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一、问题的提出
中国在明代之前是世界上科技最发达的国家,为什么近百年却无一人获得诺贝尔奖.其中一种主流观点认为中国的教育或教学重事实,轻逻辑.这让笔者联想到化学的教学.
“化学反应原理”模块理论性较强,趣味性不浓,是提高学生化学学习兴趣的主要障碍,但这一模块应该是培养学生逻辑思维能力很好的素材.现以新课程的一个教学案例“弱电解质的电离”来与同行探讨如何设计化学反应原理模块的教学,希望能够抛砖引玉.
二、“弱电解质的电离”教学过程简述
[学生实验1]以不同溶液(1mol·L-1HCl、1mol·L-1CH3COOH、1mol·L-1NaOH、1mol·L-1NaCl、1mol·L-1NH3·H2O、1mol·L-1蔗糖)作介质,灯泡的亮度实验.定性认识溶液导电性强弱.
[设计意图]重温化合物有电解质与非电解质之分,电解质有强弱之分.
[教师活动]
1.引导思考:为何同浓度的盐酸和醋酸导电性不同呢?
2.根据电解质的电离程度,电解质可分为强电解质和弱电解质.投影强、弱电解质的定义.
3.如何判断电解质是完全电离,还是部分电离?怎样体现电解质电离程度的大小?
[学生活动]分组讨论,提出方案.
[设计意图]通过分组讨论,学生提出实验方案.培养学生的发散思维能力.
[学生实验2]学生分组实验.
①取1mol·L-1HCl和1mol·L-1CH3COOH,分别放入表面积相同的镁条,观察现象;
②取1mol·L-1HCl和1mol·L-1CH3COOH,用pH计测其pH值.
[学生活动]各组对实验结果进行交流讨论,作出解释.
现象:①HCl中产生气泡的速度更快;②HCl的pH=0,CH3COOH的pH=2.4
结论:等浓度的盐酸和醋酸,盐酸H+浓度大,醋酸H+浓度小.且盐酸中H+浓度接近于盐酸的浓度,说明盐酸几乎完全电离;而醋酸只有少部分电离.
[设计意图]通过比较反应速率,感受盐酸和醋酸电离程度不同;通过定量测定pH值求得c(H+),让学生更具体地体会电离程度的大小.
[学生实验3]学生分组实验.
①取CH3COONH4固体和NaCl固体分别溶于水,用pH计测其pH值;
②取两个烧杯,一个加入1mol·L-1HCl和一定量的NaCl固体,另一个加入1mol·L-1CH3COOH和一定量的CH3COONH4固体,分别用pH计测其pH值.
[学生活动]汇报现象.
现象:①CH3COONH4溶液pH=7(中性),NaCl溶液pH=7(中性);
②盐酸加入NaCl后,pH几乎不变,醋酸加入CH3COONH4后,pH明显增大.
[教师活动]NaCl和CH3COONH4均为中性,为何一个pH不变,一个pH增大?
[学生活动]分组讨论
原因:Cl-不能与H+结合;而CH3COO-可以与H+结合,从而使H+浓度减小.
[设计意图]通过实验,让学生体会到强电解质电离不可逆,而弱电解质电离是可逆的,存在电离平衡(就像化学平衡一样).
[教师活动]引导学生对比强弱电解质.
[教师活动]提出问题:弱电解质的电离过程是一个可逆的过程,一方面CH3COOHCH3COO-+H+,另一方面CH3COO-+H+CH3COOH.那么H+浓度是否不断地变化呢?
[学生活动]当然不是.条件一定时,我们测到的CH3COOH的pH是一定的,说明H+浓度是一定的.
[教师活动]提出问题:CH3COOH溶液中,一方面CH3COOHCH3COO-+H+,另一方面CH3COO-+H+CH3COOH.为什么H+的浓度会保持不变呢?
[学生活动]学生讨论(类似于化学平衡状态).
[教师活动]教师进一步进行概括提升.
①先从微观粒子间的作用分析.
②再分别从正向和逆向两个变化过程分析,借助浓度对速率的影响.
[设计意图]引导学生学会知识的迁移,由化学平衡联想到电离平衡,触类旁通.
[学生活动]模仿化学平衡状态的建立,画出电离平衡建立的速率-时间图像
[教师活动]条件改变时,CH3COOH的电离程度会不会改变呢?比如浓度.
[学生实验4]取两只烧杯,各盛50mL蒸馏水,分别滴入1滴1mol·L-1HCl、1mol·L-1CH3COOH,搅拌后,用pH计测其pH值.
现象:盐酸的pH值增大3,醋酸的pH值增大不到2.
[教师活动]引导学生分析原因(从HCl和CH3COOH电离程度变化的角度).
[学生活动]分组讨论,请代表发言.
HCl完全电离,溶液稀释,电离程度不变;CH3COOH部分电离,存在电离平衡,随溶液稀释,平衡发生移动,且向着产生H+的方向移动了.
三、课后反思
如何有效地组织好“化学反应原理”模块的教学,笔者有如下认识:①重视运用逻辑推理,凸现原理的形成过程.②适当引入一些定量实验,用具体的数字说话,辅助逻辑推理.③注意根据学生已有的认知结构设计教学,把握好教学的深度和难度,不能“挖得太深”,逾越学生的认知能力.④给学生更多的思考讨论的时间和空间,避免被动、机械地记忆,只有理解了、通透了,才能提高兴趣.
作者单位:江苏省姜堰中学
中国在明代之前是世界上科技最发达的国家,为什么近百年却无一人获得诺贝尔奖.其中一种主流观点认为中国的教育或教学重事实,轻逻辑.这让笔者联想到化学的教学.
“化学反应原理”模块理论性较强,趣味性不浓,是提高学生化学学习兴趣的主要障碍,但这一模块应该是培养学生逻辑思维能力很好的素材.现以新课程的一个教学案例“弱电解质的电离”来与同行探讨如何设计化学反应原理模块的教学,希望能够抛砖引玉.
二、“弱电解质的电离”教学过程简述
[学生实验1]以不同溶液(1mol·L-1HCl、1mol·L-1CH3COOH、1mol·L-1NaOH、1mol·L-1NaCl、1mol·L-1NH3·H2O、1mol·L-1蔗糖)作介质,灯泡的亮度实验.定性认识溶液导电性强弱.
[设计意图]重温化合物有电解质与非电解质之分,电解质有强弱之分.
[教师活动]
1.引导思考:为何同浓度的盐酸和醋酸导电性不同呢?
2.根据电解质的电离程度,电解质可分为强电解质和弱电解质.投影强、弱电解质的定义.
3.如何判断电解质是完全电离,还是部分电离?怎样体现电解质电离程度的大小?
[学生活动]分组讨论,提出方案.
[设计意图]通过分组讨论,学生提出实验方案.培养学生的发散思维能力.
[学生实验2]学生分组实验.
①取1mol·L-1HCl和1mol·L-1CH3COOH,分别放入表面积相同的镁条,观察现象;
②取1mol·L-1HCl和1mol·L-1CH3COOH,用pH计测其pH值.
[学生活动]各组对实验结果进行交流讨论,作出解释.
现象:①HCl中产生气泡的速度更快;②HCl的pH=0,CH3COOH的pH=2.4
结论:等浓度的盐酸和醋酸,盐酸H+浓度大,醋酸H+浓度小.且盐酸中H+浓度接近于盐酸的浓度,说明盐酸几乎完全电离;而醋酸只有少部分电离.
[设计意图]通过比较反应速率,感受盐酸和醋酸电离程度不同;通过定量测定pH值求得c(H+),让学生更具体地体会电离程度的大小.
[学生实验3]学生分组实验.
①取CH3COONH4固体和NaCl固体分别溶于水,用pH计测其pH值;
②取两个烧杯,一个加入1mol·L-1HCl和一定量的NaCl固体,另一个加入1mol·L-1CH3COOH和一定量的CH3COONH4固体,分别用pH计测其pH值.
[学生活动]汇报现象.
现象:①CH3COONH4溶液pH=7(中性),NaCl溶液pH=7(中性);
②盐酸加入NaCl后,pH几乎不变,醋酸加入CH3COONH4后,pH明显增大.
[教师活动]NaCl和CH3COONH4均为中性,为何一个pH不变,一个pH增大?
[学生活动]分组讨论
原因:Cl-不能与H+结合;而CH3COO-可以与H+结合,从而使H+浓度减小.
[设计意图]通过实验,让学生体会到强电解质电离不可逆,而弱电解质电离是可逆的,存在电离平衡(就像化学平衡一样).
[教师活动]引导学生对比强弱电解质.
[教师活动]提出问题:弱电解质的电离过程是一个可逆的过程,一方面CH3COOHCH3COO-+H+,另一方面CH3COO-+H+CH3COOH.那么H+浓度是否不断地变化呢?
[学生活动]当然不是.条件一定时,我们测到的CH3COOH的pH是一定的,说明H+浓度是一定的.
[教师活动]提出问题:CH3COOH溶液中,一方面CH3COOHCH3COO-+H+,另一方面CH3COO-+H+CH3COOH.为什么H+的浓度会保持不变呢?
[学生活动]学生讨论(类似于化学平衡状态).
[教师活动]教师进一步进行概括提升.
①先从微观粒子间的作用分析.
②再分别从正向和逆向两个变化过程分析,借助浓度对速率的影响.
[设计意图]引导学生学会知识的迁移,由化学平衡联想到电离平衡,触类旁通.
[学生活动]模仿化学平衡状态的建立,画出电离平衡建立的速率-时间图像
[教师活动]条件改变时,CH3COOH的电离程度会不会改变呢?比如浓度.
[学生实验4]取两只烧杯,各盛50mL蒸馏水,分别滴入1滴1mol·L-1HCl、1mol·L-1CH3COOH,搅拌后,用pH计测其pH值.
现象:盐酸的pH值增大3,醋酸的pH值增大不到2.
[教师活动]引导学生分析原因(从HCl和CH3COOH电离程度变化的角度).
[学生活动]分组讨论,请代表发言.
HCl完全电离,溶液稀释,电离程度不变;CH3COOH部分电离,存在电离平衡,随溶液稀释,平衡发生移动,且向着产生H+的方向移动了.
三、课后反思
如何有效地组织好“化学反应原理”模块的教学,笔者有如下认识:①重视运用逻辑推理,凸现原理的形成过程.②适当引入一些定量实验,用具体的数字说话,辅助逻辑推理.③注意根据学生已有的认知结构设计教学,把握好教学的深度和难度,不能“挖得太深”,逾越学生的认知能力.④给学生更多的思考讨论的时间和空间,避免被动、机械地记忆,只有理解了、通透了,才能提高兴趣.
作者单位:江苏省姜堰中学