基于化學學科核心素養(yǎng)的“鹽類的水解”教學改進

李建軍 楊麗瓊 寸得欽

[摘 要]文章以“鹽類的水解”的教學為例，引導學生運用已掌握的酸堿知識及物質(zhì)分類法，建構鹽的分類知識。教學中通過創(chuàng)設情境，運用證據(jù)推理打破學生固有的認知，即鹽溶液不一定呈中性，在水的電離平衡中引入鹽離子，平衡可能發(fā)生改變，從而使鹽溶液呈現(xiàn)不同的酸堿性。通過本課時的教學活動，可以有效培養(yǎng)學生的變化觀念與平衡思想，促進化學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)在高中化學課堂教學中的落實。

[關鍵詞]鹽類的水解;教學改進;平衡思想;變化觀念

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）11-0074-04

一、問題的提出

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》將化學學科核心素養(yǎng)分為“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”五個方面[1]。該課程標準對知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三維目標進行了有機整合，倡導“教、學、評”一體化，要求培養(yǎng)學生的化學學科核心素養(yǎng)。

本教學設計的內(nèi)容是人教版選擇性必修1第三章第三節(jié)“鹽類的水解”。在本節(jié)課之前，學生已經(jīng)學習了化學平衡特征及移動原理，包括弱電解質(zhì)的電離平衡和水的電離平衡，它們都是對平衡原理的具體應用。學生初步從微觀角度認識溶液顯酸堿性的實質(zhì)是氫氧根離子與氫離子濃度的相對大小。在水電離平衡的基礎上，進一步探究鹽電離出的離子是否會影響水的電離平衡的移動。這既能促進學生的認知發(fā)展，又能讓學生對平衡原理和弱電解質(zhì)概念進行具體應用和再認識。同時，鹽類水解的知識又是后續(xù)電化學（原電池和電解池）學習的必備基礎知識。從知識結構上講，鹽類水解平衡體系是繼弱酸、弱堿平衡體系之后的又一個電解質(zhì)溶液的平衡體系，有利于學生形成完整的關于電解質(zhì)溶液的知識體系，提升學生認知推理的能力。本教學改進基于認知心理學，通過具體的例證引導學生進行概念感知，并對例證進行分析、比較、辨別，在此基礎上對其本質(zhì)特征進行抽象概括，形成鹽類水解的概念，構建“教、學、評”一體化的設計理念，發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)[2]。

二、改進后的教學過程

環(huán)節(jié)一：交流討論鹽的類型

師：請同學們回答如下3個問題。

[投影]（1）常見的強酸、強堿有哪些？（2）常見的弱酸、弱堿和難溶堿有哪些？（3）鹽是怎么形成的？

生：常見的強酸有H2SO4、HNO3、HClO4、HCl、HBr、HI;強堿有NaOH、KOH、Ca（OH）2、Ba（OH）2;弱酸有CH3COOH、H2SO3、HNO2、HClO、H2CO3、HF、H2S;弱堿有NH3·H2O;難溶堿有Al（OH）3、Fe（OH）3、Fe（OH）2、Cu（OH）2。鹽是酸堿中和的產(chǎn)物。

師：不同類型的酸和堿，可以形成哪些鹽？

設計意圖：讓學生列舉常見的酸和堿，回憶中和反應的原理，并對形成的鹽進行分類，為后面學習物質(zhì)的變化和培養(yǎng)平衡思想做好鋪墊，同時提高學生的辨識記憶和概括關聯(lián)能力。

環(huán)節(jié)二：證據(jù)獲取——實驗探究鹽溶液的酸堿性

[板書]一、鹽溶液的酸堿性

師：酸溶液呈酸性，堿溶液呈堿性，那鹽溶液呈什么性呢？

學生提出猜想：鹽溶液呈中性;鹽溶液呈堿性;鹽溶液呈酸性。

設計意圖：通過提問引導學生對鹽溶液的酸堿性進行猜想，以此激發(fā)學生的預測潛能和探究欲望，培養(yǎng)學生的辨識能力。根據(jù)日常生活和化學學習中對鹽類的認知，大部分學生推測鹽溶液呈中性或堿性，自主學習能力強的學生則推測存在酸性、堿性和中性三種情況。

師：同學們的猜想是否正確，還需要通過實驗來驗證。請同學們分組完成實驗（班級學生有42人，分為3個大組）。實驗中要注意三點，即pH試紙不能潤濕，蘸取待測液的玻璃棒要潔凈干燥，試紙顏色變化后要與標準比色卡對比。

[分組實驗]用pH試紙測下列三組鹽溶液的pH，得出鹽溶液的酸堿性，并依據(jù)鹽溶液的酸堿性對它們進行分類。實驗完成后，各組派一名代表將相應的鹽及其類別填入電子白板的表格內(nèi)（見表1）。

[投影]

第1組 CH3COONa、 NaCl 、AlCl3

第2組 NaHCO3、 NH4Cl、? Na2SO4

第3組 （NH4）2SO4 、 Na2CO3、 KCl

[小結]鹽溶液不一定呈中性，它與形成鹽的酸和堿的性質(zhì)有關。規(guī)律是誰強顯誰性，同強顯中性。

設計意圖：通過讓學生用pH試紙測定不同鹽溶液的pH，概括不同種類鹽溶液的酸堿性，培養(yǎng)學生“證據(jù)推理”“科學探究”素養(yǎng)，發(fā)展學生關聯(lián)概括和系統(tǒng)探究的能力。

環(huán)節(jié)三：微觀探析——鹽溶液呈酸堿性的實質(zhì)

師：為什么鹽溶液有的呈酸性，有的呈堿性，有的呈中性呢？要解決這個問題，請同學們看課本第70頁，并完成表格內(nèi)容（見表2）。

師：我們依照表2的步驟來分析CH3COONa溶液顯堿性的原因。首先，CH3COONa溶液中存在哪些微粒？它們從何而來？請用化學用語表示。

生1：CH3COONa溶液中存在兩個電離，即CH3COONa=CH3COO- + Na+、H2O [ ] H+ + OH-，所以含有Na+、CH3COO-、H+、OH-四種離子。

師：這些微粒間能否相互結合？你的判斷依據(jù)是什么？

生2：Na+與OH-結合為NaOH，CH3COO-與H+結合為CH3COOH 。

生3：Na+與OH-不會結合，因為NaOH是強電解質(zhì)，在溶液中完全電離，離子的數(shù)目不會發(fā)生改變。

生4：CH3COO-與H+結合為CH3COOH，使溶液中這兩種離子的數(shù)目減少。

師：離子之間是否結合的關鍵在于離子數(shù)目是否減少，若離子數(shù)目減少，則說明離子之間能相互結合。那又如何判斷離子數(shù)目是否減少？

生5：離子之間能結合成弱電解質(zhì)。

[投影]CH3COONa溶液中離子相互作用的結果：

[H2O? ? ? ?[ ] ? ? H+? ?+? ?OH-][CH3COONa=CH3COO- + Na+][CH3COONa+H2O[ ]CH3COOH+ NaOH][CH3COOH][c（H+）< c（OH-）? ?溶液呈堿性][化學反應方程式：][+]

[板書]1.強堿弱酸鹽：CH3COO-+H2O [ ]CH3COOH+OH-，即弱酸的陰離子 + H2O [ ] 弱酸+OH-。

師：可以看成是弱酸的陰離子把水中的氫“拽”出來和自己結合，導致溶液中氫離子濃度變小，從而使水的電離平衡向右移動，溶液呈堿性。

設計意圖：通過對強堿弱酸鹽——CH3COONa溶液顯堿性原因的猜想和解釋（水提供的氫離子與該類鹽電離出的弱酸的陰離子結合），發(fā)展學生的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)，培養(yǎng)學生分析解釋、說明論證和系統(tǒng)探究的能力。

[練習]分析NaF、NaHCO3溶液顯堿性的原因。

[遷移運用]NH4Cl溶液為什么顯酸性？

[投影]NH4Cl溶液中離子相互作用的結果：

[NH4Cl = NH[+4]? +? Cl-][H2O[ ]OH- + H+][+][NH3·H2O][c（H+）> c（OH-）? ?溶液呈酸性][化學反應方程式：][NH[+4] + H2O[ ]NH3·H2O + H+][NH4Cl + H2O[ ]NH3·H2O + HCl]

[板書]2.強酸弱堿鹽：NH[+4]+H2O [ ] NH3·H2O+H+，即弱堿陽離子 + H2O [ ] 弱堿+H+。

[投影]寫出下列物質(zhì)水解的離子方程式。

（1）FeCl3（2）Al2（SO4）3

（引導學生根據(jù)離子方程式的書寫原則來書寫）

設計意圖：通過對強酸弱堿鹽——NH4Cl溶液顯酸性原因的猜想和解釋（水提供的氫氧根離子與該類鹽電離出的弱堿陽離子結合），發(fā)展學生遷移應用的能力;通過對水解離子方程式的書寫，培養(yǎng)學生的“模型認知”“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)，提高學生分析解釋和推論預測的能力。

師：你知道NaCl溶液為什么顯中性了嗎？

生：NaCl電離出的離子不會與水電離出的離子生成弱電解質(zhì)。

[投影]NaCl溶液中離子相互作用的結果：

[H2O?[ ] ? OH+ + OH-][NaCl? =? Cl- + Na+][c（H+） = c（OH-）? ? 溶液呈中性]

設計意圖：通過對NaCl溶液顯中性的原因分析，提高學生的知識遷移能力。

[板書]二、鹽類的水解

1.定義：在溶液中鹽電離產(chǎn)生的離子與水電離產(chǎn)生的H+或OH-結合生成弱電解質(zhì)的反應，叫作鹽類的水解。

2.實質(zhì)：鹽電離出的離子與水電離出的H+或OH-反應生成弱電解質(zhì)，破壞了水的電離平衡，促進了水的電離。

3.結果：破壞了H+與OH-濃度的等量關系，使溶液呈酸性或堿性。

師：什么樣的離子可以發(fā)生水解呢？

[投影]判斷下列離子哪些可以發(fā)生水解：Na+、K+、Fe2+、Fe3+、NH[+4]、SO[2-4]、Cl-、CH3COO-、CO[2-3]。

生：能水解的離子是Fe2+、Fe3+、NH[+4]、CH3COO-、CO[2-3]，因為它們是弱堿的陽離子或弱酸的陰離子。

設計意圖：通過對不同離子是否能發(fā)生水解的判斷，培養(yǎng)學生的“模型認知”“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)，提高學生關聯(lián)概括和推論預測的能力。

[板書]4.鹽類水解的條件：（1）必須能溶于水;（2）必須含弱酸陰離子或弱堿陽離子。

環(huán)節(jié)四：拓展延伸——分步水解

師：多元弱酸的電離是分步進行的，它以第一步為主。如果是多元弱酸形成的鹽，它的水解也是分步進行的，以第一步為主。如碳酸鈉的分步水解：第一步是Na2CO3電離出來的CO[2-3]發(fā)生水解;第二步是生成的HCO[-3]進一步發(fā)生水解。

[板書]第一步 Na2CO3 = 2Na+ + CO[2-3]

+

H2O[ ]OH- + H+

CO[2-3] + H2O[ ]HCO[-3] + OH-

第二步 HCO[-3] + H2O[ ]H2CO3 + OH-

設計意圖：通過對Na2CO3分步水解過程的分析，讓學生認識多元弱酸的分步水解模型，培養(yǎng)學生的變化觀念，提高學生的系統(tǒng)探究能力。

師：若水解的產(chǎn)物為難溶物或者易揮發(fā)物，書寫離子方程式時，是否要加“↓”或“↑”？

生1：因為是難溶物或易揮發(fā)物，所以應該加“↓”或“↑”。

生2：水解產(chǎn)物的量很少，不應加“↓”或“↑”。

師：一般鹽類水解的程度很小，水解產(chǎn)物也很少，通常不會生成沉淀或氣體。

[板書]5.書寫離子方程式的注意事項：（1）用可逆符號;（2）多元弱酸根離子分步水解，以第一步為主，水解方程式一般只需寫第一步;（3）不用標注沉淀或氣體符號。

設計意圖：通過對分步水解強弱的分析，進一步培養(yǎng)學生的平衡思想，提高學生的分析解釋能力。

三、教學改進前后的對比

（一）改進前的教學

在原“鹽類的水解”教學中，教師的教以講授為主，以演示實驗為輔。如用pH試紙測定不同鹽溶液的pH時，由教師演示，學生只是旁觀者，所看到的現(xiàn)象和獲得的結論都是教師給出的，而不是學生通過自己的體驗獲得的。學生的學習是被動的，因此不能將所學知識轉(zhuǎn)化為規(guī)律;學生所獲得的知識是點狀的、零散的，沒有形成系統(tǒng)，導致學生的知識遷移能力、創(chuàng)新能力、應用實踐能力欠缺。教師缺乏與學生的互動交流，不能及時掌握學生的學習情況，不了解學生掌握知識的程度，因此不能及時根據(jù)學生的學習情況調(diào)整教學方式。改進前的教學很少將教學內(nèi)容放在真實的情境中，不利于提高學生的學習興趣，不利于培養(yǎng)學生用所學知識解決實際問題的能力;未能有意識地培養(yǎng)學生的“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”等核心素養(yǎng)，對學生的推論預測、簡單設計、系統(tǒng)探究等能力的提高產(chǎn)生不利影響。

（二）改進后的教學

1.模型思想貫穿教學始末

改進后的教學創(chuàng)設真實問題情境，展示“鹽溶液不一定顯中性”，使學生產(chǎn)生認知沖突，并想要通過實驗去探究解決問題。通過討論、設計、實驗驗證等一系列探究活動，促使學生的思維方式發(fā)生轉(zhuǎn)變;以精心設計的問題為線索引導學生主動構建鹽類的水解模型，從表象到本質(zhì)、從簡單到復雜，并回到真實情境中學以致用，實現(xiàn)了深度學習。改進后的教學更注重分析鹽溶液顯酸堿性的一般認識思路的顯性化和離子反應方程式的書寫;注重歸納總結鹽類水解的定義、實質(zhì)，使鹽類水解的一般認識思路結構化，使學生形成“鹽類的水解”的認知模型，發(fā)展“模型認知”素養(yǎng)。

2.開展“素養(yǎng)為本”的探究式教學

探究式教學是落實化學學科核心素養(yǎng)的有效手段，是發(fā)展學生化學學科能力的重要途徑。探究式教學中的各個環(huán)節(jié)都發(fā)揮著重要的作用，如“提出問題”，通過讓學生思考并回答問題，為學生學習本節(jié)課做好知識準備，培養(yǎng)學生辨識記憶的能力;“實驗探究”，引導學生探究不同鹽溶液的酸堿性，發(fā)展學生的“科學探究”素養(yǎng);“得出結論”，讓學生知道不同鹽溶液的酸堿性規(guī)律，培養(yǎng)學生的“宏觀辨識”素養(yǎng);“質(zhì)疑”“理論講解”，強調(diào)學科本質(zhì)，體現(xiàn)鹽類水解的實質(zhì)，從“微?！钡健半婋x”再到“平衡”，“從宏觀上鹽與水相互作用而顯酸堿性”到“微觀粒子的相互結合導致c（OH-）與c（H+）不等量”再到“鹽溶液呈現(xiàn)不同的酸堿性”，體現(xiàn)了從“宏觀辨識”到“微觀探析”再到“宏觀辨識”的過程;“交流應用”，通過討論為下節(jié)課的學習做好鋪墊，在這一過程中讓學生體會化學學科的社會價值以及趣味性，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]? 宋鳳蓮.基于教學評一致性“鹽類水解原理”第一課時教學設計[J].中學化學教學參考，2016（14）：35-36.

（責任編輯 羅 艷）