思政元素：候氏联合制碱，民族工业的脊梁。

  一、内容分析

 

钠是典型的金属元素，将其编排在第一节主要是考虑了学生的前概念：一是义务教育阶段介绍了铁等金属，学生初步接触了金属的研究方法，已经可以从金属活动性顺序入手思考金属具有的共性和个性特征；二是学生已经学习过氯化钠、碳酸钠和碳酸氢钠等钠的化合物知识，以此展开，继续深入学习碳酸钠和碳酸氢钠的性质、构建钠的单质及化合物的转化关系会比较容易；三是借助于第一章所学习的知识，让学生运用物质的分类及离子反应、氧化还原反应等反应的分类，预测、分析并学习钠单质、钠的化合物的性质，有助于学生学会从分类的视角认识丰富多彩

的物质及其变化。

考虑到无机物种类较多，知识繁杂而琐碎，不可能一—进行研究，因此教材注重引导学生建构研究思路和方法。从钠到氧化钠和过氧化钠，再到碳酸钠和碳酸氢钠，既突出了物质的分类思想，又明确了研究金属单质及其化合物的方法，即单质—氧化物—碱(初中已学过氢氧化钠，故本节没涉及)—盐。在研究时，对每一类物质都沿着物理性质、化学性质、用途的顺序展开，并有效地利用了实验手段。本节共安排了6个实验、1个探究，将钠及其化合物的学习融合在其中给学生以大量的感性认识，引导学生通过对实验现象的分析，找出规律性的知识，并依据这些规律性知识，进一步对钠及其化合物的性质作出推断和预测。如钠与水的反应，教材将其设计成探究活动，且探究的开放度较大，让学生先尝试从第一章所学习的氧化还原反应的视角进行预测，之后引导学生进行实验探究，对获取的信息进行分析、解释。在这个过程中，观察法、对比法、类比法、归纳法等各种科学方法交织运用。这类活动的目的是让学生亲历预测—实验—解释—得出结论的过程。

可以说，教材在本节以钠及其化合物的研究为载体，建构了金属及其化合物的研究模型，为学生后续学习铁及其化合物等奠定了基础。

 

 

 

  二、教学目标

 

  1. 教学目标

  (1)了解钠及其化合物的主要性质，正确书写有关的化学方程式。

  (2)以钠及其化合物知识的学习为线索，逐步形成金属及其化合物的研究思路。

  (3)在研究钠及其化合物性质的过程中，能依据研究目的设计探究方案，形成证据推理意识，培养求实、创新的良好品质。

  (4)通过学习钠及其化合物在生产和生活中的应用，感受化学的魅力，发展社会参与意识。

(5)了解与纯碱有关的化学史，感受化学工业发展中技术进步的重要性，体会建设生态文明的意义。

 

  2. 教学重点和难点

重点：钠与水的反应，碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较；钠及其化合物的研究思路和方法的建构。

  难点：钠与水反应的探究实验。

  三、教学建议

 

  1.在钠与水反应的教学中加强对实验的指导

做好钠与水反应的实验，可以加深学生对钠的性质的认识，培养学生观察、获取证据并进行分析的能力。

教学中，可首先引导学生回忆初中所学常见金属的物理性质、化学性质和金属活动性顺序等知识，之后让学生关注钠这种活泼金属。与铁、铝、铜等常见金属不同，在自然界中不存在游离 态的钠，学生从未见过钠，更谈不上了解它的性质。于是，可将实验2-1与“钠与水的反应”这一探究活动整合在一起，带领学生认识钠与水的反应，突破教学难点。教学中可设计如下问题串来启发学生根据实验现象进行推理：

  钠可以用小刀切割，说明什么?

  新切开的钠的断面有何变化?为什么?

  钠投入水中之后，处于水中的什么位置?说明什么?

  钠的状态有何变化?说明什么?

  钠如何运动?说明什么?

  滴有酚酞的溶液的颜色有何变化?说明什么?

  能否设计实验证明产生气体的成分?

对于钠与水反应的探究，教材给了非常明确的探究步骤，即预测、实验、结论，让学生在探究的过程中，按照教材的提示，观察和描述实验现象，基于实验得到的证据进行分析、推理，最 终得出结论。对于学生在实验中可能会观察到的冒烟、有火光、有气味等“异常”现象，教师要

引导学生分析其原因。

  2.运用对比的策略进行钠的化合物的教学

  钠的化合物的教学内容中，重点是氧化钠、过氧化钠，碳酸钠、碳酸氢钠的性质。教学中应尽量采用对比研究的策略。如碳酸钠和碳酸氢钠的性质可进行如下对比教学。

  引入：碳酸钠和碳酸氢钠在厨房中很常见，二者在用途上有一些共性和差异性。根据性质决定用途的思想，你能预测二者性质上的共性和差异性吗?

  探究1:比较溶解性。

引导学生完成实验2-4中的(1)(2)(3),观察实验现象，分析现象得出结论。同时给出溶解度的数据：20℃时， NaCO₃  溶解度为21.5g,NaHCO₃   溶解度为9.60 g,   让学生从量的角度认识二者的溶解性。

  探究2:比较水溶液的酸碱性。

  引导学生设计并完成实验2-4中的(4),比较溶液的酸碱性。要注意强调控制变量问题。

教师演示实验：用pH 计测定相同物质的量浓度的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液的pH 。引导学生读出数据，定量比较两种溶液的碱性强弱。这里不要涉及碱性强弱的原因分析，教师可以告诉学生这些内容将在《化学反应原理》中学习。

  探究3:比较与酸反应的差异。

  引导学生设计实验，比较Na₂CO₃ 、NaHCO₃分别与盐酸反应的差异。

教师做演示实验，利用压强传感器：①测量等物质的量浓度、等体积的碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液分别与过量稀盐酸反应所产生的CO₂ 气体的压强差异；②测量等质量的碳酸钠、碳酸氢钠固体分别与过量稀盐酸反应所产生的CO₂ 气体的压强差异。

  进一步引导学生分析两组实验现象产生差异的原因。

总结：根据组成、结构决定性质的观念，引导学生从物质的类别、组成的微粒等角度分析Na₂CO₃ 与NaHCO₃ 性质的共性和差异性。

应用1:利用两种物质的共性和差异性可以对二者进行鉴别，或实现二者的转化。引导学生完成实验2-5,讲解两物质间的转化。

应用2:解答实际问题。①制作面包类食品时，常用碳酸氢钠和固体酸性材料做成的膨松剂，这种膨松剂在接触水时会产生气体，烘焙时会产生更多气体，使面包更为松软。②厨房去油污，为什么建议使用Na2CO₃ 而不用NaHCO₃?③治疗胃酸过多的药物为什么选用NaHCO₃  而不用Na₂CO₃?

氧化钠和过氧化钠组成相似，都属于金属氧化物，但物理性质、化学性质差异很大，教学时也可采用对比的策略，便于学生从物质类别、结构的角度理解物质的性质，建立结构决定性质、性质决定用途的辩证思想。

 

  3.从纯碱的生产历史切入，设计碳酸钠和碳酸氢钠的教学

教材“科学史话”“研究与实践”两个栏目中都提到侯德榜和侯氏制碱法，教学中可抓住化学史这一线索组织碳酸钠和碳酸氢钠内容，向学生渗透“科学态度与社会责任”核心素养教育。

(1)“研究与实践”栏目的目的是让学生通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，体会建设生态文明的意义。在具体实施过程中，可提前布置任务：①查阅资料，了解三种制碱法；②比较三种制碱法的差别，特别是后一种方法与前一种方法相比的优越性；③对于学有余力的学生，教师可引导其适当关注反应原理，在教师的带领下进行实验模拟，分析得到碳酸氢钠的原因；④从生态文明的角度，评价侯德榜制碱法的意义。可让学生将查阅资料获取的内容制作成科技小报、课件、小论文等。

(2)课堂上让学生阅读“科学史话”,提炼关键词“侯氏制碱法”“索尔维法”“高度评价”提出问题：为什么“侯氏制碱法”会得到高度评价呢?学生可以在课堂上展示已制作好的课件，小论文等成果，向全班介绍，宣扬侯德榜先生的重大贡献和爱国主义精神，进一步认识化学对创

造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献。

  (3)提出问题：碳酸钠到底有何用途呢?从化学的角度看，它有哪些性质呢?以此展开对碳酸钠和碳酸氢钠性质的研究。

  4.注重钠及其化合物的研究方法和思路的建构

本节是学生第一次系统学习以元素为核心的无机化合物知识。因此，帮助学生建构研究金属及其化合物的方法和思路就显得尤为重要，它会对继续学习氯、铁、硫、氮及其化合物等知识起到引领作用。教学中要突出方法和思路的重要性。

  第一，从原子结构出发，根据原子最外电子层只有1个电子的结构特征，预测钠可能具有的化学性质。

第二，根据前面的预测研究钠单质的物理性质、化学性质和保存方法，在实验、探究的过 程中，运用对比、类比等方法，得出钠的保存和钠着火后灭火的方法，从而形成对钠单质的完整的认识。

第三，对于钠的氧化物，类比初中学习过的氧化钙的知识研究氧化钠的性质；将氧化钠和过 氧化钠进行对比教学，引导学生认识这两种氧化物的区别和联系。由性质入手，得出过氧化钠的用途。

第四，关于钠盐，重点学习碳酸钠和碳酸氢钠。由用途出发，引入研究的问题，对比学 习两种物质之后分别得出它们的性质，最终结合性质解释生活中关于碳酸钠和碳酸氢钠用途的问题。

  最后，让学生回顾钠及其化合物的研究思路，引导学生提炼出以下几个方面。

  (1)形成研究思路

  (2)归纳重点物质的性质

  可让学生围绕物理性质、化学性质等研究内容，选择钠、过氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种，列表进行总结归纳。

  (3)构建转化关系

  让学生尝试设计钠及其化合物的转化线索，如下图所示，并围绕转化关系书写相应的化学方程式，以此促使学生建构金属及其化合物的研究模型，为后续学习奠定基础。

  四、栏目使用建议

 

  1. 实 验

  【实验2-1】

切开金属钠之前，要先观察钠的表面，以便切后进行比较。切割金属钠要在玻璃片上进行。切口处可观察到银白色光泽，暴露在空气中很快变暗，这是因为钠迅速被空气中的氧气氧化而生成了氧化钠。这一实验不仅说明钠具有金属光泽，还说明钠质软。

  实验现象：取出的金属钠表面有一灰黄色层，切开后的切口处露出银白色光泽；切口在空气中迅速变暗。

  观察钠的金属光泽还可以用以下方法。

(1)取两支口径不同而长短适当的试管，一支试管较小，可以紧密地放到另一只试管里而 不留下较多空隙。先在口径较大的试管里注入1mL 洁净的煤油，取一小块(黄豆大小)金属钠，切去表面已经发生变化的部分，露出金属光泽，放入盛有煤油的试管里。在试管底部缓缓加热， 等钠熔化后，插入口径较小的试管，把钠挤压在两个试管之间，形成薄层，此时，钠的颜色和光泽可以清楚地显现出来。然后在两支试管口间的缝隙涂上石蜡，以隔绝空气。这样可使钠的金属光泽在较长的时间内不消失。

(2)选取一根管壁较薄的玻璃管，用布包裹着玻璃管，像使用钻孔器一样，将其慢慢地钻入大的钠块里。玻璃管中将填有一段银白色的金属钠。用玻璃棒把钠推到管的中央，然后用蜡封好玻璃管的两端，以使样品可以长期保存和使用。

  【实验2-2】

  选择干净的坩埚，先对其进行加热，之后放入切去表面氧化层的金属钠，待钠开始燃烧后，立即撤掉酒精灯。实验时请注意安全，提醒学生不要近距离俯视坩埚。

此实验也可在干净的石棉网上或蒸发皿里进行。在火焰上方罩一个干燥的小烧杯，则可观察 到烧杯壁上附着淡黄色固体。

  【实验2-3】

  由于反应剧烈，故过氧化钠的用量不宜过多。将带火星的木条伸入到氧气浓度较大的试管中部，可观察到木条迅速复燃。

  实验现象：滴入水后有大量气泡产生，生成的气体使带火星的木条复燃；试管外壁发热；pH试纸变蓝。

  【实验2-4】

此实验的目的是从外观、在水中的溶解性、水溶液的酸碱性等几个方面比较碳酸钠和碳酸氢 钠的性质。

  

  对于碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液为什么显碱性，碱性的强弱为什么会不同，可以让学生自己查阅资料解决。

  【实验2-5】

  在这个实验中，分别加热碳酸钠和碳酸氢钠，目的是让学生了解碳酸钠比较稳定，在这样的实验条件下不会分解，而碳酸氢钠则容易分解。

碳酸钠的熔点是851℃,当超过熔点时碳酸钠才稍稍分解。而碳酸氢钠超过100℃即开始分解，温度升高，分解加快。从图2-1可知，在170~180℃,约经过35min,  碳酸氢钠即全部分解为碳酸钠

  实验现象：加热碳酸钠，澄清石灰水不变浑浊；加热碳酸氢钠，试管口有小液滴出现，澄清石灰水变浑浊。

  【实验2-6】

  (1)因酒精灯火焰略带黄色，因此本实验中火源最好用酒精喷灯或煤气灯，它们的火焰无色。

(2)做焰色试验前，铂丝(或纯净的铁丝)应灼烧到无色。也可以先用盐酸清洗，再灼烧至无色。实验时，溶液的浓度大一些效果会较好，或者用铂丝蘸一些蒸馏水后再蘸一些盐的粉末， 然后进行灼烧，这样效果更明显。实验完毕，要把铂丝放在盐酸里浸泡2~3 min,  再用蒸馏水洗净，使它清洁无垢，便于保存。

(3)做钾元素的焰色试验时，要透过蓝色钴玻璃片进行观察。蓝色钴玻璃能吸收黄光，排除钠的化合物的焰色干扰。该实验也可以采用如下改进的实验方案。

  方案1:配制金属盐溶液，装入喷雾器向火焰处喷射。

方案2:将粉笔先吸足酒精，然后蘸金属化合物粉末(或金属化合物的溶液),在火焰上进行焰色试验。

 

  2.探 究

 【探究】钠与水的反应

此探究活动的目的有三：一是让学生获取实验证据，通过对实验现象的观察与分析，了解钠与水反应的生成物；二是让学生学会运用第一章中氧化还原反应的原理、初中阶段学习的质量守恒定律，预测钠与水反应的生成物；三是进一步深化学生对于科学探究方法和步骤的认识和理解。

该探究可由学生完成，但在操作时，烧杯口应该盖一塑料片或者玻璃片，以防止反应时钠块 或液体飞溅而伤人。应提示学生观察反应时钠所处的位置、形态、运动、大小的变化，周围水雾的产生和发出的声音，以及滴有酚酞的溶液的颜色变化。

  可以补充对气体生成物的收集和检验的实验。

实验现象：钠浮在水面，熔成光亮的小球，在水面上迅速游动；钠球周围有水雾出现，有时可能有火花或伴有爆鸣声；钠球在反应中逐渐变小，最后消失；滴有酚酞的溶液变成红色。

 

3. 思考与讨论

  本活动的目的是运用类比的方法，让学生通过类比氧化钙，完成对氧化钠的学习；进而由氧化钠入手，引出对过氧化钠的研究，让学生关注氧化钠与过氧化钠性质的差异。

  (1)氧化钠是白色固体，过氧化钠是淡黄色固体。

  (2)氧化钠与水反应的化学方程式是：Na₂O+H₂O=2NaOH