过氧化钠的相关知识，在小组内评选出相对完美的身份认定表并加以完善。

3.5  微项目成果汇报

【学生活动】分小组汇报展示制作的身份认定表，并加以阐述。

【课堂总结】氧化钠和过氧化钠是钠的重要化合物，对它们性质和用途的学习能够指导学生更好地学习后面的知识。通过本微项目的学习，学生知道钠着火扑救不能用常规灭火的方法，这就告诉他们生活中遇到问题，要具体问题具体分析，面对过程中出现的异常现象，要批判性地思考并通过实践检验予以解决。

4  结束语

新课标在每个主题的教学建议模块给出“情境素材建议”，钠着火扑救属于其中之一。现在倡导素养为本的教学，而素养的培养离不开大的教学情境。“钠着火的扑救”微项目通过一起钠爆炸事件，创设钠着火的真实情境，并通过相关报道设计问题链，引发学生对钠着火扑救的思考，从而引导学生复习钠与水的反应，通过实验探究学习钠的氧化物的性质，在探究学习过程中增强综合能力，培养核心素养。

*项目来源：国家自然科学基金（21467022）；宁夏自然科学基金资助项目（NZ17048）；宁夏“化学工程与技术”国内一流学科建设项目资助（NXY-LXK2017A04）；宁夏大学西部一流大学建设项目（ZKZD2017003）；宁夏大学研究生创新实验（GIP2020015）。

作者：李桂梅、蒋巧娟，宁夏大学化学化工学院学科教学（化学）专业硕士研究生（750021）。