基于學科觀念建構的中學化學教學設計

王建娣 葉靜

摘要：從促進學生化學學科觀念建構的角度對“影響鹽類水解的因素”這一內(nèi)容進行了教學設計和實踐，引導學生通過實驗探究、理論分析等方法進行學習，加深學生對原理本質(zhì)的理解，發(fā)展學生的宏微觀、平衡觀、模型觀等學科觀念。

關鍵詞：化學學科觀念建構;影響鹽類水解的因素;教學設計

文章編號：1008-0546（2020）03-0060-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：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反應原理的重要組成部分，由于其內(nèi)容具有一定的抽象性，許多學生在學習過程中感到困難。然而，“鹽類的水解”的知識并不是孤立存在的，它是“化學平衡”知識的延伸與拓展，是化學學科中宏微觀、平衡觀、模型觀等學科觀念的載體與體現(xiàn)。如何在課堂教學中，培養(yǎng)學生從化學的視角認識“鹽類的水解”，形成解決問題的思路、觀點和方法，是一個值得探討的問題。筆者以“影響鹽類水解的因素”為例，進行了嘗試。

二、“影響鹽類水解的因素”教學設計

1.教學背景分析

（1）設計理念分析

課堂教學要充分尊重學生在課堂中的主體地位，通過創(chuàng)設情境，科學探究，完成一系列的學習任務，以幫助學生產(chǎn)生積極的情感體驗和正確的價值觀，培養(yǎng)探究精神，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展…，最終實現(xiàn)化學學科觀念的意義建構。

（2）教材分析

“影響鹽類水解的因素”是蘇教版《化學反應原理》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，鹽類的水解平衡會發(fā)生移動，這是影響鹽類水解程度的外因。本節(jié)課是對化學平衡和弱電解質(zhì)的電離平衡知識的具體應用，是對鹽類水解原理的深化，是對沉淀溶解平衡的鋪墊。

（3）學情分析

本節(jié)課的授課對象是普通高中高二年級重點班的學生，學生已經(jīng)學習了化學平衡，平衡移動理論和弱電解質(zhì)的電離平衡等相關知識，已經(jīng)從微觀層面認識了鹽類的水解，會判斷哪些鹽會水解，掌握了鹽類水解的離子方程式的書寫及鹽類水解對溶液酸堿性的影響。

2.教學目標

根據(jù)以上分析，將基于化學學科觀念建構的教學目標轉(zhuǎn)化為本節(jié)課的課時教學目標.主要體現(xiàn)在5個方面，具體如圖1所示。

3.教學重難點

重點：各因素對鹽類水解程度的影響

難點：鹽溶液的濃度對鹽類水解程度的影響

4.教學過程設計

（1）環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設情境，引入新課

[教師]通過化學1“鎂的提取及應用”這一課的學習，同學們知道了直接加熱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？

設計意圖：學生通過化學1的學習，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，意在引起學生的好奇心，引發(fā)學生對影響鹽類水解因素的思考。

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

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

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

設計意圖：回顧了所學的知識，建立了新舊知識之間的聯(lián)系，明確了本節(jié)課的研究范圍，為下面內(nèi)容的學習做了鋪墊。

[教師]同學們的實驗臺上有三瓶濃度均為O.lmol.L-l的NaClO、CH3COONa、NaNO：溶液，大家先動筆寫出這三種鹽溶液水解的離子方程式，然后預測三種同濃度的不同鹽溶液的水解程度是否相同，小組同學進行討論并給出解釋。

[學生1]板演寫出離子方程式：

ClO-+H20=HClO+OH-

CH3COO-+H2O= CH3COOH+OH-

NO2+H20=HN02+OH-

[學生2]水解程度不同，因為這三種鹽的弱酸陰離子不同，不同的弱酸陰離子水解能力應該不同。

[教師]如何設計實驗來驗證呢？

[學生]測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，請大家用pH計測量溶液的pH。

[學生]測量三種同濃度的不同鹽溶液的pH，并完成表1。

[學生]組成鹽的弱酸陰離子對應的酸越弱，其水解程度越大。

設計意圖：為了驗證自己預測的結(jié)論正確與否，在實驗階段學生會積極高效地進行實驗，主動快速地收集信息，避免了被動地、盲目地做探究實驗。此外，通過測量鹽溶液的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，很好地建構了學生的宏微觀。

設計意圖：反應原理的學習要講“理”，不僅要知其然還要知其所以然。根據(jù)實驗結(jié)論，學生只是感性認識了組成鹽的弱酸陰離子對應的酸越弱，其水解程度越大，并沒有上升為理性認識。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學生對知識本質(zhì)的理解。同時，該任務驅(qū)動引導學生用水解平衡常數(shù)判斷水解程度，是對之前獲得的用化學平衡常數(shù)判斷反應進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，有利于建構學生的模型觀。此外，通過定量地計算水解平衡常數(shù)，將抽象的水解平衡程度量化，學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，大大加深了學生對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，請寫出FeCl3水解的離子方程式。

[學生]Fe3++3H20=Fe（ OH）3+3H+

[教師]影響鹽類水解程度的外因有哪些？

[學生]溫度，鹽溶液的濃度。

[教師]壓強能不能影響鹽類的水解？

[學生]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+濃度相當于增加生成物的濃度。酸堿度是否也會影響鹽類的水解程度呢？溫度、酸堿度會如何影響鹽類的水解程度呢？請同學們先獨自預測，然后小組同學進行討論并給出實驗方案。

[投影展示]實驗用品：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。

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

[演示實驗]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。（實驗現(xiàn)象如圖2所示）

[學生]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]請根據(jù)溶液顏色變化判斷水解平衡的移動方向。

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

[教師]為什么FeCl，溶液能用于凈水？

[學生]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方向？

[學生]用激光筆照射A、B、C三支試管，觀察光亮通路的明亮程度。

[演示實驗]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。（實驗現(xiàn)象如圖3所示）

[學生]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。部分學生發(fā)出了驚訝的叫聲。小組同學進行討論，達成一致得出結(jié)論：升高溫度，F(xiàn)e3+水解平衡正向移動;增加H+濃度，F(xiàn)e3+水解平衡逆向移動。

設計意圖：實驗設計是探究活動非常重要的一個環(huán)節(jié)，讓學生主動參與實驗的設計并運用控制變量法給出實驗方案，探討不同的觀測量并進行現(xiàn)象對比，有利于發(fā)展學生的實驗觀。鹽類水解平衡的移動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量。在該片段中，溶液中光亮通路的明亮程度，是一個直觀新穎的觀測量，有利于建構學生的宏微觀。

[教師]用化學平衡移動原理解釋上述實驗現(xiàn)象。

[學生]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方向移動;增加H+濃度，F(xiàn)e3+的水解平衡向著H+濃度減小的逆反應方向移動。

設計意圖：引導學生運用化學平衡移動原理分析水解實驗的現(xiàn)象，有利于提高學生分析問題的能力，有利于建構學生的平衡觀。

[教師]請同學們預測加水稀釋FeCl3溶液，F(xiàn)e3+的水解平衡如何移動？

[演示實驗]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方向，有其他的方法嗎？

[學生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方向嗎？

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

[學生3]可以用pH計測量燒杯1和燒杯2中溶液的pH。

[演示實驗]用pH計測量兩溶液的pH，測得稀釋前pH為1.7，稀釋后pH為2.5。

[教師]假如水解平衡不移動，稀釋10倍后溶液的pH應該為多少？

[學生]2.7

[教師]但現(xiàn)在pH為2.5，小于2.7，這說明了什么？

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

[教師]請從濃度商Qc和水解平衡常數(shù)Kh相對大小的角度定量地解釋實驗結(jié)論。

所以水解平衡正向移動

設計意圖：鹽溶液的濃度對鹽類水解程度的影響是一個難點問題。不考慮水解平衡的移動，稀釋鹽溶液n倍后，水解產(chǎn)物的濃度會相應地減小n倍;但事實上，鹽溶液稀釋后，其水解平衡會發(fā)生移動，水解產(chǎn)物的濃度還會發(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量與分析數(shù)據(jù)都有一定的難度，教師可對學生加以引導讓學生逐步突破。同時，用任務驅(qū)動引導學生用Qc和Kh相對大小的角度定量地判斷水解平衡的移動方向，是對之前獲得的用Qc和K相對大小的角度定量地判斷化學平衡的移動方向的能力的遷移與提高，有利于建構學生的模型觀。

（4）環(huán)節(jié)四：回歸生產(chǎn)，實踐應用

[教師]學習了鹽類水解的影響因素之后，請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？

[學生]Mg2+是弱堿陽離子，能發(fā)生水解反應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+濃度減小的逆反應方向進行，很好地抑制了Mg2+的水解。

設計意圖：將所學的反應原理知識應用于解決生產(chǎn)生活中的問題，發(fā)揮了化學知識的正面價值，促進了學生化學價值觀的建構。

5.教學反思

本節(jié)課以促進學生化學學科觀念建構為主旨，用生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象為引入，通過實驗探究，得出結(jié)論并給出正確的解釋，最后用所學的知識解決生產(chǎn)生活中的問題。實踐證明：將化學學科觀念建構的中學化學教學設計應用于“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：通過實驗探究得出結(jié)論后，要引導學生用反應原理的知識對結(jié)論進行解釋，加深學生對原理本質(zhì)的理解。運用原理的知識進行解釋不僅可以從定性的平衡移動理論出發(fā)，還可以從定量的平衡常數(shù)的角度出發(fā)。

參考文獻

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[2]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理[M].南京：江蘇教育出版社，2014：81-86