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《碳酸钠的性质与应用》是苏教版必修《化学1》专题2的第二单元教学内容,是在学习Na、Na2O、Na2O2、NaOH后的一个知识延伸,是学生第一次完整的学习一种盐,也为后面的离子反应的学习做好铺垫。通过新课的学习,学生对于碳酸钠和碳酸氢钠的性质和鉴别有了初步的认识,但对于碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的微观本质认识不清,对于CO32-、HCO3-与H2CO3的转化模型还比较陌生。
1.学生对于碳酸钠性质的掌握水平分析
笔者对温州市某重点中学高一学生进行调研,46位调研对象,已经学习过碳酸钠的性质的相关内容,他们的化学学科水平在学校中处于中游。通过进一步访谈,笔者发现学生对于碳酸钠性质的的认识存在以下问题:
(1)学生对于HCO3-与CO32-结合H+的能力判断有误,究其原因很多学生是根据碳酸氢钠与盐酸反应的速度比碳酸钠与盐酸的反应速度快推导而来的,还有不少学生对于碳酸钠和盐酸定量的反应分析不清,从而可以得知这些学生对于碳酸钠与盐酸反应的本质还理解不足。
(2)不少学生写出了HCO3-与OH-反应生成CO2和H2O,出现这样的错误是由于他们前面学习接触到的都是碳酸盐、碳酸氢盐与盐酸的反应,生成CO2和H2O,只知道与酸的反应,对于与碱就比较陌生。本质上是他们还未建立对于CO32-、HCO3-与H2CO3的转化模型。
2.基于学生认知困难(疑难点)的教学策略
2.1教学目标
宏观辨识与微观探析:回顾Na2CO3和NaHCO3的化学性质;学会利用已学知识解释实验现象
变化观念与平衡思想:运用结合H+能力强弱的顺序分析反应过程。
证据推理与模型认知:能依据已有理论知识和实验推出合理的结论,构建CO32-、HCO3-与H2CO3转化关系模型,运用模型解决化学问题。
科学探究与创新意识:学会用所学知识探究解释实验中出现的异常现象。
科学精神与社会责任:学会归纳求真的科学精神。
2.2教学重难点
通过小组讨论和实验探究突破OH-、CO32-、HCO3-三者结合H+的能力大小,并构建CO32-、HCO3-与H2CO3转化关系模型,然后运用模型解决化学问题,
2.3教学过程
2.3.1抢“亲”大比拼
引入:投影前测学案的答题情况,展示前测问题:OH-、CO32-、HCO3-三者结合H+的能力大小,请排序。该问题有20位同学出现错误,大部分错误的同学认为HCO3-结合H+的能力比CO32-强,请一位错误的学生起来说下他的分析思路,他的依据是碳酸氢钠与盐酸反应的速度比碳酸钠与盐酸的反应速度快。
教师提问:碳酸氢钠与盐酸反应的速度比碳酸钠与盐酸的反应速度快的原因是什么?是结合H+的能力大小吗?
请学生发言:原因是碳酸钠与盐酸需要经历两步反应生成CO2,碳酸氫钠与盐酸一步就生成CO2,少了一步反应,自然反应速度就快了。
教师提问:请写出碳酸钠和盐酸两步反应的离子方程式,你能否从中得出CO32-、HCO3-二者结合H+能力的强弱关系?
学生小组讨论,然后派代表上来书写离子方程式,说明结论:
可以得出CO32-结合H+能力比HCO3-强,原因是向碳酸钠中加入少量盐酸后,溶液中存在碳酸钠和碳酸氢钠,继续加盐酸,却没有气体出现,一直要加到碳酸钠全部转化为碳酸氢钠,然后才会有气体出现。
设计意图:本环节的设计从学生的前测学案结果出发,挖掘学生的错误原因,并对碳酸钠和盐酸的反应过程进行再认识,从宏观微观结合的方面突破这个难点,体现了宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.3.2实验再认识
过渡:前面我们从宏观微观的角度分析了CO32-、HCO3-二者结合H+能力,接下来我们通过实验来更直观的体验下它们结合H+能力的强弱。 学生完成实验,并仔细观察出现的现象
教师:实验现象都符合你的预期吗?
学生:有些符合,有些不符合。
教师:符合预期的说明我们前面的理论分析是正确的。不符合是出现了哪些异常现象呢?
学生:向碳酸钠溶液中滴加盐酸的实验时,发现一开始就出现了少量气泡,气泡在上升的过程中逐渐变小乃至消失。
教师:出现了异常现象,那么你们能试着去解释一下吗?请以小组为单位讨论,然后派代表发言
学生:气体是CO2,可能是滴入盐酸时,局部盐酸浓度高,直接和碳酸钠反应生成CO2,产生少量气泡然后CO2在上升过程中与溶液中的碳酸钠反应生成碳酸氢钠,气泡逐渐消失。
教师:请写出这里发生的离子反应式?
学生:
教师:这个异常现象能说明我们的理论是错误的吗?
学生:我们的理论依然是正确的,只不是是由于局部盐酸浓度过高,导致碳酸钠和盐酸直接产生了CO2气体,而且碳酸可以看成HCO3-结合了H+,CO32-能和H2CO3反应生成HCO3-,就相当于把HCO3-结合的H+夺走,正说明了CO32-结合H+的能力大于HCO3-。
设计意图:根据反应实验事实来直观验证前面的理论分析,并对实验中出现的异常现象学会用理论来分析解释,让学生体验以实验为证据推理验证理论的过程,体现了证据推理的核心素养。
2.3.3建模进行时
教师提问:根据前面的离子方程式和实验,你能否从中得出CO32-分步变为H2CO3的转化图?
学生:
教师提问:CO32-与H+结合可以转化为H2CO3,那么如何H2CO3转化为CO32-呢?请写出转化图
学生:加入OH-
教师提问:CO32-、HCO3-与H2CO3三者之间能互相反应吗?假如可以,请把转化关系图补充完整
学生:
设计意图:在前面学习理论分析和实验验证之后,让学生根据CO32-和H+反应以及H2CO3和OH-反应的特点建构CO32-、HCO3-与H2CO3三者之间的转化模型,让学生在建模的过程中使知识网络化,体现了模型建构的核心素养。
3.教学反思
1.课堂一定要追求有效性,如何达成有效的目标呢?那就需要课前精心的调研,获取学生的存在的问题,然后根据这些问题进行精准备课,在课堂上打通这些疑难点,在课堂中以及课后进行巩固。本堂复习课,笔者先根据前测收集到的信息,提炼出学生的两个疑难点(①CO32-、HCO3-两者结合H+的能力大小②CO32-、HCO3-与H2CO3三者之间的转化关系),根据这两个疑难点,以核心素养为指导,设计了通过理论分析和实验验证构建出CO32-、HCO3-与H2CO3转化模型突破疑难点,然后通过图像题、离子反应方程式、计算题来运用转化模型的教学思路,达到让学生通过课堂突破疑难点,进而提高学科核心素养的目的。
在建立碳酸钠和碳酸氢钠、碳酸之间的转化模型时,没有让学生自己充分思考建立转化模型,导致模型后测中还有6位同学依然没写对HCO3-與OH-反应的离子方程式。在今后的课堂中,我会更加关注学生的主体地位,引导学生形成知识而不是简单的告知学生知识。由于前面花费时间过多导致,计算题的突破还不到位,后测显示还有21位同学计算题出错,究其原因,第一是有部分同学对于计算题中涉及到的反应历程不太清楚,第二是计算技巧缺乏,没想到用守恒法来简化计算问题。这也是我接下来的课要重点突破的方面。
1.学生对于碳酸钠性质的掌握水平分析
笔者对温州市某重点中学高一学生进行调研,46位调研对象,已经学习过碳酸钠的性质的相关内容,他们的化学学科水平在学校中处于中游。通过进一步访谈,笔者发现学生对于碳酸钠性质的的认识存在以下问题:
(1)学生对于HCO3-与CO32-结合H+的能力判断有误,究其原因很多学生是根据碳酸氢钠与盐酸反应的速度比碳酸钠与盐酸的反应速度快推导而来的,还有不少学生对于碳酸钠和盐酸定量的反应分析不清,从而可以得知这些学生对于碳酸钠与盐酸反应的本质还理解不足。
(2)不少学生写出了HCO3-与OH-反应生成CO2和H2O,出现这样的错误是由于他们前面学习接触到的都是碳酸盐、碳酸氢盐与盐酸的反应,生成CO2和H2O,只知道与酸的反应,对于与碱就比较陌生。本质上是他们还未建立对于CO32-、HCO3-与H2CO3的转化模型。
2.基于学生认知困难(疑难点)的教学策略
2.1教学目标
宏观辨识与微观探析:回顾Na2CO3和NaHCO3的化学性质;学会利用已学知识解释实验现象
变化观念与平衡思想:运用结合H+能力强弱的顺序分析反应过程。
证据推理与模型认知:能依据已有理论知识和实验推出合理的结论,构建CO32-、HCO3-与H2CO3转化关系模型,运用模型解决化学问题。
科学探究与创新意识:学会用所学知识探究解释实验中出现的异常现象。
科学精神与社会责任:学会归纳求真的科学精神。
2.2教学重难点
通过小组讨论和实验探究突破OH-、CO32-、HCO3-三者结合H+的能力大小,并构建CO32-、HCO3-与H2CO3转化关系模型,然后运用模型解决化学问题,
2.3教学过程
2.3.1抢“亲”大比拼
引入:投影前测学案的答题情况,展示前测问题:OH-、CO32-、HCO3-三者结合H+的能力大小,请排序。该问题有20位同学出现错误,大部分错误的同学认为HCO3-结合H+的能力比CO32-强,请一位错误的学生起来说下他的分析思路,他的依据是碳酸氢钠与盐酸反应的速度比碳酸钠与盐酸的反应速度快。
教师提问:碳酸氢钠与盐酸反应的速度比碳酸钠与盐酸的反应速度快的原因是什么?是结合H+的能力大小吗?
请学生发言:原因是碳酸钠与盐酸需要经历两步反应生成CO2,碳酸氫钠与盐酸一步就生成CO2,少了一步反应,自然反应速度就快了。
教师提问:请写出碳酸钠和盐酸两步反应的离子方程式,你能否从中得出CO32-、HCO3-二者结合H+能力的强弱关系?
学生小组讨论,然后派代表上来书写离子方程式,说明结论:
可以得出CO32-结合H+能力比HCO3-强,原因是向碳酸钠中加入少量盐酸后,溶液中存在碳酸钠和碳酸氢钠,继续加盐酸,却没有气体出现,一直要加到碳酸钠全部转化为碳酸氢钠,然后才会有气体出现。
设计意图:本环节的设计从学生的前测学案结果出发,挖掘学生的错误原因,并对碳酸钠和盐酸的反应过程进行再认识,从宏观微观结合的方面突破这个难点,体现了宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.3.2实验再认识
过渡:前面我们从宏观微观的角度分析了CO32-、HCO3-二者结合H+能力,接下来我们通过实验来更直观的体验下它们结合H+能力的强弱。 学生完成实验,并仔细观察出现的现象
教师:实验现象都符合你的预期吗?
学生:有些符合,有些不符合。
教师:符合预期的说明我们前面的理论分析是正确的。不符合是出现了哪些异常现象呢?
学生:向碳酸钠溶液中滴加盐酸的实验时,发现一开始就出现了少量气泡,气泡在上升的过程中逐渐变小乃至消失。
教师:出现了异常现象,那么你们能试着去解释一下吗?请以小组为单位讨论,然后派代表发言
学生:气体是CO2,可能是滴入盐酸时,局部盐酸浓度高,直接和碳酸钠反应生成CO2,产生少量气泡然后CO2在上升过程中与溶液中的碳酸钠反应生成碳酸氢钠,气泡逐渐消失。
教师:请写出这里发生的离子反应式?
学生:
教师:这个异常现象能说明我们的理论是错误的吗?
学生:我们的理论依然是正确的,只不是是由于局部盐酸浓度过高,导致碳酸钠和盐酸直接产生了CO2气体,而且碳酸可以看成HCO3-结合了H+,CO32-能和H2CO3反应生成HCO3-,就相当于把HCO3-结合的H+夺走,正说明了CO32-结合H+的能力大于HCO3-。
设计意图:根据反应实验事实来直观验证前面的理论分析,并对实验中出现的异常现象学会用理论来分析解释,让学生体验以实验为证据推理验证理论的过程,体现了证据推理的核心素养。
2.3.3建模进行时
教师提问:根据前面的离子方程式和实验,你能否从中得出CO32-分步变为H2CO3的转化图?
学生:
教师提问:CO32-与H+结合可以转化为H2CO3,那么如何H2CO3转化为CO32-呢?请写出转化图
学生:加入OH-
教师提问:CO32-、HCO3-与H2CO3三者之间能互相反应吗?假如可以,请把转化关系图补充完整
学生:
设计意图:在前面学习理论分析和实验验证之后,让学生根据CO32-和H+反应以及H2CO3和OH-反应的特点建构CO32-、HCO3-与H2CO3三者之间的转化模型,让学生在建模的过程中使知识网络化,体现了模型建构的核心素养。
3.教学反思
1.课堂一定要追求有效性,如何达成有效的目标呢?那就需要课前精心的调研,获取学生的存在的问题,然后根据这些问题进行精准备课,在课堂上打通这些疑难点,在课堂中以及课后进行巩固。本堂复习课,笔者先根据前测收集到的信息,提炼出学生的两个疑难点(①CO32-、HCO3-两者结合H+的能力大小②CO32-、HCO3-与H2CO3三者之间的转化关系),根据这两个疑难点,以核心素养为指导,设计了通过理论分析和实验验证构建出CO32-、HCO3-与H2CO3转化模型突破疑难点,然后通过图像题、离子反应方程式、计算题来运用转化模型的教学思路,达到让学生通过课堂突破疑难点,进而提高学科核心素养的目的。
在建立碳酸钠和碳酸氢钠、碳酸之间的转化模型时,没有让学生自己充分思考建立转化模型,导致模型后测中还有6位同学依然没写对HCO3-與OH-反应的离子方程式。在今后的课堂中,我会更加关注学生的主体地位,引导学生形成知识而不是简单的告知学生知识。由于前面花费时间过多导致,计算题的突破还不到位,后测显示还有21位同学计算题出错,究其原因,第一是有部分同学对于计算题中涉及到的反应历程不太清楚,第二是计算技巧缺乏,没想到用守恒法来简化计算问题。这也是我接下来的课要重点突破的方面。