基于學(xué)科觀念建構(gòu)的中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

王建娣 葉靜

摘要：從促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科觀念建構(gòu)的角度對(duì)“影響鹽類水解的因素”這一內(nèi)容進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究、理論分析等方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)原理本質(zhì)的理解，發(fā)展學(xué)生的宏微觀、平衡觀、模型觀等學(xué)科觀念。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科觀念建構(gòu);影響鹽類水解的因素;教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-0546（2020）03-0060-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2020.03.017

一、問題的提出

鹽類的水解是普通高中化學(xué)反應(yīng)原理的重要組成部分，由于其內(nèi)容具有一定的抽象性，許多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到困難。然而，“鹽類的水解”的知識(shí)并不是孤立存在的，它是“化學(xué)平衡”知識(shí)的延伸與拓展，是化學(xué)學(xué)科中宏微觀、平衡觀、模型觀等學(xué)科觀念的載體與體現(xiàn)。如何在課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)的視角認(rèn)識(shí)“鹽類的水解”，形成解決問題的思路、觀點(diǎn)和方法，是一個(gè)值得探討的問題。筆者以“影響鹽類水解的因素”為例，進(jìn)行了嘗試。

二、“影響鹽類水解的因素”教學(xué)設(shè)計(jì)

1.教學(xué)背景分析

（1）設(shè)計(jì)理念分析

課堂教學(xué)要充分尊重學(xué)生在課堂中的主體地位，通過創(chuàng)設(shè)情境，科學(xué)探究，完成一系列的學(xué)習(xí)任務(wù)，以幫助學(xué)生產(chǎn)生積極的情感體驗(yàn)和正確的價(jià)值觀，培養(yǎng)探究精神，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展…，最終實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科觀念的意義建構(gòu)。

（2）教材分析

“影響鹽類水解的因素”是蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》專題三第三單元的內(nèi)容，該單元分為“鹽類的水解”和“影響鹽類水解的因素”兩部分內(nèi)容[2]。本節(jié)課從內(nèi)因和外因的角度，探討了影響鹽類水解的因素。鹽類自身的組成，是影響鹽類水解程度的內(nèi)因;鹽類的水解到達(dá)平衡狀態(tài)后，改變溫度、酸堿度、鹽溶液的濃度等外界因素，鹽類的水解平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)，這是影響鹽類水解程度的外因。本節(jié)課是對(duì)化學(xué)平衡和弱電解質(zhì)的電離平衡知識(shí)的具體應(yīng)用，是對(duì)鹽類水解原理的深化，是對(duì)沉淀溶解平衡的鋪墊。

（3）學(xué)情分析

本節(jié)課的授課對(duì)象是普通高中高二年級(jí)重點(diǎn)班的學(xué)生，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡，平衡移動(dòng)理論和弱電解質(zhì)的電離平衡等相關(guān)知識(shí)，已經(jīng)從微觀層面認(rèn)識(shí)了鹽類的水解，會(huì)判斷哪些鹽會(huì)水解，掌握了鹽類水解的離子方程式的書寫及鹽類水解對(duì)溶液酸堿性的影響。

2.教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)以上分析，將基于化學(xué)學(xué)科觀念建構(gòu)的教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為本節(jié)課的課時(shí)教學(xué)目標(biāo).主要體現(xiàn)在5個(gè)方面，具體如圖1所示。

3.教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：各因素對(duì)鹽類水解程度的影響

難點(diǎn)：鹽溶液的濃度對(duì)鹽類水解程度的影響

4.教學(xué)過程設(shè)計(jì)

（1）環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

[教師]通過化學(xué)1“鎂的提取及應(yīng)用”這一課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們知道了直接加熱MgCl2.6H30得不到MgCl3，必須在通HCl氣流氛圍中加熱才行，HCl氣流在這里起了什么作用呢？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過化學(xué)1的學(xué)習(xí)，知道在HCl氣流氛圍中加熱MgCl2.6H20才能得到MgCl2，卻不知道這樣做的原因。本節(jié)課由此問題引入，意在引起學(xué)生的好奇心，引發(fā)學(xué)生對(duì)影響鹽類水解因素的思考。

（2）環(huán)節(jié)二：探究?jī)?nèi)因?qū)}類水解程度的影響

[教師]我們已經(jīng)學(xué)過化學(xué)平衡的理論知識(shí)，影響化學(xué)平衡的因素有反應(yīng)物本身的性質(zhì)（內(nèi)因）和溫度、濃度、壓強(qiáng)（外因）等。鹽類的水解平衡也是化學(xué)平衡的一種，鹽類的水解受哪些因素的影響呢？

[學(xué)生]受鹽溶液本身的性質(zhì)（內(nèi)因）和溫度、濃度（外因）等影響。

設(shè)計(jì)意圖：回顧了所學(xué)的知識(shí)，建立了新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，明確了本節(jié)課的研究范圍，為下面內(nèi)容的學(xué)習(xí)做了鋪墊。

[教師]同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有三瓶濃度均為O.lmol.L-l的NaClO、CH3COONa、NaNO：溶液，大家先動(dòng)筆寫出這三種鹽溶液水解的離子方程式，然后預(yù)測(cè)三種同濃度的不同鹽溶液的水解程度是否相同，小組同學(xué)進(jìn)行討論并給出解釋。

[學(xué)生1]板演寫出離子方程式：

ClO-+H20=HClO+OH-

CH3COO-+H2O= CH3COOH+OH-

NO2+H20=HN02+OH-

[學(xué)生2]水解程度不同，因?yàn)檫@三種鹽的弱酸陰離子不同，不同的弱酸陰離子水解能力應(yīng)該不同。

[教師]如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證呢？

[學(xué)生]測(cè)剩余弱酸陰離子的濃度和生成的弱酸的濃度都比較困難，但知道OH-的濃度是比較容易的，所以我們可以通過分別測(cè)三種鹽溶液的pH來判斷三種弱酸陰離子水解程度的大小。

[教師]分析得很到位，請(qǐng)大家用pH計(jì)測(cè)量溶液的pH。

[學(xué)生]測(cè)量三種同濃度的不同鹽溶液的pH，并完成表1。

[學(xué)生]組成鹽的弱酸陰離子對(duì)應(yīng)的酸越弱，其水解程度越大。

設(shè)計(jì)意圖：為了驗(yàn)證自己預(yù)測(cè)的結(jié)論正確與否，在實(shí)驗(yàn)階段學(xué)生會(huì)積極高效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)快速地收集信息，避免了被動(dòng)地、盲目地做探究實(shí)驗(yàn)。此外，通過測(cè)量鹽溶液的pH，知道了同濃度的不同的弱酸陰離子的水解程度是不同的，從宏觀的角度揭示了微觀弱離子的水解規(guī)律，很好地建構(gòu)了學(xué)生的宏微觀。

設(shè)計(jì)意圖：反應(yīng)原理的學(xué)習(xí)要講“理”，不僅要知其然還要知其所以然。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生只是感性認(rèn)識(shí)了組成鹽的弱酸陰離子對(duì)應(yīng)的酸越弱，其水解程度越大，并沒有上升為理性認(rèn)識(shí)。若能從水解平衡常數(shù)的角度定量地加以解釋就能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)本質(zhì)的理解。同時(shí)，該任務(wù)驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生用水解平衡常數(shù)判斷水解程度，是對(duì)之前獲得的用化學(xué)平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進(jìn)行程度和用電離平衡常數(shù)判斷電離程度的能力的遷移與提高，有利于建構(gòu)學(xué)生的模型觀。此外，通過定量地計(jì)算水解平衡常數(shù)，將抽象的水解平衡程度量化，學(xué)生感受到了水解平衡程度是如此之小。這直觀的數(shù)據(jù)沖擊，大大加深了學(xué)生對(duì)鹽類水解程度的印象。

（3）環(huán)節(jié)三：探究外因?qū)}類水解程度的影響

[教師] FeCl3是一種優(yōu)良的凈水劑，請(qǐng)寫出FeCl3水解的離子方程式。

[學(xué)生]Fe3++3H20=Fe（ OH）3+3H+

[教師]影響鹽類水解程度的外因有哪些？

[學(xué)生]溫度，鹽溶液的濃度。

[教師]壓強(qiáng)能不能影響鹽類的水解？

[學(xué)生]不能，鹽類的水解沒有氣體參與和生成。

[教師] Fe3+水解的產(chǎn)物有H+，增加溶液中H+濃度相當(dāng)于增加生成物的濃度。酸堿度是否也會(huì)影響鹽類的水解程度呢？溫度、酸堿度會(huì)如何影響鹽類的水解程度呢？請(qǐng)同學(xué)們先獨(dú)自預(yù)測(cè)，然后小組同學(xué)進(jìn)行討論并給出實(shí)驗(yàn)方案。

[投影展示]實(shí)驗(yàn)用品：試管若干，試管夾，酒精燈，膠頭滴管若干，O.lmol·L^-1FeCl3溶液，6mo·L^-1鹽酸。

[實(shí)驗(yàn)方案]取三支試管分別加入適量等體積的O.lmol·L^-1FeCl3溶液，對(duì)第一支試管進(jìn)行加熱處理，在第二支試管中加入少量的鹽酸，把第三支試管作為對(duì)照組不作其他處理。

[演示實(shí)驗(yàn)]在A、B、C三支試管中分別加入適量等體積的O.lmol.L^-1FeCl3溶液。將A試管放在酒精燈火焰上加熱到沸騰，向B試管中加入3滴6mol·L^-1鹽酸。

[教師]觀察A、B試管中溶液的顏色，并與C試管中溶液的顏色比較。（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖2所示）

[學(xué)生]A試管中溶液顏色由棕黃色變?yōu)榧t褐色，B試管中溶液顏色由棕黃色變?yōu)辄S色，C試管中溶液顏色一直為棕黃色。

[教師]請(qǐng)根據(jù)溶液顏色變化判斷水解平衡的移動(dòng)方向。

[學(xué)生]升高溫度，F(xiàn)e3+水解平衡正向移動(dòng);增加H+濃度，F(xiàn)e3+水解平衡逆向移動(dòng)。

[教師]為什么FeCl，溶液能用于凈水？

[學(xué)生]Fe3+水解形成Fe（OH），膠體，F(xiàn)e（OH）3膠體具有吸附性。

[教師]能否結(jié)合Fe（OH）3膠體的性質(zhì)來判斷水解平衡的移動(dòng)方向？

[學(xué)生]用激光筆照射A、B、C三支試管，觀察光亮通路的明亮程度。

[演示實(shí)驗(yàn)]用激光筆垂直照射并排的A、C、B三支試管，激光筆從靠近B試管端照射。（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖3所示）

[學(xué)生]觀察到三支試管中均有一條光亮的通路且A試管中的通路最亮，B試管中的通路最暗。部分學(xué)生發(fā)出了驚訝的叫聲。小組同學(xué)進(jìn)行討論，達(dá)成一致得出結(jié)論：升高溫度，F(xiàn)e3+水解平衡正向移動(dòng);增加H+濃度，F(xiàn)e3+水解平衡逆向移動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是探究活動(dòng)非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)并運(yùn)用控制變量法給出實(shí)驗(yàn)方案，探討不同的觀測(cè)量并進(jìn)行現(xiàn)象對(duì)比，有利于發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀。鹽類水解平衡的移動(dòng)是微觀的看不見的變化過程，如何讓這抽象的過程宏觀化且可以被看到，我們需要選擇合適的觀測(cè)量。在該片段中，溶液中光亮通路的明亮程度，是一個(gè)直觀新穎的觀測(cè)量，有利于建構(gòu)學(xué)生的宏微觀。

[教師]用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

[學(xué)生]鹽類的水解是吸熱過程，升高溫度，F(xiàn)e3+的水解平衡向著吸熱的正反應(yīng)方向移動(dòng);增加H+濃度，F(xiàn)e3+的水解平衡向著H+濃度減小的逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析水解實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，有利于提高學(xué)生分析問題的能力，有利于建構(gòu)學(xué)生的平衡觀。

[教師]請(qǐng)同學(xué)們預(yù)測(cè)加水稀釋FeCl3溶液，F(xiàn)e3+的水解平衡如何移動(dòng)？

[演示實(shí)驗(yàn)]在小燒杯1中加入20mL O.lmol.L^-1FeCl3溶液;在小燒杯2中加入2mL O.lmol.L^-1FeCl3溶液，然后加水稀釋到20mL。

[教師]稀釋10倍后，溶液的顏色很淺，肉眼無法判斷平衡的移動(dòng)方向，有其他的方法嗎？

[學(xué)生1]用激光筆垂直照射兩只小燒杯中的溶液，通過光亮通路的明亮程度來判斷。

[教師]用激光筆垂直照射兩只小燒杯中的溶液，觀察到燒杯1的通路比燒杯2亮就能判斷水解平衡的移動(dòng)方向嗎？

[學(xué)生2]不能，稀釋溶液10倍之后，無論水解平衡向哪個(gè)方向移動(dòng)，F(xiàn)e（OH）3膠體的濃度一定減小，光亮程度一定減小。

[學(xué)生3]可以用pH計(jì)測(cè)量燒杯1和燒杯2中溶液的pH。

[演示實(shí)驗(yàn)]用pH計(jì)測(cè)量?jī)扇芤旱膒H，測(cè)得稀釋前pH為1.7，稀釋后pH為2.5。

[教師]假如水解平衡不移動(dòng)，稀釋10倍后溶液的pH應(yīng)該為多少？

[學(xué)生]2.7

[教師]但現(xiàn)在pH為2.5，小于2.7，這說明了什么？

[學(xué)生]這說明H+濃度小幅增大了，這是由水解平衡正向移動(dòng)引起的，加水稀釋FeCl，溶液，F(xiàn)e3+的水解平衡正向移動(dòng)。

[教師]請(qǐng)從濃度商Qc和水解平衡常數(shù)Kh相對(duì)大小的角度定量地解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

所以水解平衡正向移動(dòng)

設(shè)計(jì)意圖：鹽溶液的濃度對(duì)鹽類水解程度的影響是一個(gè)難點(diǎn)問題。不考慮水解平衡的移動(dòng)，稀釋鹽溶液n倍后，水解產(chǎn)物的濃度會(huì)相應(yīng)地減小n倍;但事實(shí)上，鹽溶液稀釋后，其水解平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)，水解產(chǎn)物的濃度還會(huì)發(fā)生小幅度地改變。最終溶液中水解產(chǎn)物的濃度，是兩者共同作用的結(jié)果。在這里選擇合適的觀測(cè)量與分析數(shù)據(jù)都有一定的難度，教師可對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)讓學(xué)生逐步突破。同時(shí)，用任務(wù)驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生用Qc和Kh相對(duì)大小的角度定量地判斷水解平衡的移動(dòng)方向，是對(duì)之前獲得的用Qc和K相對(duì)大小的角度定量地判斷化學(xué)平衡的移動(dòng)方向的能力的遷移與提高，有利于建構(gòu)學(xué)生的模型觀。

（4）環(huán)節(jié)四：回歸生產(chǎn)，實(shí)踐應(yīng)用

[教師]學(xué)習(xí)了鹽類水解的影響因素之后，請(qǐng)大家解釋課堂之初老師提出的問題：為什么直接加熱MgCl2·6H2O得不到MgCl2，必須在通入HCl氣流氛圍中加熱才行？

[學(xué)生]Mg2+是弱堿陽離子，能發(fā)生水解反應(yīng)Mg2+2H：0 =Mg（OH）2+2H+。在加熱條件下水解程度增大，并且隨著HCl氣體的揮發(fā)，水解平衡不斷正移。通人HCl氣流后，溶液中H+濃度增大，水解平衡向著H+濃度減小的逆反應(yīng)方向進(jìn)行，很好地抑制了Mg2+的水解。

設(shè)計(jì)意圖：將所學(xué)的反應(yīng)原理知識(shí)應(yīng)用于解決生產(chǎn)生活中的問題，發(fā)揮了化學(xué)知識(shí)的正面價(jià)值，促進(jìn)了學(xué)生化學(xué)價(jià)值觀的建構(gòu)。

5.教學(xué)反思

本節(jié)課以促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科觀念建構(gòu)為主旨，用生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象為引入，通過實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論并給出正確的解釋，最后用所學(xué)的知識(shí)解決生產(chǎn)生活中的問題。實(shí)踐證明：將化學(xué)學(xué)科觀念建構(gòu)的中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用于“影響鹽類水解的因素”新課不僅行得通而且有效果。但必須處理好如下問題：通過實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論后，要引導(dǎo)學(xué)生用反應(yīng)原理的知識(shí)對(duì)結(jié)論進(jìn)行解釋，加深學(xué)生對(duì)原理本質(zhì)的理解。運(yùn)用原理的知識(shí)進(jìn)行解釋不僅可以從定性的平衡移動(dòng)理論出發(fā)，還可以從定量的平衡常數(shù)的角度出發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]李珊珊，唐勁軍.基于發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)一“以海水資源的開發(fā)利用為例”[J].化學(xué)教學(xué)，2017（8）：42-46

[2]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].南京：江蘇教育出版社，2014：81-86