以“情境—問(wèn)題—實(shí)驗(yàn)—建?！蓖黄苽鹘y(tǒng)*
——“離子反應(yīng)”教學(xué)實(shí)錄

□楊 茵

（江蘇省木瀆高級(jí)中學(xué)，江蘇蘇州 215101）

“離子反應(yīng)”是高中化學(xué)的核心概念之一，是學(xué)生形成微粒觀和變化觀的重要載體。但教學(xué)中往往存在這樣的現(xiàn)象:注重實(shí)驗(yàn)情境的設(shè)置，卻忽視離子反應(yīng)在生活或生產(chǎn)中的具體應(yīng)用；演示實(shí)驗(yàn)多，但學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)很少；強(qiáng)調(diào)離子反應(yīng)的概念及離子方程式書(shū)

（本文中的學(xué)習(xí)任務(wù)，是在寧波中學(xué)嚴(yán)雨清、俞寧，寧波效實(shí)中學(xué)顧樂(lè)波、劉佳妮，寧波市鄞州中學(xué)凌雨青，寧波市鄞州高級(jí)中學(xué)陳文娟等老師設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上修改而成的，特此感謝。）寫(xiě)的“四步法”，卻忽視“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的特質(zhì)。所以，學(xué)生在面對(duì)具體問(wèn)題時(shí)，往往缺乏從微觀視角去分析的意識(shí)、思路和方法。

一、教學(xué)改進(jìn)

為解決上述問(wèn)題，筆者認(rèn)為可采取如下教學(xué)改進(jìn):

1.利用電視劇《三國(guó)演義》中諸葛亮帶兵南征時(shí)用“安樂(lè)泉”水解“啞泉”毒這一“博眼球”的劇情，結(jié)合專(zhuān)家考證云南的確存在這樣兩口泉水的事實(shí)，通過(guò)真實(shí)的生活情境引出問(wèn)題:為什么“安樂(lè)泉”水可以解毒？

2.學(xué)習(xí)任務(wù)采取問(wèn)題導(dǎo)向策略，通過(guò)層層遞進(jìn)的問(wèn)題鏈觸動(dòng)學(xué)生的原有認(rèn)知，觸發(fā)學(xué)生思維興奮區(qū)，促進(jìn)學(xué)生形成從微觀的離子視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及反應(yīng)的認(rèn)知方式，把思維引向深度發(fā)展。

3.發(fā)揮學(xué)生主體作用，通過(guò)小組實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行分析推理、抽象概括，從而歸納出離子反應(yīng)滿足條件，并正確書(shū)寫(xiě)相應(yīng)離子方程式。通過(guò)師生間的對(duì)話與交流、生生間的合作與討論，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，激發(fā)學(xué)生解決問(wèn)題的興趣。

4.基于化學(xué)“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的特質(zhì)，幫助學(xué)生構(gòu)建離子反應(yīng)分析的思維模型，發(fā)展模型認(rèn)知能力，使思維能力逐漸進(jìn)階。

二、教學(xué)實(shí)錄

（一）問(wèn)題情境：為什么“安樂(lè)泉”水可以解毒

［觀看視頻——電視劇《三國(guó)演義》中諸葛亮帶兵南征遇到的故事:將士誤喝“啞泉”水變啞，后得高人指點(diǎn)，用“安樂(lè)泉”水解毒。］

師:是否真的存在這樣兩口泉水呢？

［觀看視頻——科教片《地理中國(guó)》:專(zhuān)家考證云南地區(qū)的確存在這樣的兩口泉水；“啞泉”水中含有大量的銅鹽，銅離子大大超標(biāo)，飲入過(guò)多，容易導(dǎo)致咽喉部位迅速脫水，從而造成失聲。］

師:“安樂(lè)泉”水為什么能解毒？

生:泉水中含有的離子能與Cu2+結(jié)合。

師:你覺(jué)得泉水中可能含有什么離子？判斷的理由是什么？

生:含有OH-，因?yàn)镺H-能與Cu2+結(jié)合生成Cu（OH）2沉淀。

師:預(yù)測(cè)是否合理呢？我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證下。

設(shè)計(jì)意圖：戲劇沖突來(lái)源于真實(shí)的生活，泉水使人中毒和解毒容易激發(fā)學(xué)生探究的興趣，同時(shí)也讓學(xué)生用化學(xué)的眼光看生活，體會(huì)運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決生活問(wèn)題的學(xué)科魅力。

（二）實(shí)驗(yàn)探析和模型建構(gòu)：理解“安樂(lè)泉”水能解毒的原因

［展示裝有CuSO4溶液、Ba（NO3）2溶液和NaOH溶液的試管。］

師:哪支試管中裝的是CuSO4溶液？另外兩種溶液都能和CuSO4反應(yīng)嗎？

生:顯藍(lán)色的為CuSO4溶液，與另外兩種溶液都會(huì)發(fā)生反應(yīng)。

環(huán)節(jié)一：從電離角度回顧溶質(zhì)在水溶液中的行為

［實(shí)驗(yàn):CuSO4溶液分別和Ba（NO3）2溶液、NaOH溶液混合。］

師:兩種溶質(zhì)各自主要存在形式及它們之間的數(shù)量關(guān)系如何？

生:CuSO4按1∶1完全電離為Cu2+和Ba（NO3）2按1∶2完全電離為Ba2+和。

師:CuSO4和Ba(NO3)2為什么完全電離？

生:它們是強(qiáng)電解質(zhì)。

師:（強(qiáng)調(diào)）在像CuSO4和Ba（NO3）2這樣可溶性的強(qiáng)電解質(zhì)溶液中，不存在CuSO4和Ba（NO3）2分子。

師:以CuSO4和Ba（NO3）2溶質(zhì)為橫坐標(biāo)，它們?cè)谌芤褐械奈⒘７N類(lèi)和數(shù)目為縱坐標(biāo)，構(gòu)建電離模型圖（圖略）可以幫助我們進(jìn)行分析。

師:（強(qiáng)調(diào)）這些離子在各自溶液中是完全自由的。

環(huán)節(jié)二：探討溶液中反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)

師:溶液混合后離子是怎樣的存在形式？發(fā)生反應(yīng)了嗎？請(qǐng)亮出你的證據(jù)。

生:有白色沉淀生成，說(shuō)明混合后Ba2+與SO42-反應(yīng)生成BaSO4。

師:BaSO4是強(qiáng)電解質(zhì)還是弱電解質(zhì)？

生:強(qiáng)電解質(zhì)。

師:（強(qiáng)調(diào)）BaSO4雖是強(qiáng)電解質(zhì)，但同時(shí)又是難溶性物質(zhì)，在溶液中主要以分子形式聚集，宏觀上就是我們看到的沉淀，所以我們用BaSO4表示。但BaSO4極少量溶于水的部分又完全電離。

師:Cu2+與反應(yīng)了嗎？

生:上層溶液仍是藍(lán)色，說(shuō)明兩者沒(méi)有反應(yīng)。

師:但上層溶液顏色變淺了，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Cu2+與沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)。

生:可以做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取同濃度同體積的CuSO4溶液，加入與Ba（NO3）2溶液同體積的蒸餾水，觀察溶液顏色的變化。

［學(xué)生實(shí)驗(yàn):進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，證明是稀釋造成溶液顏色變淺。］

師:我們把相互反應(yīng)的離子和反應(yīng)的結(jié)果用化學(xué)符號(hào)在模型圖上表示出來(lái)，得到關(guān)系圖。

師:（強(qiáng)調(diào)）溶液中并不是所有離子都參與反應(yīng)。像這樣有離子參加的反應(yīng)稱(chēng)為離子反應(yīng)。Ba2+與失去自由，形成更穩(wěn)定的BaSO4沉淀。我們把它們之間的反應(yīng)用Ba2++這樣的離子方程式表示。

師:穩(wěn)定是自然界的普遍規(guī)律。離子雖然看不見(jiàn)，但是它們?cè)谌芤褐幸彩窃趯で笠环N比原來(lái)存在形式更為穩(wěn)定的狀態(tài)［1］。

環(huán)節(jié)三：鞏固對(duì)微觀反應(yīng)的理解，強(qiáng)調(diào)重金屬離子中毒的解毒方法

師:請(qǐng)分析CuSO4和NaOH 的反應(yīng)。可以思考這三個(gè)問(wèn)題:1.沒(méi)混合前溶液中微粒主要存在形式？2.微粒間能否相互作用？3.作用結(jié)果是什么？請(qǐng)用模型建構(gòu)方法表示。

［學(xué)生書(shū)寫(xiě)。］

師:回到開(kāi)始上課時(shí)提出的問(wèn)題，科學(xué)家考證出“安樂(lè)泉”水中石灰水的濃度很高，所以“安樂(lè)泉”能解“啞泉”的毒。但“安樂(lè)泉”水也不能多喝，重金屬中毒最好先喝牛奶或豆?jié){，然后趕快去醫(yī)院就醫(yī)。

設(shè)計(jì)意圖：從熟悉的化學(xué)反應(yīng)入手，基于已有的電解質(zhì)及電離知識(shí)，通過(guò)以問(wèn)題解決為核心任務(wù)的問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生從宏微結(jié)合的視角進(jìn)行富有邏輯的分析，逐步建構(gòu)微粒觀和變化觀，認(rèn)識(shí)到溶液中的反應(yīng)本質(zhì)上是離子間反應(yīng)，而離子間發(fā)生反應(yīng)也是一種趨向穩(wěn)定的過(guò)程。通過(guò)“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)視角分析溶液中離子反應(yīng)的能力；通過(guò)構(gòu)建離子反應(yīng)分析的思維模型，幫助學(xué)生理解和建構(gòu)抽象概念，使其思維方式逐漸進(jìn)階。

（三）探究離子反應(yīng)的本質(zhì)和條件，感悟離子反應(yīng)的意義

環(huán)節(jié)一：歸納離子反應(yīng)的本質(zhì)和條件

師:請(qǐng)判斷下面四組物質(zhì)相互間哪些會(huì)發(fā)生離子反應(yīng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并書(shū)寫(xiě)相應(yīng)的離子方程式:

1.稀硫酸、鹽酸、石蕊、碳酸鈉溶液

2.氫氧化鈉溶液、酚酞、氯化鈉溶液、鹽酸

3.硝酸銀溶液、氯化鈉溶液、氯化鉀溶液

4.鐵粉、鹽酸、稀硫酸

［學(xué)生活動(dòng)。1.四個(gè)學(xué)生一組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)完成一組問(wèn)題。小組討論方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象并書(shū)寫(xiě)離子方程式。2.學(xué)生交流書(shū)寫(xiě)的離子方程式，并討論是否正確，錯(cuò)誤的進(jìn)行修正。］

生:先在稀硫酸和鹽酸中滴加幾滴石蕊，再加入Na2CO3溶液。溶液紅色都逐漸褪去，說(shuō)明稀硫酸和鹽酸都能和碳酸鈉發(fā)生離子反應(yīng)。離子方程式都是

生:NaOH 能和鹽酸發(fā)生離子反應(yīng)。先在NaOH 溶液中滴加幾滴酚酞，顯紅色，再滴入鹽酸，紅色逐漸褪去，說(shuō)明OH-和H+發(fā)生了反應(yīng)。離子方程式是H++OH-＝H2O。

生:NaCl和KCl都能和AgNO3發(fā)生離子反應(yīng)，離子方程式都是Ag++Cl-＝AgCl↓。

生:鹽酸和稀硫酸都能和Fe 發(fā)生離子反應(yīng)。離子方程式是2H++Fe＝H2↑+Fe2+。

師:（強(qiáng)調(diào)）這說(shuō)明離子方程式表示的不是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)，并揭示了這類(lèi)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。

師:請(qǐng)思考離子間發(fā)生反應(yīng)要滿足哪些條件。可以分別從復(fù)分解型和氧化還原型方面思考。離子反應(yīng)中離子最終趨向什么樣的狀態(tài)？

［師生歸納。1.離子反應(yīng)條件:通常條件下，在溶液中離子之間若滿足有沉淀或難電離物質(zhì)生成，或有氣體放出，或反應(yīng)物的氧化（還原）性強(qiáng)于生成物的氧化（還原）性，它們之間發(fā)生的反應(yīng)就屬于離子反應(yīng)。2.離子反應(yīng)的本質(zhì):某些離子趨向更穩(wěn)定的狀態(tài)。］

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)“微觀分析—實(shí)驗(yàn)探究—宏觀觀察—符號(hào)表征”的過(guò)程，幫助學(xué)生形成簡(jiǎn)單離子反應(yīng)發(fā)生條件的統(tǒng)攝概念、有效擺脫陳舊的“寫(xiě)、拆、刪、查”書(shū)寫(xiě)模式，加強(qiáng)學(xué)生的證據(jù)推理意識(shí)、感受化學(xué)學(xué)科特有的思維特征，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)典型的反應(yīng)歸納出離子反應(yīng)發(fā)生條件的歸納推理的思維方式和能力。

環(huán)節(jié)二：感悟離子反應(yīng)的意義

師:對(duì)于這樣的離子反應(yīng)，可以找到的試劑組合有哪些？

生:1.BaCl2和Na2SO4反應(yīng)；2.Ba（NO3）2和H2SO4反 應(yīng)；3.Ba（OH）2和Na2SO4反 應(yīng)；4.Ba（OH）2和H2SO4反應(yīng)。

師:看來(lái)離子方程式的確表示了一類(lèi)反應(yīng)。

師:上面四個(gè)組合是否都可以用Ba2++SO42-＝BaSO4↓這樣的離子反應(yīng)表示？

生:Ba（OH）2與H2SO4的反應(yīng)不可以。

師:它們的離子方程式如何書(shū)寫(xiě)？

生:

生:Ba2++2OH-+2H++＝BaSO4↓+2H2O

師:Ba（OH）2按1∶2 完全電離出Ba2+和OH-，H2SO4按2∶1 完全電離出H+和。兩個(gè)離子方程式的區(qū)別是BaSO4沉淀完全時(shí)H+和OH-是否完全結(jié)合。我們通過(guò)測(cè)定溶液的電導(dǎo)率和pH來(lái)驗(yàn)證。

［演示實(shí)驗(yàn):傳感器測(cè)Ba（OH）2溶液滴到H2SO4溶液中的電導(dǎo)率和pH］。

［展示:實(shí)驗(yàn)測(cè)出的電導(dǎo)率和pH 曲線圖（見(jiàn)圖1）。］

圖1 Ba（OH）2溶液滴到H2SO4溶液中的電導(dǎo)率和pH變化曲線圖

師:分析曲線判斷哪位學(xué)生書(shū)寫(xiě)的離子方程式正確。

生:由圖可知Ba2+和以及OH-和H+之間的反應(yīng)是同時(shí)抵達(dá)終點(diǎn)，結(jié)合氫氧化鋇和硫酸在水中的電離情況，正確的離子方程式應(yīng)該是

師:（強(qiáng)調(diào)）可見(jiàn)同一溶液中的多種離子間的反應(yīng)存在定量關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：在上一環(huán)節(jié)“設(shè)計(jì)意圖”的基礎(chǔ)上，再通過(guò)自我反思和同伴間的交流啟迪，促進(jìn)學(xué)生最大限度地實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)方式的改變。通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)突破學(xué)生的感官局限，讓他們“看”到宏觀物質(zhì)在水溶液中真實(shí)的存在形式，“看”到真實(shí)的反應(yīng)過(guò)程。如此，更有利于學(xué)生科學(xué)概念的形成。通過(guò)Ba（OH）2與H2SO4的離子方程式書(shū)寫(xiě)的討論，培養(yǎng)學(xué)生基于離子反應(yīng)條件和離子方程式書(shū)寫(xiě)方法進(jìn)行演繹推理的能力[2]。

（四）構(gòu)建分析水溶液中離子狀態(tài)和反應(yīng)的思維模型

師:本節(jié)課我們初步建立了水溶液中離子反應(yīng)的分析思路，下面請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)分析步驟。

生:首先分析反應(yīng)物在水溶液中的存在形式和比例關(guān)系，接下來(lái)分析離子間是否會(huì)反應(yīng)，如果發(fā)生反應(yīng)，則將反應(yīng)的結(jié)果用離子方程式表示出來(lái)。

［歸納:分析離子反應(yīng)的思維模型（見(jiàn)圖2）。］

圖2 分析離子反應(yīng)的思維模型

設(shè)計(jì)意圖：建構(gòu)離子反應(yīng)的思維模型能幫助學(xué)生完善離子反應(yīng)概念認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在研究水溶液中物質(zhì)的反應(yīng)時(shí)，逐步掌握分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路和方法。在這樣的課堂教學(xué)中，宏觀辨識(shí)和微觀探析、證據(jù)推理和模型認(rèn)識(shí)等化學(xué)核心素養(yǎng)可以真正落地。