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基于学科观念建构的中学化学教学设计

范文

王建娣叶静

摘要：从促进学生化学学科观念建构的角度对“影响盐类水解的因素”这一内容进行了教学设计和实践，引导学生通过实验探究、理论分析等方法进行学习，加深学生对原理本质的理解，发展学生的宏微观、平衡观、模型观等学科观念。

关键词：化学学科观念建构;影响盐类水解的因素;教学设计

文章编号：1008-0546（2020）03-0060-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2020.03.017

一、问题的提出

盐类的水解是普通高中化学反应原理的重要组成部分，由于其内容具有一定的抽象性，许多学生在学习过程中感到困难。然而，“盐类的水解”的知识并不是孤立存在的，它是“化学平衡”知识的延伸与拓展，是化学学科中宏微观、平衡观、模型观等学科观念的载体与体现。如何在课堂教学中，培养学生从化学的视角认识“盐类的水解”，形成解决问题的思路、观点和方法，是一个值得探讨的问题。笔者以“影响盐类水解的因素”为例，进行了尝试。

二、“影响盐类水解的因素”教学设计

1.教学背景分析

（1）设计理念分析

课堂教学要充分尊重学生在课堂中的主体地位，通过创设情境，科学探究，完成一系列的学习任务，以帮助学生产生积极的情感体验和正确的价值观，培养探究精神，促进学生核心素养的发展…，最终实现化学学科观念的意义建构。

（2）教材分析

“影响盐类水解的因素”是苏教版《化学反应原理》专题三第三单元的内容，该单元分为“盐类的水解”和“影响盐类水解的因素”两部分内容[2]。本节课从内因和外因的角度，探讨了影响盐类水解的因素。盐类自身的组成，是影响盐类水解程度的内因;盐类的水解到达平衡状态后，改变温度、酸碱度、盐溶液的浓度等外界因素，盐类的水解平衡会发生移动，这是影响盐类水解程度的外因。本节课是对化学平衡和弱电解质的电离平衡知识的具体应用，是对盐类水解原理的深化，是对沉淀溶解平衡的铺垫。

（3）学情分析

本节课的授课对象是普通高中高二年级重点班的学生，学生已经学习了化学平衡，平衡移动理论和弱电解质的电离平衡等相关知识，已经从微观层面认识了盐类的水解，会判断哪些盐会水解，掌握了盐类水解的离子方程式的书写及盐类水解对溶液酸碱性的影响。

2.教学目标

根据以上分析，将基于化学学科观念建构的教学目标转化为本节课的课时教学目标.主要体现在5个方面，具体如图1所示。

3.教学重难点

重点：各因素对盐类水解程度的影响

难点：盐溶液的浓度对盐类水解程度的影响

4.教学过程设计

（1）环节一：创设情境，引入新课

[教师]通过化学1“镁的提取及应用”这一课的学习，同学们知道了直接加热MgCl2.6H30得不到MgCl3，必须在通HCl气流氛围中加热才行，HCl气流在这里起了什么作用呢？

设计意图：学生通过化学1的学习，知道在HCl气流氛围中加热MgCl2.6H20才能得到MgCl2，却不知道这样做的原因。本节课由此问题引入，意在引起学生的好奇心，引发学生对影响盐类水解因素的思考。

（2）环节二：探究内因对盐类水解程度的影响

[教师]我们已经学过化学平衡的理论知识，影响化学平衡的因素有反应物本身的性质（内因）和温度、浓度、压强（外因）等。盐类的水解平衡也是化学平衡的一种，盐类的水解受哪些因素的影响呢？

[学生]受盐溶液本身的性质（内因）和温度、浓度（外因）等影响。

设计意图：回顾了所学的知识，建立了新旧知识之间的联系，明确了本节课的研究范围，为下面内容的学习做了铺垫。

[教师]同学们的实验台上有三瓶浓度均为O.lmol.L-l的NaClO、CH3COONa、NaNO：溶液，大家先动笔写出这三种盐溶液水解的离子方程式，然后预测三种同浓度的不同盐溶液的水解程度是否相同，小组同学进行讨论并给出解释。

[学生1]板演写出离子方程式：

ClO-+H20=HClO+OH-

CH3COO-+H2O= CH3COOH+OH-

NO2+H20=HN02+OH-

[学生2]水解程度不同，因为这三种盐的弱酸阴离子不同，不同的弱酸阴离子水解能力应该不同。

[教师]如何设计实验来验证呢？

[学生]测剩余弱酸阴离子的浓度和生成的弱酸的浓度都比较困难，但知道OH-的浓度是比较容易的，所以我们可以通过分别测三种盐溶液的pH来判断三种弱酸阴离子水解程度的大小。

[教师]分析得很到位，请大家用pH计测量溶液的pH。

[学生]测量三种同浓度的不同盐溶液的pH，并完成表1。

[学生]组成盐的弱酸阴离子对应的酸越弱，其水解程度越大。

设计意图：为了验证自己预测的结论正确与否，在实验阶段学生会积极高效地进行实验，主动快速地收集信息，避免了被动地、盲目地做探究实验。此外，通过测量盐溶液的pH，知道了同浓度的不同的弱酸阴离子的水解程度是不同的，从宏观的角度揭示了微观弱离子的水解规律，很好地建构了学生的宏微观。

设计意图：反应原理的学习要讲“理”，不仅要知其然还要知其所以然。根据实验结论，学生只是感性认识了组成盐的弱酸阴离子对应的酸越弱，其水解程度越大，并没有上升为理性认識。若能从水解平衡常数的角度定量地加以解释就能够促进学生对知识本质的理解。同时，该任务驱动引导学生用水解平衡常数判断水解程度，是对之前获得的用化学平衡常数判断反应进行程度和用电离平衡常数判断电离程度的能力的迁移与提高，有利于建构学生的模型观。此外，通过定量地计算水解平衡常数，将抽象的水解平衡程度量化，学生感受到了水解平衡程度是如此之小。这直观的数据冲击，大大加深了学生对盐类水解程度的印象。

（3）环节三：探究外因对盐类水解程度的影响

[教师] FeCl3是一种优良的净水剂，请写出FeCl3水解的离子方程式。

[学生]Fe3++3H20=Fe（ OH）3+3H+

[教师]影响盐类水解程度的外因有哪些？

[学生]温度，盐溶液的浓度。

[教师]压强能不能影响盐类的水解？

[学生]不能，盐类的水解没有气体参与和生成。

[教师] Fe3+水解的产物有H+，增加溶液中H+浓度相当于增加生成物的浓度。酸碱度是否也会影响盐类的水解程度呢？温度、酸碱度会如何影响盐类的水解程度呢？请同学们先独自预测，然后小组同学进行讨论并给出实验方案。

[投影展示]实验用品：试管若干，试管夹，酒精灯，胶头滴管若干，O.lmol·L-1FeCl3溶液，6mo·L-1盐酸。

[实验方案]取三支试管分别加入适量等体积的O.lmol·L-1FeCl3溶液，对第一支试管进行加热处理，在第二支试管中加入少量的盐酸，把第三支试管作为对照组不作其他处理。

[演示实验]在A、B、C三支试管中分别加入适量等体积的O.lmol.L-1FeCl3溶液。将A试管放在酒精灯火焰上加热到沸腾，向B试管中加入3滴6mol·L-1盐酸。

[教师]观察A、B试管中溶液的颜色，并与C试管中溶液的颜色比较。（实验现象如图2所示）

[学生]A试管中溶液颜色由棕黄色变为红褐色，B试管中溶液颜色由棕黄色变为黄色，C试管中溶液颜色一直为棕黄色。

[教师]请根据溶液颜色变化判断水解平衡的移动方向。

[学生]升高温度，Fe3+水解平衡正向移动;增加H+浓度，Fe3+水解平衡逆向移动。

[教师]为什么FeCl，溶液能用于净水？

[学生]Fe3+水解形成Fe（OH），胶体，Fe（OH）3胶体具有吸附性。

[教師]能否结合Fe（OH）3胶体的性质来判断水解平衡的移动方向？

[学生]用激光笔照射A、B、C三支试管，观察光亮通路的明亮程度。

[演示实验]用激光笔垂直照射并排的A、C、B三支试管，激光笔从靠近B试管端照射。（实验现象如图3所示）

[学生]观察到三支试管中均有一条光亮的通路且A试管中的通路最亮，B试管中的通路最暗。部分学生发出了惊讶的叫声。小组同学进行讨论，达成一致得出结论：升高温度，Fe3+水解平衡正向移动;增加H+浓度，Fe3+水解平衡逆向移动。

设计意图：实验设计是探究活动非常重要的一个环节，让学生主动参与实验的设计并运用控制变量法给出实验方案，探讨不同的观测量并进行现象对比，有利于发展学生的实验观。盐类水解平衡的移动是微观的看不见的变化过程，如何让这抽象的过程宏观化且可以被看到，我们需要选择合适的观测量。在该片段中，溶液中光亮通路的明亮程度，是一个直观新颖的观测量，有利于建构学生的宏微观。

[教师]用化学平衡移动原理解释上述实验现象。

[学生]盐类的水解是吸热过程，升高温度，Fe3+的水解平衡向着吸热的正反应方向移动;增加H+浓度，Fe3+的水解平衡向着H+浓度减小的逆反应方向移动。

设计意图：引导学生运用化学平衡移动原理分析水解实验的现象，有利于提高学生分析问题的能力，有利于建构学生的平衡观。

[教师]请同学们预测加水稀释FeCl3溶液，Fe3+的水解平衡如何移动？

[演示实验]在小烧杯1中加入20mL O.lmol.L-1FeCl3溶液;在小烧杯2中加入2mL O.lmol.L-1FeCl3溶液，然后加水稀释到20mL。

[教师]稀释10倍后，溶液的颜色很浅，肉眼无法判断平衡的移动方向，有其他的方法吗？

[学生1]用激光笔垂直照射两只小烧杯中的溶液，通过光亮通路的明亮程度来判断。

[教师]用激光笔垂直照射两只小烧杯中的溶液，观察到烧杯1的通路比烧杯2亮就能判断水解平衡的移动方向吗？

[学生2]不能，稀释溶液10倍之后，无论水解平衡向哪个方向移动，Fe（OH）3胶体的浓度一定减小，光亮程度一定减小。

[学生3]可以用pH计测量烧杯1和烧杯2中溶液的pH。

[演示实验]用pH计测量两溶液的pH，测得稀释前pH为1.7，稀释后pH为2.5。

[教师]假如水解平衡不移动，稀释10倍后溶液的pH应该为多少？

[学生]2.7

[教师]但现在pH为2.5，小于2.7，这说明了什么？

[学生]这说明H+浓度小幅增大了，这是由水解平衡正向移动引起的，加水稀释FeCl，溶液，Fe3+的水解平衡正向移动。

[教师]请从浓度商Qc和水解平衡常数Kh相对大小的角度定量地解释实验结论。

所以水解平衡正向移动

设计意图：盐溶液的浓度对盐类水解程度的影响是一个难点问题。不考虑水解平衡的移动，稀释盐溶液n倍后，水解产物的浓度会相应地减小n倍;但事实上，盐溶液稀释后，其水解平衡会发生移动，水解产物的浓度还会发生小幅度地改变。最终溶液中水解产物的浓度，是两者共同作用的结果。在这里选择合适的观测量与分析数据都有一定的难度，教师可对学生加以引导让学生逐步突破。同时，用任务驱动引导学生用Qc和Kh相对大小的角度定量地判断水解平衡的移动方向，是对之前获得的用Qc和K相对大小的角度定量地判断化学平衡的移动方向的能力的迁移与提高，有利于建构学生的模型观。

（4）环节四：回归生产，实践应用

[教师]学习了盐类水解的影响因素之后，请大家解释课堂之初老师提出的问题：为什么直接加热MgCl2·6H2O得不到MgCl2，必须在通入HCl气流氛围中加热才行？

[学生]Mg2+是弱碱阳离子，能发生水解反应Mg2+2H：0 =Mg（OH）2+2H+。在加热条件下水解程度增大，并且随着HCl气体的挥发，水解平衡不断正移。通人HCl气流后，溶液中H+浓度增大，水解平衡向着H+浓度减小的逆反应方向进行，很好地抑制了Mg2+的水解。

设计意图：将所学的反应原理知识应用于解决生产生活中的问题，发挥了化学知识的正面价值，促进了学生化学价值观的建构。

5.教学反思

本节课以促进学生化学学科观念建构为主旨，用生产生活中的现象为引入，通过实验探究，得出结论并给出正确的解释，最后用所学的知识解决生产生活中的问题。实践证明：将化学学科观念建构的中学化学教学设计应用于“影响盐类水解的因素”新课不仅行得通而且有效果。但必须处理好如下问题：通过实验探究得出结论后，要引导学生用反应原理的知识对结论进行解释，加深学生对原理本质的理解。运用原理的知识进行解释不仅可以从定性的平衡移动理论出发，还可以从定量的平衡常数的角度出发。

参考文献

[1]李珊珊，唐劲军.基于发展学生化学学科核心素养的教学设计一“以海水资源的开发利用为例”[J].化学教学，2017（8）：42-46

[2]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理[M].南京：江苏教育出版社，2014：81-86

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