微粒作用觀視角下“離子反應及其發(fā)生條件”教學設計*

張志杰

（北京市通州區(qū)永樂店中學 北京 101105）

化學基本觀念的研究和實踐已成為當前中學化學教育研究的熱點，成為中學化學教學的一個基本價值取向和實踐追求。［1］要實施觀念教學，其中最關鍵的是要對教材內容的本體知識有深入的理解，充分挖掘本體知識中所蘊含的化學觀念，讓具體的知識服務于觀念建構，同時圍繞觀念建構采取行之有效的教學策略［2］。從教材內容的特點來看，“離子反應及其發(fā)生條件”是高中階段初步構建和發(fā)展學生微粒觀很好的素材，因此，本節(jié)課的教學設計不能只局限于講授具體的化學知識，而應該體現(xiàn)知識的功能和價值，對教學內容應該整體把握并建構化學觀念，促進學生的可持續(xù)發(fā)展。

一、“離子反應及其發(fā)生條件”的知識分析及其教學價值

“離子反應”是人教版高中化學必修（1）第二章“化學物質及其變化”的內容，這一節(jié)共分成三個課時：第一課時講酸堿鹽在水溶液中的電離；第二課時講離子反應及其發(fā)生條件；第三課時是離子反應的具體應用。從整體單元教學的視角來看，本單元的研究對象是水溶液體系，其中第一課時研究的是單一電解質在水溶液中的行為，是從微觀角度對物質的認識，而第二課時則是在此基礎上進一步認識兩種電解質混合后在水溶液中的行為，是從微觀的角度對酸、堿、鹽在水溶液中反應的認識。（見圖1）。其中第二課時“離子反應及其發(fā)生條件”的主要內容包括：離子反應的實質、離子反應發(fā)生的條件、離子方程式的書寫和離子反應的簡單應用。通過本節(jié)課的學習，讓學生從微觀角度認識酸、堿、鹽在水溶液中反應的實質，深化從微觀角度認識和分析離子反應的思路和方法，并從宏觀事實進入微觀分析，形成高度概括的深層理解，逐漸建構和發(fā)展微粒作用觀的內涵。下圖表示“離子反應”一節(jié)的知識層級關系。（見圖2）

圖1 “離子反應”單元知識結構圖

圖2 “離子反應及其發(fā)生條件”的知識層級圖

“離子反應及其發(fā)生的條件”的教學價值：首先離子反應的學習，發(fā)展了學生對酸、堿、鹽水溶液中物質的存在狀態(tài)和它們之間反應的再認識，使學生對溶液的認識從宏觀進入微觀，建立了從微觀角度看溶液中化學反應的新視角［3］，發(fā)展了學生的微粒作用觀，運用微粒作用觀的觀點有助于學生從微觀角度認識兩種電解質在水溶液中的行為，分析電解質在水溶液中存在哪些離子，這些微粒之間存在哪些作用，它們之間如何轉化，在轉化過程中微粒的數(shù)量發(fā)生了什么變化，學會從溶液中微粒的來源、數(shù)量和微粒間的相互作用認識化學反應，深化了學生對化學反應的認識，建立起研究水溶液的新思路和新視角；此外，以“微粒作用觀”作為“離子反應及其發(fā)生的條件”內容的基本思想和處理問題的價值取向，有助于學生對化學反應的深層次理解，并將具體知識中所蘊含的化學觀念提煉出來，促進學生的可持續(xù)發(fā)展。

二、學生學習情況分析

在“離子反應”第一課時，學習了電解質與非電解質，能區(qū)分哪些物質是電解質，哪些物質是非電解質，已了解電解質在溶液中能發(fā)生電離，以離子形式存在于溶液中，會書寫簡單的電離方程式。對于酸堿鹽在水溶液中的反應，學生的前知識是復分解反應，知道復分解反應的條件是生成沉淀、氣體和水，這是對水溶液中復分解反應的宏觀認識，但是，學生對電解質在水溶液中的存在狀態(tài)及行為還缺乏足夠的理解和認識，對水溶液中物質的認識還沒有深入到微觀這一層面，對復分解反應的微觀實質還不太清楚，不能從微觀的角度分析離子的存在以及離子之間的相互作用，欠缺研究微觀問題的方法和思路。為此，在“離子反應及其發(fā)生條件”的教學中，很重要的一點就是促進學生認識角度的轉變，從微粒作用觀的角度剖析復分解反應的實質，從微粒的存在到離子之間的相互作用再到離子之間相互作用的結果，深刻理解水溶液中物質反應的微觀實質，建立研究水溶液中物質反應的新思路和新視角。

三、促進觀念建構的教學設計

1．教學整體思路

按照“離子反應”單元整體教學的設計，本單元的研究對象是水溶液體系，其中第一課時研究單一電解質在水溶液中的行為，第二課時“離子反應及其發(fā)生條件”研究兩種電解質混合后在水溶液中的行為，從蘊含的化學觀念而言，確定微粒觀為本單元的觀念教學目標，其中第二課時是從微觀的角度對溶液中反應的研究，進而確定微粒作用觀為本節(jié)課的觀念目標，并以微粒作用觀為統(tǒng)領構建教學內容，圍繞“電解質在水中能電離出自由移動的離子復分解反應的實質是離子反應離子反應是有條件離子反應可用離子方程式表示 ”四個環(huán)節(jié)展開教學（見表1）。在具體的教學過程中，以化學實驗為支持，并通過一系列核心問題和學生活動將教學活動串聯(lián)起來，從微粒作用觀的角度出發(fā)設置啟發(fā)性問題，從而實現(xiàn)學生對復分解反應的深層次理解。

2．關鍵教學環(huán)節(jié)

環(huán)節(jié)一：再認識單一電解質在水溶液中的行為，關注微粒的來源和種類。

表1 教學整體思路

［演示實驗］演示CuSO4溶液、BaCl2溶液的導電性實驗。

［問題］請從微觀角度分析以上溶液導電的原因？如果把兩種物質的水溶液相互混合，溶液中的離子之間會有何影響？

設計意圖：通過導電性實驗，將微觀問題宏觀化，借助溶液的導電性引導學生進一步鞏固單一電解質在水溶液中的行為，關注電解質溶液中微粒的來源和種類，使學生的認識角度從物質到離子再到離子之間的相互反應。

環(huán)節(jié)二：分析溶液中微粒間的相互作用，探討復分解反應的微觀實質。

［學生實驗］

（1） 向 2mL 1mol·L－1的 CuSO4溶液中加入等體積 1mol·L－1的 BaCl2溶液，觀察現(xiàn)象。取反應后的上層清液置于兩只試管中，向一只試管中加少量硝酸銀，有何現(xiàn)象 ？ 向另一只試管中加少量氫氧化鈉，又有何現(xiàn)象？

［問題］通過以上實驗，你認為是不是所有離子都參加了反應？反應后離子數(shù)量發(fā)生了什么變化？你認為復分解反應的實質是什么？

設計意圖：通過實驗手段，借助宏觀實驗現(xiàn)象，讓學生認識復分解反應的微觀實質。在實驗（1）中，學生觀察到反應生成了白色沉淀，由此可以判斷和Ba2＋反應生成了BaSO4沉淀，溶液的顏色仍為藍色，說明Cu2＋并沒有參加反應。在第二步實驗中，加少量硝酸銀也觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，該沉淀為AgCl，該實驗證明了硫酸銅和氯化鋇發(fā)生反應的時候Cl－并沒有參加反應；同樣在第三步反應中，加少量氫氧化鈉生成了藍色的氫氧化銅沉淀也進一步證明了Cu2＋也沒有參加反應。通過一系列宏觀實驗可以證明：CuSO4和BaCl2溶液之間的反應其實質是和Ba2＋之間的反應，而Cl－和Cu2＋并沒有參加反應。該環(huán)節(jié)從微觀層面分析了兩種電解質混合后的行為，讓學生感受到復分解反應其實質就是離子之間的反應，而在發(fā)生反應時并不是所有的離子都參與反應，然后歸納出離子反應的概念，通過和Ba2＋之間反應也讓學生意識到電解質溶液中微粒之間存在著相互作用，作用過程是通過微粒的解離和再結合完成的，微粒間發(fā)生化學反應的實質是強的相互作用代替弱的相互作用，相互作用的結果會導致微粒種類、數(shù)量和溶液性質的變化。此外，通過探究兩種電解質溶液混合時離子數(shù)目的變化，使學生對反應的認識由定性到定量，從宏觀到微觀，從而更深刻的理解離子反應的實質，提升了學生的思維深度。

環(huán)節(jié)三：從微粒間相互作用的結果歸納離子反應發(fā)生的條件。

［學生實驗］

（2）向 2mL 1mol·L－1鹽酸溶液中加幾滴石蕊，再加入1mol·L－1碳酸鈉溶液使其恰好完全反應，觀察現(xiàn)象；

（3）向滴有酚酞的 2mL 1mol·L－1氫氧化鈉溶液中滴加等體積1mol·L－1的硫酸使其恰好完全反應，觀察現(xiàn)象。

［問題］根據(jù)以上三個反應的宏觀現(xiàn)象和微觀實質，你認為離子反應發(fā)生的條件是什么？

［總結］酸、堿、鹽之間發(fā)生離子反應的條件：

微觀角度：離子數(shù)量減少

宏觀角度：生成沉淀、氣體和水

［問題］根據(jù)離子反應發(fā)生的條件，你認為那些物質在水溶液中以離子形式存在？哪些以分子形式存在？

［總結］沉淀、氣體、水在水溶液中以分子形式存在，鈉鹽、鉀鹽等可溶鹽以離子形式存在。

設計意圖：從微觀的角度理解離子反應發(fā)生的條件，即離子之間相互作用的結果是是反應向著生成沉淀、氣體、水等離子濃度減小的方向移動。第二個問題的設計意圖是從復分解反發(fā)生的條件再看單一電解質在水溶液中的行為，深刻理解微粒間的相互作用及其結果是物質在水溶液中存在形式和離子反應發(fā)生條件的微觀實質。

環(huán)節(jié)四：用化學用語表征離子之間的相互作用及其結果。

［問題］根據(jù)復分解反應的實質，如何用化學用語來表達CuSO4和BaCl2溶液之間的反應？

［學生活動］基于對反應（1）的分析，小組討論，匯報交流如何用化學用語來表達 CuSO4和BaCl2溶液之間的反應。［教師引導］在師生互動中總結出書寫離子方程式的一般方法：

書寫電離方程式（微粒的來源）：

找出參加反應的離子（微粒間的相互作用）

書寫離子方程式（微粒間相互作用的結果）

檢查離子方程式：質量守恒、電荷守恒。

［學生活動］根據(jù)以上書寫規(guī)則，完成鹽酸和碳酸鈉溶液、氫氧化鈉和硫酸反應的離子方程式。

［問題］你認為H＋＋OH－＝H2O除可以表示氫氧化鈉和硫酸溶液之間的反應外，還可以表示哪些物質之間的反應？你認為能表示硫酸和氫氧化鋇之間的反應嗎？

設計意圖：通過歸納總結，從微粒的來源和微粒間相互作用及其結果的角度梳理書寫離子方程式的一般方法和分析水溶液中離子反應的一般思路，并借助離子反應來表示酸、堿、鹽在水溶液中的反應實質。此外，用硫酸替代鹽酸和氫氧化鈉的反應，進一步培養(yǎng)學生“量”的意識。對于H＋＋OH－＝H2O還可以表示哪些離子反應，其設計意圖是讓學生進一步認識離子反應的本質，一個離子反應不僅可以表示一個反應還可以表示一類反應，讓學生養(yǎng)成見到物質會想到它在水溶液中的存在形式，見到離子會想到哪些物質含有這些離子的思維習慣，進一步構建和發(fā)展了學生的微粒觀。該離子反應能否表示硫酸和氫氧化鋇的反應？其目的是讓學生從微粒的來源、微粒間的相互作用及其結果進行判斷，并通過該離子方程式的書寫，進一步鞏固學生對離子反應的定量認識，從而更深刻的理解離子反應的實質，提升了學生的思維深度。

環(huán)節(jié)五：歸納小結。

［問題］通過本節(jié)課的學習，你對溶液中的復分解反應有哪些新的認識？你認為分析離子反應的思路是什么？

設計意圖：通過學生的歸納總結，再次強化了學生從微觀角度對復分解反應的深層理解，形成從微粒的來源、微粒間的相互作用及其結果去分析溶液中離子反應的基本思路和方法。

總之，實施促進化學觀念的教學是為了學生的可持續(xù)發(fā)展，以化學觀念統(tǒng)領的課堂教學，更有助于學生對知識的深層次理解，當然要實現(xiàn)從從“知識為本”到“觀念構建”，必須要充分挖掘具體知識所蘊含的化學觀念，讓具體的知識服務于觀念建構，重視化學實驗提供的感性認識，在圍繞觀念建構問題的驅動下，引導學生經(jīng)歷知識的形成、應用和反思，不斷發(fā)展對化學觀念的認識。［2］

［感謝王欽忠老師、何彩霞老師在課題研究和論文寫作過程中的悉心指導。］

［1］ 畢華林，萬延嵐．化學基本觀念：內涵分析與教學建構［J］．課程·教材·教法，2014，（4） ：76－77

［2］ 何彩霞．以化學觀念為統(tǒng)領設計教學活動［J］．化學教育，2013，34（1）：16－18

［3］ 何彩霞，張琦，王欽忠．促進學生認識角度轉變的化學教學［J］．教學儀器與實驗，2014，30（1） ：7－10