基于真實(shí)生活情境的酸堿鹽主題式復(fù)習(xí)課
——以“堿性電池中的化學(xué)”為例

張 靜

（蘇州工業(yè)園區(qū)金雞湖學(xué)校 江蘇 蘇州 215000）

一、教學(xué)設(shè)計(jì)背景及教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.教學(xué)設(shè)計(jì)背景

本課題是對滬教版九年級化學(xué)第七章“應(yīng)用廣泛的酸、堿、鹽”的復(fù)習(xí)提升。在《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011 年版）》中［1］，將“應(yīng)用廣泛的酸、堿、鹽”這一內(nèi)容歸于“身邊的化學(xué)物質(zhì)”一級主題之下，要求引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)一些常見酸堿鹽的主要性質(zhì)和用途，幫助學(xué)生了解它們對人類生活的影響，體會(huì)化學(xué)對人類生活的重要意義。實(shí)際教學(xué)過程中，該章節(jié)也是重點(diǎn)難點(diǎn)集中的章節(jié)，涵蓋了物質(zhì)的性質(zhì)、用途、酸堿鹽及氧化物間的轉(zhuǎn)化、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)探究等內(nèi)容，學(xué)生往往感到知識(shí)零碎、龐雜，面對實(shí)驗(yàn)探究問題無從下手等。因此教師往往會(huì)圍繞這一章節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)。傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)課通常按照“基礎(chǔ)知識(shí)梳理—重難點(diǎn)歸納—習(xí)題鞏固”的教學(xué)模式進(jìn)行展開［2］，仍然以教師的“教”為中心，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生思考的積極性，導(dǎo)致復(fù)習(xí)效率低下，也很難使學(xué)生體驗(yàn)到問題探究的價(jià)值與意義。如何在復(fù)習(xí)階段打通章節(jié)壁壘，構(gòu)建知識(shí)體系，而又避免傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課程中的“炒冷飯”？主題式復(fù)習(xí)是一種較好的復(fù)習(xí)策略。通過選擇合適的主題，創(chuàng)設(shè)學(xué)科相關(guān)的情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與愿望，讓學(xué)生在情境中重溫舊經(jīng)驗(yàn)，獲得新經(jīng)驗(yàn)，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，發(fā)展應(yīng)用能力，提升科學(xué)素養(yǎng)。

2.教學(xué)現(xiàn)狀分析

主題式復(fù)習(xí)要求教師注重從日常生產(chǎn)生活中選取合適的主題，從化學(xué)學(xué)科與生活、社會(huì)的結(jié)合點(diǎn)入手創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境。實(shí)踐證明，只有當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容被設(shè)置在該知識(shí)的社會(huì)和自然環(huán)境中時(shí)，有意義的學(xué)習(xí)才可能發(fā)生，所學(xué)的知識(shí)才易于遷移到其他環(huán)境中去再應(yīng)用。以“酸堿鹽*復(fù)習(xí)”為關(guān)鍵詞在知網(wǎng)搜索，目前常見的酸堿鹽復(fù)習(xí)情境素材主要如表1所示。

表1 酸堿鹽復(fù)習(xí)課情境素材

分析現(xiàn)有教學(xué)設(shè)計(jì)，存在以下問題值得關(guān)注：（1）日常生產(chǎn)生活中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)知識(shí)，但經(jīng)由教師提取開發(fā)的生產(chǎn)生活類情境素材種類仍較少；（2）在一些主題式復(fù)習(xí)課中，以情境為引后，仍以純粹知識(shí)性教學(xué)為主，缺少與生活、生產(chǎn)、環(huán)境、社會(huì)等的聯(lián)系，學(xué)生較難體會(huì)到化學(xué)知識(shí)的價(jià)值和意義?；诖?，本課題發(fā)掘了堿性電池中的化學(xué)這一新的教學(xué)情境開展主題式復(fù)習(xí)，由電池表面出現(xiàn)的白色固體產(chǎn)生疑問，引導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)知識(shí)分析這一現(xiàn)象，借此展開對漏液成分、電池廢液及固體廢棄物處理、電池金屬資源回收等一系列問題的探究，具有一定的創(chuàng)新性與實(shí)用性。學(xué)生在此過程中學(xué)會(huì)用化學(xué)的視角觀察生活，感受化學(xué)的學(xué)科價(jià)值。

二、教學(xué)目標(biāo)

本課題選擇“堿性電池中的化學(xué)”為主題，嘗試以堿性干電池為學(xué)習(xí)情境開展酸堿鹽主題式復(fù)習(xí)，實(shí)現(xiàn)以下教學(xué)目標(biāo)：

（1）將酸堿鹽等物質(zhì)的性質(zhì)與電池知識(shí)相結(jié)合，讓學(xué)生在復(fù)習(xí)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)知道堿性干電池相關(guān)知識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，拓展視野；

（2）通過探究電池的“漏液”是否變質(zhì)及其變質(zhì)程度等活動(dòng)，了解探究物質(zhì)成分的一般思路，能利用所學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)方案并能完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作；能歸納酸堿鹽相關(guān)性質(zhì)，自主構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；

（3）通過處理廢棄電解液及回收廢舊堿性干電池等活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到化學(xué)在保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源方面作出的貢獻(xiàn)，樹立珍惜資源、愛護(hù)環(huán)境及合理使用化學(xué)物質(zhì)的意識(shí)；了解電池研究新進(jìn)展和瓶頸，樹立為民族復(fù)興和社會(huì)進(jìn)步學(xué)習(xí)化學(xué)的志向。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：（1）知道堿性電池的基本結(jié)構(gòu)及其漏液現(xiàn)象；（2）能設(shè)計(jì)方案探究堿性電池“漏液”是否變質(zhì)及變質(zhì)程度，并完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，掌握探究物質(zhì)成分的一般思路。

教學(xué)難點(diǎn)：選擇合適的試劑探究堿性電池漏液后析出固體的變質(zhì)程度。

四、教學(xué)流程（見表2）

表2 教學(xué)流程

五、教學(xué)實(shí)錄

1.分析堿性電池的漏液現(xiàn)象

【教師】隨著社會(huì)的發(fā)展，干電池早已成為我們生活中不可缺少的日用品之一。老師在前幾天取用干電池的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)了這樣的現(xiàn)象（圖1）。同學(xué)們第一反應(yīng)是想做什么？

圖1 堿性電池的漏液現(xiàn)象

【學(xué)生】扔掉；用手摸一摸……

【教師】對于未知物質(zhì)我們要確定其成分才能判斷是否能直接用手觸摸。老師觀察電池的外部包裝，發(fā)現(xiàn)上方印有“堿性干電池”字樣。同學(xué)們覺得為什么叫作堿性干電池呢？

【學(xué)生】可能是它內(nèi)部含有堿性物質(zhì)。

【教師】是否如大家所想呢？老師又進(jìn)一步查閱了堿性電池相關(guān)資料，我們一起來看一下。

【多媒體】展示堿性電池資料（圖2）。

圖2 堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖

【教師】同學(xué)們的猜想很正確。我們一起來看一下，堿性電池又叫作堿性干電池，它的正極材料是二氧化錳，負(fù)極材料是鋅，中間填充著氫氧化鉀作為電解液，用于幫助導(dǎo)電。通過鋅和二氧化錳之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。又叫作鋅錳電池，是鋅錳電池中性能最優(yōu)異的品種。

【教師】但是電池外部怎么會(huì)出現(xiàn)固體物質(zhì)呢？

【學(xué)生】有些電池會(huì)漏液。

【教師】那么你覺得這個(gè)固體是什么物質(zhì)呢？

【學(xué)生】KOH。

【教師】還有別的可能嗎？

【學(xué)生】KOH有可能變質(zhì)了，還有K2CO3。

【教師】確實(shí)，氫氧化鉀與氫氧化鈉的性質(zhì)相似，請同學(xué)們在學(xué)案上寫出氫氧化鉀變質(zhì)的化學(xué)方程式。

【學(xué)生】書寫化學(xué)方程式：2KOH+CO2==== K2CO3+H2O

2.探究堿性電池表面析出固體的成分

【教師】那我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定KOH 是否變質(zhì)呢？我們一起來分析一下，檢驗(yàn)氫氧化鉀是否變質(zhì)其實(shí)就是檢驗(yàn)其中有哪種物質(zhì)？

【學(xué)生】K2CO3。

【教師】因此我們選擇試劑的依據(jù)是什么？

【學(xué)生】該試劑能與K2CO3反應(yīng)有明顯現(xiàn)象。

【教師】同學(xué)們的思路是正確的，請大家討論實(shí)驗(yàn)方案。

【學(xué)生1】加稀鹽酸觀察是否有氣泡。

【教師】你利用的性質(zhì)是？

【學(xué)生1】K2CO3是碳酸鹽，若存在K2CO3，則會(huì)與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2。

【教師】這位同學(xué)分析得十分到位。那么老師想問你對加入鹽酸的量有沒有要求？

【學(xué)生1】應(yīng)該加足量稀鹽酸，因?yàn)榭赡苓€有未變質(zhì)的NaOH，鹽酸優(yōu)先與NaOH反應(yīng)看不到明顯現(xiàn)象。

【教師】這位同學(xué)考慮得很全面。還有其他方案嗎？

【學(xué)生2】加入Ca（OH）2溶液，若產(chǎn)生白色沉淀則已變質(zhì)。

【教師】這位同學(xué)想到了鹽能與某些堿反應(yīng)，很好。這里對Ca（OH）2溶液加入的量是否有要求？

【學(xué)生2】沒有。

【教師】還有其他小組有不同的方案嗎？

【學(xué)生】加入CaCl2溶液，若產(chǎn)生白色沉淀則已變質(zhì)。

【教師】這組同學(xué)想到了加入鹽溶液。除了CaCl2溶液是否還有別的鹽溶液？

【學(xué)生3】還可以選擇BaCl2溶液。

【教師】是的，BaCl2也能與碳酸鉀反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀。你覺得相比而言BaCl2溶液和CaCl2溶液哪種更適合？為什么?

【學(xué)生3】BaCl2溶液。因?yàn)镃aCl2溶液和KOH結(jié)合會(huì)形成微溶于水的Ca（OH）2，干擾對K2CO3的檢驗(yàn)。

【教師】非常好。同學(xué)們利用了鹽能和酸、堿以及某些鹽反應(yīng)的性質(zhì)，設(shè)計(jì)了各自的方案。記得我們還探討過鹽類物質(zhì)溶液的酸堿性。碳酸鉀溶液呈什么性？

【學(xué)生】堿性。

【教師】能否利用指示劑檢驗(yàn)溶液的酸堿性來判斷有無K2CO3？

【學(xué)生】不可以，因?yàn)闅溲趸浫芤阂渤蕢A性。

【教師】非常好。接下來請同學(xué)們分別按照所設(shè)計(jì)的三種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究我們面前的這份漏出電解液是否變質(zhì)，并完成學(xué)案。

【學(xué)生】分組實(shí)驗(yàn)。

【教師】請同學(xué)們匯報(bào)你們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖3）。

圖3 學(xué)生學(xué)案示例

【學(xué)生】加入足量鹽酸后觀察到氣泡，加入Ca（OH）2溶液和BaCl2溶液后觀察到沉淀，說明已變質(zhì)。

【教師】可見各組同學(xué)手中的KOH 均已變質(zhì)。那么，同學(xué)們是否好奇，這些固體是否完全變質(zhì)了呢？你覺得有哪些可能性？

【學(xué)生】可能只是部分變質(zhì)，固體中有KOH 和K2CO3，也可能已經(jīng)全部變質(zhì)，則固體中只有K2CO3。

【教師】我們想要檢驗(yàn)是否完全變質(zhì)其實(shí)是想檢驗(yàn)還有哪種物質(zhì)的存在？從微粒的角度來說是想檢驗(yàn)?zāi)姆N離子的存在？

【學(xué)生】氫氧化鉀，OH-。

【教師】請同學(xué)們根據(jù)老師提供的資料設(shè)計(jì)方案。

【學(xué)生】小組討論，并試著設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

【教師】我們發(fā)現(xiàn)碳酸鉀的存在對于氫氧化鉀的檢驗(yàn)是干擾，因此應(yīng)該先除去K2CO3。問題又回到選擇合適的試劑與K2CO3反應(yīng)。剛才我們所探討的三類試劑是否均可行呢？能否用鹽酸除去K2CO3？

【學(xué)生】不可以，因?yàn)辂}酸也會(huì)與KOH 反應(yīng)，把可能存在的KOH反應(yīng)掉。

【教師】確實(shí)，那么能否用Ca（OH）2溶液呢？

【學(xué)生】不能用氫氧化鈣，因?yàn)镃a（OH）2會(huì)和K2CO3反應(yīng)產(chǎn)生KOH。

【教師】同學(xué)們注意到了，選擇Ca（OH）2溶液會(huì)引入KOH，無法證明原固體物質(zhì)中是否含有KOH。那么能否選擇BaCl2溶液呢？

【學(xué)生】可以。既能除去K2CO3又不會(huì)干擾對KOH的檢驗(yàn)。

【教師】請同學(xué)們在學(xué)案上完善實(shí)驗(yàn)方案。

【學(xué)生】完成實(shí)驗(yàn)方案（圖4）。

圖4 學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案示例

【教師】同學(xué)們的方案上還應(yīng)注意細(xì)節(jié)，為了除盡溶液中的K2CO3，所加BaCl2溶液的量應(yīng)該如何？

【學(xué)生】過量。

【教師】是的，我們不僅要關(guān)注試劑的種類，還要關(guān)注試劑的用量。當(dāng)我們除盡K2CO3后，再對濾液進(jìn)行檢驗(yàn)，這一步的目的是什么？

【學(xué)生】檢驗(yàn)濾液中有無KOH。

【教師】同學(xué)們想到用什么試劑呢？

【學(xué)生】向?yàn)V液中滴加酚酞，若變紅，則含KOH，固體部分變質(zhì)。

【教師】這位同學(xué)想到利用KOH 溶液的堿性，還有別的方案嗎？

【學(xué)生】也可以加入CuSO4溶液，若有藍(lán)色沉淀則部分變質(zhì)。

【教師】很好。同學(xué)還想到了利用某些鹽和堿反應(yīng)可以產(chǎn)生明顯現(xiàn)象來檢驗(yàn)。請同學(xué)們動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，探究析出固體的變質(zhì)程度究竟如何。

【學(xué)生】實(shí)驗(yàn)，得出現(xiàn)有的析出固體均為部分變質(zhì)。

【教師】老師有個(gè)問題，在同學(xué)們剛才的實(shí)驗(yàn)過程中，是如何確定BaCl2溶液已過量呢？

【學(xué)生】加BaCl2溶液到不再產(chǎn)生沉淀為止。

【教師】同學(xué)們真的看到不再產(chǎn)生沉淀了嗎？大家手中應(yīng)該是一份比較渾濁的懸濁液，如何清楚地看到有無沉淀繼續(xù)產(chǎn)生呢？

【學(xué)生】疑惑。

【教師】我們往往會(huì)先靜置一段時(shí)間，然后向上層清液中繼續(xù)加BaCl2溶液，觀察是否有沉淀繼續(xù)產(chǎn)生。請同學(xué)們看老師的演示實(shí)驗(yàn)。

【多媒體】教師拍攝的演示實(shí)驗(yàn)視頻。

（視頻鏈接：https：//v.youku.com/v_show/id_XNTE 2MjcxMzMwNA==.html；視頻密碼：123456）

3.廢液及廢棄堿性電池的處理

【教師】經(jīng)過同學(xué)們的努力，我們發(fā)現(xiàn)電池上析出的固體已經(jīng)部分變質(zhì)。由于其水溶液是堿性的，我們往往不能直接排放，而要將其處理至中性后再排放，這又該如何處理呢？

【學(xué)生】向其中加入鹽酸。

【教師】會(huì)涉及哪些反應(yīng)，請同學(xué)們在學(xué)案上書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【學(xué)生】KOH+HCl==== KCl+H2O; K2CO3+2HCl====2KCl+H2O+CO2↑。

【教師】如何確定廢液已經(jīng)處理至中性呢？

【學(xué)生】可以測定溶液的pH。

【教師】是的，而且為了防止加酸過量，我們往往會(huì)邊加酸邊測定溶液pH，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。

【教師】漏液后的干電池如果繼續(xù)使用也會(huì)腐蝕電子器件，對于干電池這類固體廢棄物，我們應(yīng)該投放至哪一類垃圾桶呢？

【學(xué)生】其他垃圾。

【教師】是的，同學(xué)們可以看它的外包裝，此類電池因?yàn)椴缓?，我們將其投放至其他垃圾即可。那么，這些廢棄的干電池是否毫無用處了呢？對，我們還能回收其中的金屬、MnO2等物質(zhì)。這就是一種回收電池金屬的方案，請同學(xué)們利用所學(xué)知識(shí)完成方案中的一些問題。

【學(xué)生】解決從電池中回收金屬銅的相關(guān)問題（圖5）。

圖5 從電池中回收金屬銅的工藝流程

4.歸納酸堿鹽知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

【教師】同學(xué)們，在今天認(rèn)識(shí)堿性電池的過程中，涉及到了哪些酸堿鹽的知識(shí)呢？同學(xué)們可以回顧自己所寫的化學(xué)方程式，試著用思維導(dǎo)圖歸納酸堿鹽之間的相關(guān)性質(zhì)。

【學(xué)生】完善思維導(dǎo)圖（圖6）。

圖6 酸堿鹽思維導(dǎo)圖

5.暢想電池技術(shù)的發(fā)展

【教師】人類從未停止對電池技術(shù)的探索，例如我國的汽車公司蔚來發(fā)布了他們關(guān)于固態(tài)電池的暢想，我們一起了解一下。

【多媒體】剪輯視頻：蔚來固態(tài)電池發(fā)布會(huì)。

（視頻鏈接：https：//v.youku.com/v_show/id_XNTE2 MjcxNDExNg==.html；視頻密碼：123456）

【教師】當(dāng)然目前很多技術(shù)仍然只是一種概念，還有很多技術(shù)難題需要攻克。希望同學(xué)們學(xué)好化學(xué)知識(shí)，將來為社會(huì)貢獻(xiàn)自己的一份力。

六、教學(xué)效果與反思

本節(jié)課從生活中常見現(xiàn)象之漏液的堿性電池入手，將對漏液成分、堿性廢液的處理、金屬回收等問題的探究置于實(shí)際生活情境中，激發(fā)了學(xué)生興趣，讓學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，有助于學(xué)生感受化學(xué)在生活中的價(jià)值。在探究過程中，學(xué)生大膽猜想、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，初步掌握了探究問題的一般思路。探究完成后，與學(xué)生共同梳理多個(gè)探究環(huán)節(jié)中用到的酸堿鹽知識(shí)，自主繪制思維導(dǎo)圖，構(gòu)建該章節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，完成對酸堿鹽知識(shí)的復(fù)習(xí)。從課堂效果看，學(xué)生專注力與聽課效率明顯高于傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課，既復(fù)習(xí)了相關(guān)化學(xué)知識(shí)，又初步了解了堿性干電池，感受到了化學(xué)在科技進(jìn)步中的貢獻(xiàn)，學(xué)科素養(yǎng)得以提升。