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基于境脉教学思想的复习课设计
——以“酸碱盐专题复习:物质的鉴别”为例

2023-03-04吴佳林

化学教与学 2023年22期
关键词:氯化钾试剂离子

吴佳林

(浙江师范大学附属芦江书院 浙江宁波 315800)

物质的鉴别是酸碱盐复习的一部分,是以物质的物理性质和化学性质为依据,利用性质产生的宏观现象对物质进行辨别。物质的鉴别可分为固态物质的鉴别和溶液中溶质成分的鉴别。通过酸、碱、盐的溶液的鉴别提高学生对化学反应的综合运用能力,促进对复分解反应条件的理解;利用离子间的特征反应进行物质的鉴别,可深化学生对化学反应本质的认识,对培育学生化学学科核心素养具有重要意义。

一、教材内容和教学现状分析

华东师大版科学教材中,酸、碱、盐的学习安排在九年级上册的三个单元中。以“常见的酸”为例,配套教参中设置的单元目标为“基于盐酸、硫酸性质的学习,认识酸的主要性质,从物质类别的视角预测常见酸的主要性质,并设计实验进行验证”,碱和盐这两单元的目标要求也大体类似,即从宏观层面认识相关类别的物质。对宁波市部分该学段的师生进行了访谈,发现学生对学习该部分内容最大的学后感就是需要背诵大量的反应现象和化学方程式,他们没有将酸、碱、盐与前面所学的“物质是由微粒构成的”联系起来,更没有形成从微观视角看待反应的意识,学生头脑中的化学知识是孤立、零散、不成体系的。

因此,在复习课帮助学生归纳、提炼酸、碱、盐在溶液中反应的本质,引导学生建立对化学学科的系统认识是尤为必要的。但根据调查,多数教师将复习课误当成习题课,希望通过大量习题来帮助学生巩固基础知识,把学生做题熟练度的上升错当成素养的提升,错失了学生发展的合适时机;还有部分教师在复习课时告知学生从离子的角度去看待化学反应,但由于缺少合适的情境、思维的提炼、方法的应用等环节,最后的课堂结果往往是学生对知识消化得很吃力,且思维提升不多,还是没有脱离死记硬背的范畴。

二、基于境脉教学思想的专题复习课——“物质的鉴别”

余文森先生说过,“情境是‘汤’,知识是‘盐’,盐只有溶入汤才好入口,知识只有融入情境才好理解和消化[1]。”境脉教学主张创设一个真实、生动的学习情境作为脉络并贯穿首尾,前后呼应,把情境脉络与活动脉络、知识脉络、素养脉络四者有机结合,以此促进核心素养的落地。基于上述理念,根据上述关于教材等文本的解读和一线教学的现状,设计了“酸碱盐专题复习:物质的鉴别”一课,并在第四届宁波市初中科学骨干教师课堂展示活动中展示,效果良好。本节课的教学目标为

1.知道物质鉴别的一般操作和依据。

2.学会利用图示的方法,展示物质鉴别的过程。

3.能基于离子的视角阐述化学变化的本质,知道离子间的特征反应。

4.能利用离子间的特征反应来鉴别物质。

5.体会到化学与农业的紧密联系,能基于化学反应进行相关分析和解释现象。

本节课围绕物质的鉴别,将整个学习过程分为5个阶段:“初次鉴别、自力更生、再次鉴别、柳暗花明、再遇难题”,按照表1教学流程展开。

表1 教学流程图

环节1 初次鉴别

[情境]春吃菠菜,健康常在。学校菜园子的菠菜又到了施肥的时候,氯化钾是一种合适的无机肥料,但小科找遍实验室,仅发现两种标签模糊的白色固体,经查阅药品清单,发现可能是氯化钾、氢氧化镁或无水硫酸铜。

[师]你有办法鉴别一下吗?讲一讲你会怎么操作。

[生]取一部分溶解。

[师]这是小科同学加水溶解后看到的现象,你能说出这两种白色固体分别是什么吗?

[生]氢氧化镁固体、无水硫酸铜。

[师]刚才鉴别过程中,我们利用了物质的哪些性质达到鉴别目的呢?

[生]物理性质,是溶解性和颜色。

[师]利用物理性质,可以完成物质的鉴别。

设计意图:以“给校园里的菠菜施肥”作为情境,既贴近学生的实际生活,又能体现化学与农业生产的紧密联系,在情境中引导学生完成物理性质的复习和利用物理性质进行鉴别,总结物质鉴别常见操作步骤:取样、添剂、观察,可以规范学生关于物质鉴别实际操作的表述。

环节2 自力更生

[情境]没有发现氯化钾,小科欲用实验室药品制备氯化钾。

[师]你能根据所学,帮小科设计一个生成氯化钾的化学反应吗?(试剂自选,用化学方程式表示在学案上)

[生]KOH+HCl==== KCl+H2O

[师]这代表了哪两大类物质能够互相反应?

[生]酸和碱能反应生成盐和水。

[师]还有吗?

[生]K2CO3+2HCl==== 2KCl+H2O+CO2↑,酸和盐反应生成新酸和新盐。

K2CO3+CaCl2== ==== 2KCl+CaCO3↓,盐和盐反应生成两种新盐。

2KOH+MgCl2== ==== Mg(OH)2↓+2KCl ,碱和盐反应生成新碱和新盐。

[师]酸、碱、盐能互相反应、反应能发生的前提条件是什么?

[生]产物中有沉淀、气体或水。

[师]氯化钾只是盐类物质的一种,想一想,还有哪些物质与酸、碱、盐反应也能产生盐类物质呢?请思考一下,画在学案上。

设计意图:复习课离不开对已有知识的回顾,用框图将酸、碱、盐等几大类物质画在黑板上,用短横线的表示形式将这些物质两两之间的化学性质呈现在黑板上,有助于快速让学生回忆起头脑中的知识,提高课堂效率。

环节3 再次鉴别

[情境]小科根据所学,利用碳酸钾溶液和稀盐酸成功制备了KCl 溶液,但施用一段时间后发现,部分菠菜叶片变黑甚至掉落。已知菠菜在酸性土壤中生长时可能会出现上述症状,而仅由KCl为溶质所形成的是中性溶液。

[师]请你猜测一下,导致该现象的原因可能是什么?

[生]可能制取KCl 时盐酸过量,导致最终溶液中含有HCl。

[师]那你有办法鉴别出这份溶液中可能存在的过量的HCl 吗?能否利用物理性质鉴别呢?如果能说说你的操作?如果不行,你打算怎么办?

[生]不能利用物理性质鉴别,要利用物质的化学性质鉴别。用碳酸钠,若产生气泡,则证明该原溶液中含有HCl。

[师]化学反应背后反映的是物质的化学性质。利用化学性质也可以鉴别物质,一般地,我们先根据物质的物理性质进行鉴别,但当难以鉴别时,我们再根据物质的化学性质进行鉴别。

[师]小科一时间没有找到紫色石蕊试液,根据HCl 的化学性质,选择了能和它反应的NaOH 溶液和AgNO3溶液。你觉得可以吗?请分析一下。

[生]NaOH 溶液和HCl 反应无明显现象。AgNO3溶液虽然能与HCl 反应且有明显现象,但原溶液中的KCl会产生干扰,导致无法判断。

[师]为什么都能产生白色沉淀呢?

[生]因为氯化钾溶液和稀盐酸中都含有氯元素。

[师]在他们的溶液中,氯元素是以什么形式存在的?

[生]氯离子。

[师]很好。酸碱盐在溶液中,常常以离子形式存在。如我们要鉴别的物质HCl,它在水溶液中就以氢离子和氯离子的形式存在。酸碱盐在溶液中反应的实质,其实是离子间的反应。如硝酸银溶液与HCl反应的实质是银离子和氯离子反应结合生成氯化银沉淀。在酸碱盐溶液的鉴别中,与其说是鉴别物质,不如说是我们在鉴别该物质中所含的某种离子,利用该种离子的特征反应,达到鉴别的目的。就像刚才同学们选择碳酸钠,其实已经默认了你想要鉴别HCl中的哪种离子?

[生]氢离子。

[师]以碳酸钠为例,它与氢离子反应的其实是哪种离子?

[生]碳酸根离子。

[师]既然是碳酸根离子与氢离子反应,那除碳酸钠外,还可以选用哪些试剂进行鉴别?

[生]碳酸钾试剂等。

[师]刚才,我们利用特征离子的反应,对物质进行了鉴别,你能总结一下,利用离子反应鉴别酸碱盐类物质的一般步骤吗?

[生]确定待检物质、选择目标离子、找到反应离子、巧配检验试剂、观察实验现象、达到检验目的。

设计意图:“过量”在化学实际操作中难以避免,借助情境,让学生观察农业现象,利用化学反应分析得出可能是HCl引起的菠菜变黑。再利用对HCl的鉴别,明确鉴别需要观察到明显的现象,层层设问,引导学生对宏观现象深入分析,能从离子的角度思考化学反应并解决化学问题。最后从课堂的特殊例子,总结利用离子间特征反应鉴别物质的一般思路。

环节4 柳暗花明

[情境]根据鉴别结果,原来的氯化钾溶液已无法使用。正当他思考之时,发现实验室桌上有四杯新配制的溶液,和四张写好还未贴的标签,上面分别写着KCl 溶液、NaOH 溶液、CuSO4溶液、MgCl2溶液(除NaOH溶液外,其他三种溶液酸碱性未知)。

[师]想一想,根据离子的特征反应步骤,如何进行鉴别。小组讨论一下,写在学案上。

[生]溶液呈蓝色的为CuSO4溶液。然后鉴别氢氧化钠溶液,选择的目标离子是其中的氢氧根离子,利用锌离子与氢氧根离子反应,选择的检验试剂是氯化锌溶液;再鉴别氯化镁溶液,选择的目标离子是其中的镁离子,利用碳酸根离子与镁离子反应,选择的检验试剂是碳酸钠溶液;最后剩下的就是氯化钾溶液。

[师]可以。其他小组跟他们一样吗?

[生]不一样。溶液呈蓝色的为CuSO4溶液。然后我们取三种溶液少许,分别滴入CuSO4溶液,鉴别出氢氧化钠溶液。再另取剩下两种溶液少许,分别滴加氢氧化钠溶液,若有白色沉淀,则是MgCl2,剩下一种就是KCl。

[师]刚才同学们提出的两种方案,大家评评看,哪一种方案更好一些?为什么?

[生]第二种。没有用其他试剂,更节省。

[师]很好。当有多种方案可供选择的时候,我们一般要从安全、环保、经济、简便等几个方面综合考虑,以选出最佳方案。而且,对于多种物质鉴别的方案表达,我们也可以利用图示的方式进行表达。

设计意图:利用离子特征反应来鉴别物质,建立科学的思维模型,小组讨论、设计方案,完成鉴别,使自己提炼出来的方法在使用中得以熟练。通过小组方案的比较,发展学生的批判精神,筛选最佳方案,最后向学生传达物质鉴别不仅能用化学方程式表达,也能用图示的方法,更加简洁直观,拓宽了学生视野。

环节5 再遇难题

[情境]鉴别出KCl 溶液后,小科已完成任务。但当他准备将烧杯中的新制的氢氧化钠溶液转移至试剂瓶中时,却发现原氢氧化钠试剂瓶瓶口有白色粉末状物质。经询问,该瓶氢氧化钠溶液已变质(与空气中的CO2反应生成Na2CO3)。

[师]你能猜想一下,瓶内溶质有几种情况吗?

[生]两种。部分变质:有Na2CO3和NaOH;完全变质:只有Na2CO3。

[师]你能设计方案鉴别一下吗?根据离子的特征反应步骤,如何进行鉴别?请小组讨论,设计出检验方案。

[生]我们通过观察离子间反应分析,很多检验氢氧根的离子也能与碳酸根离子反应,使检验受到干扰,所以先用过量氯化钡将碳酸根离子除去,然后再滴加酚酞试液,检验氢氧根离子。

[师]除了酚酞,还可以用其他试剂检验吗?

[生]可以用含镁离子的试剂、含亚铁离子的试剂,因为碳酸根已经除尽。

[师]用硫酸镁溶液,鉴别出有氢氧化钠,可以吗?

[生]不可以。无法确定白色沉淀到底是镁离子和氢氧根离子反应生成的,还是硫酸根离子和钡离子反应生成的。

[师]所以我们在确定检验离子,到选择检验试剂这一步时,还要注意,检验试剂中的其他离子不能对鉴别造成干扰。

[师]很好。今天,老师给大家带来了这瓶变质的氢氧化钠溶液,请大家以小组为单位,根据设计方案,验证一下其变质程度。

[生](实验)我们小组得到的结论是原NaOH溶液部分变质。

设计意图:如果学生所学知识没有内化为化学学科的关键能力和必备品格,教学就不能谈之为成功。本堂课的最后,设置了NaOH 变质这一经典情境来考查学生的掌握情况,通过方案设计、实验操作等内容引导学生将物质鉴别的依据、思路、方案的设计与表达、实验操作等融会贯通,尝试让学生能情境性、迁移性地调动与运用知识,实现问题解决与复杂情境的成功挑战。

三、教学反思

复习课好比是爬楼梯,以已有的知识为台阶,以课堂的情境和教师必要的引导为扶手,最后帮助学生步入更高的思维层次。当学生站在更高的层次回头看原先的概念关系、知识脉络甚至疑难问题,若能豁然开朗,就说明这堂复习课是有效的。本节课对教学素材进行了深度挖掘和处理,精心设计了以“如何鉴别氯化钾溶液”为主线的境脉式复习课课型,在大的问题情境统领下,于各个教学环节皆有小情境,在解决真实鉴别问题中,复习回顾了酸碱盐常见物质的鉴别,并分析出了反应的实质是离子反应,提炼出方法并应用。整节课以知识为脉,活动为境,层层递进。后续教学证明,学生对涉及酸碱盐溶液的物质的鉴别,已能自发地从离子的角度出发设计方案,并能从微粒的视角来审视溶液中的化学变化,对化学反应的认知水平从记忆上升到理解,甚至是“创造”,素养得到了有效提升。

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