基于邏輯思維主線的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“鹽類的水解”為例

文| 陸小鵬

一、教材分析

“鹽類的水解”是人教版選擇性必修1 第三章“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”中的一節(jié)課。《普通高中化學(xué)課程課標(biāo)（2017 年版2020 年修訂）》對這一章有明確的規(guī)定：要通過對離子、水解、沉淀溶解等平衡態(tài)的論證和平衡運(yùn)動(dòng)的解析，培養(yǎng)學(xué)生的微觀粒子觀、平衡觀和守恒觀；通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析，使學(xué)生對水溶液中各種離子的作用和平衡有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。

按照新課標(biāo)提出的“水溶液中離子的反應(yīng)與平衡”的思想，研究鹽類的水解，既能讓學(xué)生把宏觀識(shí)別與微觀探究、變化觀念和平衡運(yùn)動(dòng)等化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)有機(jī)融合起來，又可以幫助其進(jìn)一步強(qiáng)化對化學(xué)平衡運(yùn)動(dòng)原理的認(rèn)識(shí)，并從鹽類的水解層次進(jìn)行更深層次的認(rèn)識(shí)。另外，對于認(rèn)識(shí)鹽類水解過程中所涉及的有關(guān)沉淀—溶解平衡和電化學(xué)反應(yīng)等方面的內(nèi)容也有很大的幫助。

二、學(xué)情分析

前兩節(jié)課，學(xué)生學(xué)習(xí)了電離平衡、水的電離和溶液的pH。本節(jié)課在學(xué)生掌握了利用化學(xué)平衡的基本原則對食鹽水解的本質(zhì)進(jìn)行探討的前提下，再對食鹽水解的影響因素進(jìn)行深入的研究。通過這種方法，學(xué)生能夠?qū)⒉煌瑮l件下的離子電離平衡、水電離平衡等與鹽水解的內(nèi)在相關(guān)聯(lián)，深化對鹽水解過程的理解，并將其應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中。隨著教學(xué)內(nèi)容的不斷深入，學(xué)生在邏輯思維方面也會(huì)有明顯的提高，對各類抽象思維方法的應(yīng)用也更加熟練。

三、教學(xué)目標(biāo)

（一）掌握的基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作

1.了解鹽類水解的各種因素，并說明各種因子對鹽類水解的作用。

2.能從比較、歸類、歸納和實(shí)驗(yàn)論證等方面，總結(jié)鹽的水解規(guī)律。

（二）過程和步驟

在教學(xué)實(shí)踐中，進(jìn)行觀察、強(qiáng)化基礎(chǔ)作業(yè)的訓(xùn)練，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析等方面的綜合思考能力。

（三）情緒和價(jià)值

1.學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探索的時(shí)候，可以有較強(qiáng)的成就感，并且從中體驗(yàn)到科學(xué)家在進(jìn)行特定探索時(shí)，那種不屈不撓、不畏艱難的態(tài)度，同時(shí)也體驗(yàn)到了合作的重要性。

2.體驗(yàn)有助于學(xué)生將所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，從而增強(qiáng)他們的社會(huì)責(zé)任感和對化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情。

四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：影響鹽類水解的因素。

難點(diǎn)：鹽類水解的應(yīng)用。

五、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

【演示】以氯化鐵為去污劑時(shí)，其凈化作用與污水pH 值相關(guān)這一現(xiàn)象，通過提問提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

教師：從雜質(zhì)脫除速率和pH 量值之間的關(guān)系圖中可以看出，當(dāng)pH 在6 以下時(shí)，對各種物質(zhì)的脫除效果最好，而當(dāng)pH 等于6 或大于6 時(shí)，則會(huì)下降。

【過渡】這是怎么回事？要想解開這一難題，就讓我們在接下來的教學(xué)中一起來解答。

【板書】鹽類水解

教師：一個(gè)學(xué)生在制備氯化鐵的過程中，如果將氯化鐵與蒸餾水溶解，得到的氯化鐵是否會(huì)發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象？

學(xué)生：之所以會(huì)產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，是由于氯化鐵在水中溶解后，產(chǎn)生了一種叫作“鐵酸膠”的物質(zhì)。

教師：那么，大家能不能猜出鹽類水解程度？再聯(lián)系前面所講到的關(guān)于弱電解質(zhì)的離子化平衡和水的離子化平衡的幾個(gè)方面來考慮。

學(xué)生：鹽類的特性對鹽類的水解起著重要的作用，當(dāng)產(chǎn)生鹽類的弱酸或弱堿時(shí)，其離子化平衡常數(shù)較低，說明其酸性或堿性較差，也就是其水解的程度較高，所以鹽類的水解作用在很大程度上取決于鹽類的特性。

【板書】鹽類水解作用：（1）鹽類特性

【過渡】鹽水解的強(qiáng)度取決于食鹽本身的特性，但是在鹽類的類型固定的情況下，如其他均衡，也會(huì)受到不同環(huán)境因素的影響。符合勒夏特列原理的情況下，會(huì)有什么反應(yīng)條件對鹽水解的均衡造成影響？

（二）符合邏輯的推論

【論點(diǎn)一】溫度對水解反應(yīng)的影響

實(shí)驗(yàn)證明：鹽的水解是一個(gè)與酸堿中和相反的過程，而酸堿中和是一種放熱，因此，鹽的水解為一種吸熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，這種平衡將變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，也就是正的。

實(shí)驗(yàn)證明：在不同的溫度下三價(jià)鐵的色澤會(huì)發(fā)生變化，可通過三價(jià)鐵色澤的明暗度來判斷其生成量。

【板書】（2）鹽的水解是一個(gè)吸熱的過程，當(dāng)溫度升高時(shí)，水解的平衡向前移動(dòng)，因而水解的程度增大。

【論點(diǎn)二】反應(yīng)物的濃度與水解的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，在其他實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下，在Q=K的情況下，體系的濃度商與平衡因子的關(guān)系具有一定的一致性。當(dāng)Q＜K時(shí)，該過程趨于積極，而當(dāng)Q＞K時(shí)，該過程會(huì)發(fā)生變化。

【實(shí)驗(yàn)1】向水里添加三價(jià)鐵離子，使其與水的比例為10 倍。將三價(jià)鐵離子用水稀釋10 次后，所有三價(jià)鐵的濃度都變?yōu)樵瓉淼?，三價(jià)鐵離子的水解量增大，三價(jià)鐵離子的用量減小，即三價(jià)鐵離子的水解量增大。

【實(shí)驗(yàn)2】往水里加入三價(jià)鐵離子。當(dāng)三價(jià)鐵離子形成晶體時(shí)，三價(jià)鐵的數(shù)量就會(huì)上升，但是H 的數(shù)量卻沒有變化，所以我們可以說，Q＜K，而且是前進(jìn)的。

【轉(zhuǎn)化】加入三價(jià)鐵離子后，三價(jià)鐵的數(shù)量有何變化，其中的變化是什么？數(shù)據(jù)描述：在一個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)下，三價(jià)鐵離子的起始濃度是一胺基/l，三價(jià)鐵離子水解成二價(jià)，列出三個(gè)公式，用K表示。

講述：不能同時(shí)增加a 和b，這是不可能的，因?yàn)閍 增加b 增加，而溫度保持不變，K也不會(huì)增加。因此，三價(jià)鐵離子的含量越高，三價(jià)鐵離子的水解反應(yīng)越強(qiáng)，三價(jià)鐵離子的水解作用越弱。

【板書】（3）反應(yīng)物的濃度：增加反應(yīng)物的濃度，水解的量減少；相反，水解的量增加。

【轉(zhuǎn)換】怎樣證明產(chǎn)物的含量會(huì)對水解過程產(chǎn)生影響？

【論點(diǎn)三】產(chǎn)物的濃度對水解反應(yīng)的作用

實(shí)驗(yàn)證明：在氯化鐵中添加微量的濃鹽酸或濃堿液，通過對三氯化三鈉的溶解，觀察其色澤的改變，確定其運(yùn)動(dòng)的方向，并進(jìn)行觀測和記錄。

【實(shí)驗(yàn)1】將5 毫升0.02mol/L 的氯化鐵溶液置于甲管，將5 滴濃鹽酸加到乙管，進(jìn)行對照，觀測其變色。

學(xué)生：在A 管中添加了濃硫酸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)顏色很淡。

【結(jié)論】隨著氫氣的增加，三價(jià)鐵離子的水解平衡發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，并且降低了水解速率。

【實(shí)驗(yàn)2】分別在A 管和B 管中加入5 毫升0.02mol/L 的氯化鐵溶液，再將5 滴濃鹽酸溶液加到B 管中，進(jìn)行比較，看其變色情況。

學(xué)生：在A 管中添加了濃度較高的氫氧化鈉后，溶液顏色明顯加深。

【結(jié)論】在不同的氫氣濃度下，水解反應(yīng)的平衡向前運(yùn)動(dòng)，三價(jià)鐵離子的水解速率增加。

【板書】（4）產(chǎn)物的含量：增加產(chǎn)物的含量，使水解平衡發(fā)生逆轉(zhuǎn)；相反，水解平衡則向前運(yùn)動(dòng)。

教師：現(xiàn)在我們簡要地概括一下對鹽類水解因子的證明方式，本項(xiàng)目主要包括四個(gè)方面。

首先，選擇合適的研究對象，F(xiàn)e3++3H2O?Fe（OH）3+3H+。

其次，對實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了研究：溫度、反應(yīng)物濃度和產(chǎn)物濃度的測定。

最后，對影響因子進(jìn)行變更的具體方式：單變量法。最終項(xiàng)目采用理論分析、數(shù)據(jù)分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的研究方法。

教師：接下來，我們將討論鹽類水解在生產(chǎn)和生活中的運(yùn)用。

問題1：在生產(chǎn)、生活、科研等領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)使用鹽類水解規(guī)律來求解一些現(xiàn)實(shí)問題，而氯化亞鐵的分解則涉及許多不同的領(lǐng)域。

學(xué)生：氯化鐵在水中會(huì)發(fā)生水解生成氫氧化鐵，增加了氫離子的含量，可以有效地阻止三價(jià)鐵離子的水解，因此，正確的做法是將三氯化三鐵溶于濃鹽酸中，然后用水進(jìn)行稀釋。

【板書】利用水解平衡的基本原則，設(shè)計(jì)了易水解鹽類的新方法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

問題2：大家是否還記得，在必修課程中，我們是怎樣配制氫氧化鐵的。

學(xué)生：在40 毫升滾沸的蒸餾水中，將三氧化三鐵的飽和水一次一滴地加5~6 滴，持續(xù)燒開直到液體變成棕紅色為止。

教師：很好，同學(xué)們可以通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，三價(jià)鐵離子的水解平衡可以向前運(yùn)動(dòng)。

【板書】利用水解的平衡理論，可以得到氫氧化鐵的膠態(tài)

問題3：鐵氧化物的超細(xì)粉是怎么生產(chǎn)的？

學(xué)生：通過調(diào)整pH 值或升溫，促使含氯的鐵分解析出，濾出、清洗、烘干，再經(jīng)熱處理，制得超細(xì)的鐵氧化物。

教師：在工業(yè)生產(chǎn)中，用氯化鈦生產(chǎn)二氧化鈦也可以采用類似的工藝。目前，在生產(chǎn)過程中，通過在生產(chǎn)過程中添加大量的水，并將其進(jìn)行熱處理，得到二氧化鈦晶體，再進(jìn)行煅燒得到二氧化鈦。這種方法也適用于氧化錫、二氧化錫等材料的合成。

【板書】利用水解作用合成無機(jī)物

問題4：為何使用氯化鐵作為水凈化試劑？

學(xué)生：三價(jià)鐵離子的水解形成了一種氫氧化鐵，它能把水里的微小懸浮粒子聚合為大粒子沉淀下來，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

【板書】利用水解天平配制凈化劑

教師：將明礬用作凈水也是同樣的道理，利用水解均衡的原則，能為我們的生產(chǎn)和生活提供便利。

問題5：在同等質(zhì)量的情況下，當(dāng)乙酸與氫氧化鈉的用量相同時(shí)，該溶液呈什么性質(zhì)。

學(xué)生：在相同質(zhì)量的情況下，乙酸和氫氧化鈉的混合物是呈堿性的。

【板書】對鹽類酸堿性質(zhì)的判定

（三）總結(jié)

在本節(jié)課的教學(xué)當(dāng)中，我們已經(jīng)學(xué)會(huì)合理使用相關(guān)數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)證明鹽類水解的原理以及其影響因素等。除此之外，在思維方式的應(yīng)用和學(xué)習(xí)上，也取得了一定的成效。因?yàn)辂}類的水解為一種吸熱反應(yīng)，隨著溫度的增加，化學(xué)反應(yīng)的平衡朝著吸熱的方向轉(zhuǎn)移，也就是正向的。由勒夏特列原理可知，當(dāng)產(chǎn)物的含量增加時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的均衡會(huì)朝著產(chǎn)物的含量降低的地方轉(zhuǎn)移，也就是與該反應(yīng)相反的方向。當(dāng)反應(yīng)物的濃度增加時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的均衡就會(huì)朝著降低反應(yīng)物含量的方向進(jìn)行，這就是積極的反應(yīng)。同時(shí)，在日常生活中，一些重要的因素也被運(yùn)用到了日常生活中，比如：（1）氯化鐵溶液的制備。（2）氫氧化鐵溶膠的合成。（3）氧化鐵的超細(xì)粉的合成。（4）氯化鐵可用作凈水劑的原因。（5）確定其酸、堿性等?？傊?，通過對鹽類水解過程的研究，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中具有較強(qiáng)的邏輯推理能力。

六、教學(xué)反思

新教學(xué)方法的加入，使高中化學(xué)的學(xué)習(xí)效率有了明顯的提高。在進(jìn)行鹽類水解課程的教學(xué)過程當(dāng)中，教師的主導(dǎo)地位得到了充分的體現(xiàn)。通過情境的創(chuàng)設(shè)和課堂互動(dòng)的形式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)、去思考。通過互動(dòng)式的提問，讓學(xué)生勇敢表達(dá)自己的觀點(diǎn)和題目的解答方式，在鍛煉學(xué)生思維能力的同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)互動(dòng)課堂的構(gòu)建，從而讓學(xué)生更好地理解化學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系，在提升學(xué)習(xí)能力的同時(shí)，對于各類思維邏輯方法的使用也更加熟練。除此之外，對學(xué)生在問題分析方面的主動(dòng)性的培養(yǎng)也很突出。高中化學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)該集中在學(xué)生思維能力的提高方面，這不僅能提高學(xué)生的成績，對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高也有一定的積極作用。因此，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，教師需要注重學(xué)生主觀能動(dòng)性的調(diào)動(dòng)和綜合能力的提升。