肖　劍

2008年江蘇高考化學(xué)科考試說(shuō)明中對(duì)中學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)和能力的要求，明確提出要學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)探究，能設(shè)計(jì)解決簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題的探究方案，能運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、閱讀資料等多種手段收集證據(jù)，能運(yùn)用比較、分類、歸納、概括等方法形成探究結(jié)論.下面用有關(guān)過(guò)氧化鈉性質(zhì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（人教版新課標(biāo)高中化學(xué)必修）的教學(xué)案例來(lái)說(shuō)明如何培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)化學(xué)問(wèn)題探究方案、形成探究結(jié)論以及應(yīng)用探究結(jié)論解決化學(xué)問(wèn)題的能力.

【案例1】 SO₂和CO₂都是弱酸的酸酐，化學(xué)性質(zhì)有很多相似之處，CO₂與Na₂O₂的反應(yīng)生成O₂.甲同學(xué)認(rèn)為SO₂與Na₂O₂的反應(yīng)也與CO₂相似，即：2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂.但乙同學(xué)認(rèn)為SO₂有還原性，Na₂O₂有強(qiáng)氧化性，應(yīng)該發(fā)生SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄的反應(yīng).請(qǐng)你幫助設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證上述觀點(diǎn)的正誤.

解析：用下圖所示裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).兩實(shí)驗(yàn)的區(qū)別在于是否有氧氣生成，因此可用檢驗(yàn)有無(wú)氧氣的方法來(lái)判斷發(fā)生什么反應(yīng).實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，在D處用一根帶火星的木條檢驗(yàn)，若復(fù)燃則證明有氧氣生成，即發(fā)生反應(yīng)2SO₂+2Na₂O₂=2Na₂SO₃+O₂；通SO₂一段時(shí)間后，取反應(yīng)后的固體少許溶于蒸餾水，加BaCl₂溶液和過(guò)量稀HCl，若有沉淀生成，證明上述反應(yīng)也有Na₂SO₄生成，即SO₂+Na₂O₂=Na₂SO₄也發(fā)生.

結(jié)論：SO₂與Na₂O₂接觸，上述兩反應(yīng)都有發(fā)生.

點(diǎn)評(píng)：檢驗(yàn)是否有O₂生成時(shí)不能用NaOH溶液除去未反應(yīng)的SO₂，因?yàn)閺娜芤褐袔С龅乃魵饽苁箮Щ鹦堑男∧緱l熄滅，不能準(zhǔn)確判斷.檢驗(yàn)Na₂SO₄生成時(shí)，不能用Ba(NO₃)₂和稀HNO₃，否則NO^-₃在酸性條件下將SO^2-₃氧化生成SO^2-₄，無(wú)法確定實(shí)驗(yàn)原理.本題注重考查學(xué)生設(shè)計(jì)問(wèn)題、思考問(wèn)題時(shí)思維的嚴(yán)密性.不但充分開(kāi)發(fā)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)功能，而且培養(yǎng)了學(xué)生的各種能力及良好的思想品質(zhì)和科學(xué)態(tài)度.

考試說(shuō)明中還明確要求學(xué)生能對(duì)探究方案、探究結(jié)論等進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，能準(zhǔn)確地表述探究結(jié)果，并應(yīng)用探究結(jié)果解決相關(guān)問(wèn)題.下面案例說(shuō)明培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和能力的重要.

【案例2】 某化學(xué)課外活動(dòng)小組為探究“干燥的二氧化碳不能與過(guò)氧化鈉反應(yīng)”以及“二氧化碳在有水存在時(shí)才能與過(guò)氧化鈉反應(yīng)”的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了如下研究方案：

(1)如上圖裝置，在干燥的試管Ⅲ中裝入Na₂O₂后，在通入CO₂之前，應(yīng)事先關(guān)閉活塞K₁和K₂，目的是___________________________.

(2)試管I內(nèi)的試劑X應(yīng)該是 時(shí)，打開(kāi)活塞K₁和K₂，通入CO₂一段時(shí)間后，將帶火星的木條插入試管Ⅱ的液面上，可觀察到帶火星的木條不能復(fù)燃，且Ⅲ內(nèi)淡黃色粉末沒(méi)有發(fā)生變化，則所得的結(jié)論是_______________.

(3)若試管I內(nèi)試劑為CO₂飽和水溶液時(shí)，其他操作同(2)，通過(guò)____________的現(xiàn)象以證明Na₂O₂與潮濕的CO₂能反應(yīng)且放出O₂.

(4)根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，寫(xiě)出(3)中反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________.