“未知溶液的離子鑒別”教學(xué)設(shè)計(jì)

曾瑤

摘要：以“未知溶液的離子鑒別”為例，探討如何通過“從做中學(xué)”的實(shí)驗(yàn)探究手段構(gòu)建及鞏固《化學(xué)1》中的核心觀念“微粒觀”和“分類觀”。通過設(shè)計(jì)半開放式實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在自主探究中構(gòu)建核心觀念，并發(fā)展自己的能力，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。

關(guān)鍵詞：微粒觀；分類觀；離子鑒別；半開放式實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)：1008-0546（2017）04-0070-04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.024

一、指導(dǎo)思想與理論依據(jù)

杜威的“從做中學(xué)”的教學(xué)理論，提供了一種構(gòu)建化學(xué)核心觀念的方法?！皬淖鲋袑W(xué)”也就是“從活動(dòng)中學(xué)”“從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)”，它使得知識(shí)的獲得與活動(dòng)聯(lián)系了起來，學(xué)習(xí)者能從那些真正有教育意義和有興趣的活動(dòng)中學(xué)習(xí)，從而有助于學(xué)習(xí)者的成長和發(fā)展。

在化學(xué)學(xué)科中，這種活動(dòng)就是實(shí)驗(yàn)探究，因此“從做中學(xué)”就是“從實(shí)驗(yàn)中學(xué)”，以實(shí)驗(yàn)探究的方式來構(gòu)建和落實(shí)核心觀念。本課就是以實(shí)驗(yàn)“未知溶液的離子鑒別”為載體，通過實(shí)驗(yàn)探究來構(gòu)建和落實(shí)“分類觀”和“微粒觀”。在本實(shí)驗(yàn)探究中，首先由教師提出問題“如何鑒別未知溶液中的陰陽離子”并提供試劑，學(xué)生明確問題并設(shè)計(jì)方案，接著通過共同討論進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，并通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證方案是否可行、是否能夠解決問題，最后進(jìn)行歸納總結(jié)，得到“未知溶液的離子鑒別”的一般規(guī)律。這就是著名的“從做中學(xué)”的五步教學(xué)法，讓學(xué)生從半開放式實(shí)驗(yàn)中建立起“分類觀”和“微粒觀”。為了進(jìn)一步鞏固和落實(shí)這兩個(gè)核心觀念，本課最后設(shè)計(jì)了“未知固體的組成推斷”的練習(xí)。通過這種“從做中學(xué)”的方式，教學(xué)不再是簡單地注入知識(shí)，而是運(yùn)用一種最有效的方法，引導(dǎo)學(xué)生在自主探究中構(gòu)建核心觀念，并發(fā)展自己的能力，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。

二、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生情況分析

授課內(nèi)容為人教版《化學(xué)1》復(fù)習(xí)課“未知溶液的離子鑒別”，共2課時(shí)，授課時(shí)間安排在學(xué)習(xí)完必修1所有課程之后。

離子反應(yīng)是整個(gè)高中階段的一個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，貫穿、延伸于中學(xué)化學(xué)元素化合物學(xué)習(xí)的始終。在人教版《化學(xué)1》中的第二章第二節(jié)引入離子反應(yīng)，學(xué)生通過宏觀反應(yīng)現(xiàn)象開始認(rèn)識(shí)“微?！奔捌湎嗷プ饔?，從而建立起“微粒觀”，有了離子的概念，并學(xué)會(huì)離子反應(yīng)方程式的書寫。在第三章和第四章金屬和非金屬化合物的學(xué)習(xí)中，學(xué)生了解常見陰陽離子的鑒別方法和具備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能。然而由于高一學(xué)生接觸離子反應(yīng)的時(shí)間較短，沒有形成系統(tǒng)的微粒觀，不能從微粒的角度全面理解物質(zhì)性質(zhì)，不能從離子的角度看待問題、分析問題和解決問題。

本課作為必修1的復(fù)習(xí)課，在學(xué)生已建立的離子反應(yīng)基礎(chǔ)上，首先以“未知溶液的離子鑒別”為載體，以學(xué)生自主探究為手段，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，應(yīng)用“分類觀”和“微粒觀”，解決未知溶液的離子鑒別的現(xiàn)實(shí)問題，幫助學(xué)生建立未知溶液的離子鑒別的一般程序和思路。第二部分則加大難度到“未知固體的組成推斷”，進(jìn)一步鞏固并加深對(duì)“微粒觀”和“分類觀”的認(rèn)識(shí)，從而在理解的基礎(chǔ)上深化對(duì)離子的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生解決問題的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生有效進(jìn)行整個(gè)高中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)，具有承前啟后的作用。

三、教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)與技能：了解溶液中常見陰陽離子的種類及鑒別方法；學(xué)會(huì)常見離子檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)技能。

（2）過程與方法：通過方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和歸納總結(jié)的過程學(xué)習(xí)離子鑒別的基本思路；培養(yǎng)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，判斷溶液中離子是否存在的能力。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)分類觀在離子鑒別中的應(yīng)用；體會(huì)實(shí)驗(yàn)是研究物質(zhì)的重要方法；體會(huì)小組合作的學(xué)習(xí)方式在化學(xué)課程的重要意義，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

（1）教學(xué)重點(diǎn)：溶液中常見陰陽離子的鑒別方法，未知溶液的離子鑒別一般思路。

（2）教學(xué)難點(diǎn)：分類觀在離子鑒別中的應(yīng)用，未知固體分子式的推斷。

五、教學(xué)過程

1. 整體思路設(shè)計(jì)（圖1）

2. 教學(xué)活動(dòng)的具體實(shí)施

（1）課前預(yù)習(xí)，布置任務(wù)

[任務(wù)1]PPT展示以下內(nèi)容：

實(shí)驗(yàn)名稱：未知溶液的離子鑒別

實(shí)驗(yàn)提供藥品：一未知無色溶液25mL：含有兩種陽離子和兩種陰離子，溶液中離子濃度均大于0.1mol/L；（不考慮H+及OH-）。

稀溶液各25mL：HCl，H2SO4，HNO3，NaOH，Na2CO3，KSCN，AgNO3，BaCl2，pH試紙及實(shí)驗(yàn)室常見儀器。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中用流程圖表示鑒別步驟。

實(shí)驗(yàn)完成目標(biāo)：通過所提供試劑，將未知溶液的離子鑒別出來，并填在給定表格里。

已知：2Al3++3CO32-+3H2O[=]2Al（OH）3↓+3CO2↑

[學(xué)生]以小組為單位，自主討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并于課前提交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告。

[設(shè)計(jì)意圖] 學(xué)生已學(xué)習(xí)過常見金屬及非金屬的性質(zhì)，可據(jù)此完成初步的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。

（2）提出問題，引入新課

[引入]在上幾周的課程中，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了金屬以及非金屬的性質(zhì)，而在水溶液中，這些金屬以及非金屬元素主要是以離子形式存在。為了檢驗(yàn)是否掌握，現(xiàn)提供常見試劑和儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)將溶液中的兩種陰陽離子分別鑒別出來。

[設(shè)計(jì)意圖]結(jié)合學(xué)生學(xué)過的金屬與非金屬性質(zhì)和離子反應(yīng)，提出一個(gè)實(shí)際問題，引入新課。

[任務(wù)2]這是某一組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，每組對(duì)照自己的設(shè)計(jì)，討論一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，并指出這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。

[展示設(shè)計(jì)方案]PPT展示以下內(nèi)容：

[學(xué)生]觀察，思考，分組討論，在方案上標(biāo)記，總結(jié)，匯報(bào)。

[設(shè)計(jì)意圖]以一個(gè)小組設(shè)計(jì)方案為例，引導(dǎo)學(xué)生找出方案的優(yōu)點(diǎn)，存在的錯(cuò)誤（現(xiàn)象結(jié)論不匹配，試劑滴加順序錯(cuò)誤，重要離子的遺漏等），得到一個(gè)初步可行的方案。

[學(xué)生]思考，小組討論，回答問題。

[追問]提問取試劑時(shí)量的多少，反應(yīng)容器選用試管還是燒杯。

[講解]無明顯現(xiàn)象也是一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從無明顯現(xiàn)象雖然不能推斷出溶液中含有什么離子，但有時(shí)候可以推測出一定不含某些離子。因此實(shí)驗(yàn)記錄時(shí)，不能忽視對(duì)無明顯現(xiàn)象的記錄和分析。

[設(shè)計(jì)意圖]強(qiáng)調(diào)對(duì)定性試管實(shí)驗(yàn)量的概念，以及對(duì)無明顯現(xiàn)象的記錄及分析。

（3）學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)

[任務(wù)3]小組改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

[學(xué)生]思考，分組討論，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的修改。

[教師]巡視，適當(dāng)幫助學(xué)生進(jìn)行方案修改。

[設(shè)計(jì)意圖]根據(jù)討論的結(jié)果，對(duì)本組方案進(jìn)行改進(jìn)，保證方案的可行性。巡視時(shí)重點(diǎn)留意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)較薄弱的小組，適當(dāng)引導(dǎo)幫助修改方案。

[引導(dǎo)]實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否可行的唯一標(biāo)準(zhǔn)，下面我們就通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下。

[任務(wù)4]學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

[學(xué)生]動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，上傳實(shí)驗(yàn)記錄至在線文檔，鑒別結(jié)果登記在黑板。

[教師]巡視學(xué)生實(shí)驗(yàn)，確保學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程規(guī)范操作，督促及時(shí)做好實(shí)驗(yàn)記錄。

[設(shè)計(jì)意圖] 利用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)方案是否可行，觀察NaOH從少量到過量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的異同，體會(huì)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)學(xué)習(xí)中的作用。

[公布結(jié)果] 此無色溶液中存在的四種離子為Al3+、NH4+、SO42-和Cl-。

[引導(dǎo)]實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤的小組，結(jié)合在線文檔中的實(shí)驗(yàn)記錄，引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因。

[設(shè)計(jì)意圖]根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)小組完成情況，對(duì)鑒別結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤的小組通過查看實(shí)驗(yàn)記錄，引導(dǎo)學(xué)生自己分析出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因。

（4）總結(jié)離子鑒別思路

[引導(dǎo)] 現(xiàn)在我們來總結(jié)一下未知溶液的離子鑒別的思路。對(duì)未知溶液進(jìn)行分析，從性質(zhì)入手，可以分為哪兩類？

[學(xué)生]物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

[提問]對(duì)于物理性質(zhì)，可以觀察溶液的顏色，判斷出哪些離子的存在？

[學(xué)生]Fe3+，F(xiàn)e2+ 和Cu2+。

[設(shè)計(jì)意圖]引導(dǎo)學(xué)生對(duì)未知溶液進(jìn)行分類，先從物理性質(zhì)入手，通過顏色判斷Fe3+，F(xiàn)e2+ 和Cu2+ 的存在。

[引導(dǎo)]為了便于鑒別，可以把溶液中的離子分成兩類，分別是什么？

[學(xué)生]陽離子和陰離子。

[設(shè)計(jì)意圖]通過分類觀，對(duì)溶液的離子進(jìn)行陰陽離子分類后再逐一鑒別。

[引導(dǎo)]對(duì)于陽離子，第一步總是先把有特殊顏色反應(yīng)的離子先鑒別出來。這種特殊的陽離子是什么？鑒別需要滴加的是？

[學(xué)生]Fe3+，用KSCN溶液鑒別。

[提問] 另外還有兩種陽離子無法通過滴加試劑產(chǎn)生沉淀，但有一種特殊的方法來鑒別，這種方法是什么？

[學(xué)生]焰色反應(yīng)來鑒別Na+和K+。

[講解]對(duì)于其他陽離子，沒有特殊的顏色反應(yīng)，我們只能通過出現(xiàn)沉淀和氣體的現(xiàn)象來鑒定。通常我們將滴加試劑分成酸、堿、鹽三類，依次滴加，根據(jù)現(xiàn)象具體判斷。

[提問]常見的酸有哪些？能鑒別出哪些離子？

[回答]可以用鹽酸來鑒別Ag+，H2SO4來鑒別Ba2+。

[提問]常見的堿呢？滴加之后有可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？證明有哪些離子？

[學(xué)生]NaOH溶液，先產(chǎn)生白色沉淀后消失的是 Al3+，白色沉淀不消失的是Mg2+，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色是Fe2+，加熱后使?jié)駶櫟氖铮╬H）試紙變藍(lán)的是NH4+。

[講解]鑒別Al3+注意滴加NaOH溶液從少量到過量；鑒別NH4+離子一定要加熱，pH試紙需潤濕。

[提問]還有一種常見的鹽能很快鑒別一種常見的陽離子，這種鹽和對(duì)應(yīng)的陽離子是什么？

[學(xué)生]用Na2CO3溶液鑒別Ca2+。

[設(shè)計(jì)意圖]通過分類觀，將滴加試劑分為酸、堿、鹽三類，再根據(jù)現(xiàn)象依次鑒別。

[提問]對(duì)于陰離子，常見的陰離子都有相應(yīng)的試劑和對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象可以鑒別，比如Cl-，如何鑒別？

[學(xué)生]用HNO3酸化的AgNO3溶液可以鑒別Cl-。

[提問]最后，可以通過先加BaCl2溶液，再滴加稀鹽酸將其他常見的陰離子都鑒別出來，可能出現(xiàn)哪些現(xiàn)象，說明有哪些離子存在？

[學(xué)生]先滴加BaCl2溶液再滴加稀鹽酸，白色沉淀不消失的是SO42-，白色沉淀消失，產(chǎn)色無色氣味的是CO32-，有刺激性氣味的氣體的是SO32-，有臭雞蛋氣味的是S2-。

[設(shè)計(jì)意圖]常見陰離子種類較少，并基本可以通過對(duì)應(yīng)的試劑一一鑒別，直接引導(dǎo)學(xué)生對(duì)常見的陰離子歸納，逐一進(jìn)行鑒別。

[總結(jié)]未知溶液的離子鑒別是從溶液可能含有的離子出發(fā)，對(duì)離子進(jìn)行分類，再選擇相應(yīng)的試劑根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來判斷是否存在該離子。

（5）重新設(shè)計(jì)方案，加深理解

[任務(wù)5]根據(jù)未知溶液的離子鑒別思路，重新設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案，并寫出對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，判斷溶液中的陰陽離子。

[講解]重新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案只需要四步實(shí)驗(yàn)，依次滴加KSCN、NaOH溶液并加熱、AgNO3溶液和稀硝酸、BaCl2溶液和稀鹽酸，就可以將溶液中的四種離子鑒別出來，相比于學(xué)生最初的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，思路清晰，方法簡單。

[設(shè)計(jì)意圖]讓學(xué)生重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)比最初的方案，體會(huì)剛總結(jié)的離子鑒別思路的簡明高效。

[總結(jié)]未知溶液的離子鑒別，不是根據(jù)提供的試劑進(jìn)行隨機(jī)滴加，根據(jù)現(xiàn)象來判斷離子種類；而是需要根據(jù)溶液中可能存在的離子先進(jìn)行分類，并選擇對(duì)應(yīng)的試劑，根據(jù)現(xiàn)象來進(jìn)行判斷。

[設(shè)計(jì)意圖]再次總結(jié)升華離子鑒別的思路，強(qiáng)調(diào)分類觀的思想。

（6）鞏固練習(xí)，提高拓展對(duì)未知固體的鑒別

[任務(wù)6]現(xiàn)有一淺綠色固體，為無機(jī)復(fù)鹽。已知復(fù)鹽是由兩種金屬離子（或銨根離子）和一種酸根離子構(gòu)成的鹽。請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室常見試劑及儀器設(shè)計(jì)方案檢驗(yàn)該無機(jī)復(fù)鹽離子的組成。

[學(xué)生]小組討論，設(shè)計(jì)方案。

[提示]對(duì)于固體，一定要先溶解成溶液再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

[設(shè)計(jì)意圖]學(xué)生再次體會(huì)離子鑒定流程圖的思路，鞏固并提高難度。

[任務(wù)7]已知該復(fù)鹽的摩爾質(zhì)量為392 g/mol，含有6個(gè)結(jié)晶水，下圖是某同學(xué)對(duì)該復(fù)鹽進(jìn)行檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象。請(qǐng)推測該復(fù)鹽的化學(xué)式。

[學(xué)生]復(fù)鹽化學(xué)式是（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O。

[設(shè)計(jì)意圖]引入具體實(shí)例，再次讓學(xué)生體會(huì)離子鑒別的流程。加大難度，將離子鑒別推廣到固體化學(xué)式的測定，小結(jié)本課內(nèi)容，及時(shí)鞏固加深印象。

3. 板書設(shè)計(jì)

六、教學(xué)反思

1. “從做中學(xué)”落實(shí)核心觀念

離子反應(yīng)是人教版必修1中的經(jīng)典內(nèi)容，教學(xué)資源較多，然而大多教學(xué)設(shè)計(jì)存在的主要問題是強(qiáng)調(diào)離子反應(yīng)的書寫、條件等知識(shí)點(diǎn)，而忽略了讓學(xué)生從離子這一微觀角度來認(rèn)識(shí)物質(zhì)，用離子反應(yīng)解決實(shí)際問題的能力的培養(yǎng)。在本教學(xué)設(shè)計(jì)中，以“未知溶液的離子鑒別”為載體，以半開放式實(shí)驗(yàn)探究為手段，以七個(gè)任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使學(xué)生主動(dòng)進(jìn)入分析問題和解決問題的活動(dòng)中。學(xué)生從課前主要關(guān)注單純物質(zhì)的性質(zhì)，到設(shè)計(jì)最初方案時(shí)開始關(guān)注離子的性質(zhì)，通過實(shí)驗(yàn)探究經(jīng)歷離子鑒別的過程，最終鞏固總結(jié)，能夠從“分類觀”和“微粒觀”的角度理解未知溶液的離子種類并掌握離子鑒別的一般流程，從而對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)從感性上升為理性。

2.“從做中學(xué)”學(xué)生收獲頗豐

課后調(diào)查問卷表明學(xué)生“從做中學(xué)”收獲很大，完成了本課的三維目標(biāo)。學(xué)生寫到“通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)鍛煉了分析問題的能力，通過實(shí)驗(yàn)操作復(fù)習(xí)和掌握很多離子的性質(zhì)，幫助記住很多離子反應(yīng)方程式?！薄胺治瞿芰ψ儚?qiáng)，考慮問題更全面?！薄皩W(xué)習(xí)了分類的方法對(duì)未知溶液進(jìn)行鑒別，相比課前自己設(shè)計(jì)的方案中胡亂滴加試劑，更有邏輯更高效率?！?/p>

通過“從做中學(xué)”這種自主探究的方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，整個(gè)教學(xué)中通過“做”的過程，促進(jìn)“思”的升華，最終完成對(duì)“學(xué)”的積累，達(dá)到鞏固落實(shí)“分類觀”和“微粒觀”的目的，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

參考文獻(xiàn)

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