“未知溶液的離子鑒別”教學設計

曾瑤

摘要：以“未知溶液的離子鑒別”為例，探討如何通過“從做中學”的實驗探究手段構建及鞏固《化學1》中的核心觀念“微粒觀”和“分類觀”。通過設計半開放式實驗，引導學生在自主探究中構建核心觀念，并發展自己的能力，使學生真正成為學習的主體。

關鍵詞：微粒觀；分類觀；離子鑒別；半開放式實驗

文章編號：1008-0546（2017）04-0070-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.024

一、指導思想與理論依據

杜威的“從做中學”的教學理論，提供了一種構建化學核心觀念的方法。“從做中學”也就是“從活動中學”“從經驗中學”，它使得知識的獲得與活動聯系了起來，學習者能從那些真正有教育意義和有興趣的活動中學習，從而有助于學習者的成長和發展。

在化學學科中，這種活動就是實驗探究，因此“從做中學”就是“從實驗中學”，以實驗探究的方式來構建和落實核心觀念。本課就是以實驗“未知溶液的離子鑒別”為載體，通過實驗探究來構建和落實“分類觀”和“微粒觀”。在本實驗探究中，首先由教師提出問題“如何鑒別未知溶液中的陰陽離子”并提供試劑，學生明確問題并設計方案，接著通過共同討論進一步改進和優化實驗方案，并通過動手實驗來驗證方案是否可行、是否能夠解決問題，最后進行歸納總結，得到“未知溶液的離子鑒別”的一般規律。這就是著名的“從做中學”的五步教學法，讓學生從半開放式實驗中建立起“分類觀”和“微粒觀”。為了進一步鞏固和落實這兩個核心觀念，本課最后設計了“未知固體的組成推斷”的練習。通過這種“從做中學”的方式，教學不再是簡單地注入知識，而是運用一種最有效的方法，引導學生在自主探究中構建核心觀念，并發展自己的能力，使學生真正成為學習的主體。

二、教學內容及學生情況分析

授課內容為人教版《化學1》復習課“未知溶液的離子鑒別”，共2課時，授課時間安排在學習完必修1所有課程之后。

離子反應是整個高中階段的一個非常重要的知識點，貫穿、延伸于中學化學元素化合物學習的始終。在人教版《化學1》中的第二章第二節引入離子反應，學生通過宏觀反應現象開始認識“微粒”及其相互作用，從而建立起“微粒觀”，有了離子的概念，并學會離子反應方程式的書寫。在第三章和第四章金屬和非金屬化合物的學習中，學生了解常見陰陽離子的鑒別方法和具備相應的實驗技能。然而由于高一學生接觸離子反應的時間較短，沒有形成系統的微粒觀，不能從微粒的角度全面理解物質性質，不能從離子的角度看待問題、分析問題和解決問題。

本課作為必修1的復習課，在學生已建立的離子反應基礎上，首先以“未知溶液的離子鑒別”為載體，以學生自主探究為手段，以任務為驅動，應用“分類觀”和“微粒觀”，解決未知溶液的離子鑒別的現實問題，幫助學生建立未知溶液的離子鑒別的一般程序和思路。第二部分則加大難度到“未知固體的組成推斷”，進一步鞏固并加深對“微粒觀”和“分類觀”的認識，從而在理解的基礎上深化對離子的認識，提高學生解決問題的綜合能力，引導學生有效進行整個高中階段的化學學習，具有承前啟后的作用。

三、教學目標

（1）知識與技能：了解溶液中常見陰陽離子的種類及鑒別方法；學會常見離子檢驗的實驗技能。

（2）過程與方法：通過方案設計、實驗驗證和歸納總結的過程學習離子鑒別的基本思路；培養學生通過觀察實驗現象，判斷溶液中離子是否存在的能力。

（3）情感態度與價值觀：體會分類觀在離子鑒別中的應用；體會實驗是研究物質的重要方法；體會小組合作的學習方式在化學課程的重要意義，培養團隊合作意識。

四、教學重難點

（1）教學重點：溶液中常見陰陽離子的鑒別方法，未知溶液的離子鑒別一般思路。

（2）教學難點：分類觀在離子鑒別中的應用，未知固體分子式的推斷。

五、教學過程

1. 整體思路設計（圖1）

2. 教學活動的具體實施

（1）課前預習，布置任務

[任務1]PPT展示以下內容：

實驗名稱：未知溶液的離子鑒別

實驗提供藥品：一未知無色溶液25mL：含有兩種陽離子和兩種陰離子，溶液中離子濃度均大于0.1mol/L；（不考慮H+及OH-）。

稀溶液各25mL：HCl，H2SO4，HNO3，NaOH，Na2CO3，KSCN，AgNO3，BaCl2，pH試紙及實驗室常見儀器。

實驗設計中用流程圖表示鑒別步驟。

實驗完成目標：通過所提供試劑，將未知溶液的離子鑒別出來，并填在給定表格里。

已知：2Al3++3CO32-+3H2O[=]2Al（OH）3↓+3CO2↑

[學生]以小組為單位，自主討論、設計實驗方案，并于課前提交實驗設計報告。

[設計意圖] 學生已學習過常見金屬及非金屬的性質，可據此完成初步的實驗方案設計。

（2）提出問題，引入新課

[引入]在上幾周的課程中，我們已經學習了金屬以及非金屬的性質，而在水溶液中，這些金屬以及非金屬元素主要是以離子形式存在。為了檢驗是否掌握，現提供常見試劑和儀器，設計實驗將溶液中的兩種陰陽離子分別鑒別出來。

[設計意圖]結合學生學過的金屬與非金屬性質和離子反應，提出一個實際問題，引入新課。

[任務2]這是某一組的實驗設計方案，每組對照自己的設計，討論一下這個實驗設計的優點，并指出這個實驗設計的錯誤。

[展示設計方案]PPT展示以下內容：

[學生]觀察，思考，分組討論，在方案上標記，總結，匯報。

[設計意圖]以一個小組設計方案為例，引導學生找出方案的優點，存在的錯誤（現象結論不匹配，試劑滴加順序錯誤，重要離子的遺漏等），得到一個初步可行的方案。

[學生]思考，小組討論，回答問題。

[追問]提問取試劑時量的多少，反應容器選用試管還是燒杯。

[講解]無明顯現象也是一個重要的實驗現象，從無明顯現象雖然不能推斷出溶液中含有什么離子，但有時候可以推測出一定不含某些離子。因此實驗記錄時，不能忽視對無明顯現象的記錄和分析。

[設計意圖]強調對定性試管實驗量的概念，以及對無明顯現象的記錄及分析。

（3）學生動手實驗

[任務3]小組改進實驗設計。

[學生]思考，分組討論，完成實驗設計的修改。

[教師]巡視，適當幫助學生進行方案修改。

[設計意圖]根據討論的結果，對本組方案進行改進，保證方案的可行性。巡視時重點留意實驗設計較薄弱的小組，適當引導幫助修改方案。

[引導]實驗是檢驗設計是否可行的唯一標準，下面我們就通過實驗來驗證一下。

[任務4]學生分組實驗。

[學生]動手實驗，記錄實驗現象，上傳實驗記錄至在線文檔，鑒別結果登記在黑板。

[教師]巡視學生實驗，確保學生實驗過程規范操作，督促及時做好實驗記錄。

[設計意圖] 利用實驗檢驗方案是否可行，觀察NaOH從少量到過量的實驗現象的異同，體會實驗在化學學習中的作用。

[公布結果] 此無色溶液中存在的四種離子為Al3+、NH4+、SO42-和Cl-。

[引導]實驗結果錯誤的小組，結合在線文檔中的實驗記錄，引導學生分析錯誤原因。

[設計意圖]根據實驗結果總結小組完成情況，對鑒別結果出現錯誤的小組通過查看實驗記錄，引導學生自己分析出現錯誤的原因。

（4）總結離子鑒別思路

[引導] 現在我們來總結一下未知溶液的離子鑒別的思路。對未知溶液進行分析，從性質入手，可以分為哪兩類？

[學生]物理性質和化學性質。

[提問]對于物理性質，可以觀察溶液的顏色，判斷出哪些離子的存在？

[學生]Fe3+，Fe2+ 和Cu2+。

[設計意圖]引導學生對未知溶液進行分類，先從物理性質入手，通過顏色判斷Fe3+，Fe2+ 和Cu2+ 的存在。

[引導]為了便于鑒別，可以把溶液中的離子分成兩類，分別是什么？

[學生]陽離子和陰離子。

[設計意圖]通過分類觀，對溶液的離子進行陰陽離子分類后再逐一鑒別。

[引導]對于陽離子，第一步總是先把有特殊顏色反應的離子先鑒別出來。這種特殊的陽離子是什么？鑒別需要滴加的是？

[學生]Fe3+，用KSCN溶液鑒別。

[提問] 另外還有兩種陽離子無法通過滴加試劑產生沉淀，但有一種特殊的方法來鑒別，這種方法是什么？

[學生]焰色反應來鑒別Na+和K+。

[講解]對于其他陽離子，沒有特殊的顏色反應，我們只能通過出現沉淀和氣體的現象來鑒定。通常我們將滴加試劑分成酸、堿、鹽三類，依次滴加，根據現象具體判斷。

[提問]常見的酸有哪些？能鑒別出哪些離子？

[回答]可以用鹽酸來鑒別Ag+，H2SO4來鑒別Ba2+。

[提問]常見的堿呢？滴加之后有可能出現什么現象？證明有哪些離子？

[學生]NaOH溶液，先產生白色沉淀后消失的是 Al3+，白色沉淀不消失的是Mg2+，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色是Fe2+，加熱后使濕潤的石蕊（pH）試紙變藍的是NH4+。

[講解]鑒別Al3+注意滴加NaOH溶液從少量到過量；鑒別NH4+離子一定要加熱，pH試紙需潤濕。

[提問]還有一種常見的鹽能很快鑒別一種常見的陽離子，這種鹽和對應的陽離子是什么？

[學生]用Na2CO3溶液鑒別Ca2+。

[設計意圖]通過分類觀，將滴加試劑分為酸、堿、鹽三類，再根據現象依次鑒別。

[提問]對于陰離子，常見的陰離子都有相應的試劑和對應的現象可以鑒別，比如Cl-，如何鑒別？

[學生]用HNO3酸化的AgNO3溶液可以鑒別Cl-。

[提問]最后，可以通過先加BaCl2溶液，再滴加稀鹽酸將其他常見的陰離子都鑒別出來，可能出現哪些現象，說明有哪些離子存在？

[學生]先滴加BaCl2溶液再滴加稀鹽酸，白色沉淀不消失的是SO42-，白色沉淀消失，產色無色氣味的是CO32-，有刺激性氣味的氣體的是SO32-，有臭雞蛋氣味的是S2-。

[設計意圖]常見陰離子種類較少，并基本可以通過對應的試劑一一鑒別，直接引導學生對常見的陰離子歸納，逐一進行鑒別。

[總結]未知溶液的離子鑒別是從溶液可能含有的離子出發，對離子進行分類，再選擇相應的試劑根據實驗現象來判斷是否存在該離子。

（5）重新設計方案，加深理解

[任務5]根據未知溶液的離子鑒別思路，重新設計本實驗的實驗方案，并寫出對應的實驗現象，判斷溶液中的陰陽離子。

[講解]重新設計的實驗方案只需要四步實驗，依次滴加KSCN、NaOH溶液并加熱、AgNO3溶液和稀硝酸、BaCl2溶液和稀鹽酸，就可以將溶液中的四種離子鑒別出來，相比于學生最初的實驗設計，思路清晰，方法簡單。

[設計意圖]讓學生重新設計實驗方案，對比最初的方案，體會剛總結的離子鑒別思路的簡明高效。

[總結]未知溶液的離子鑒別，不是根據提供的試劑進行隨機滴加，根據現象來判斷離子種類；而是需要根據溶液中可能存在的離子先進行分類，并選擇對應的試劑，根據現象來進行判斷。

[設計意圖]再次總結升華離子鑒別的思路，強調分類觀的思想。

（6）鞏固練習，提高拓展對未知固體的鑒別

[任務6]現有一淺綠色固體，為無機復鹽。已知復鹽是由兩種金屬離子（或銨根離子）和一種酸根離子構成的鹽。請利用實驗室常見試劑及儀器設計方案檢驗該無機復鹽離子的組成。

[學生]小組討論，設計方案。

[提示]對于固體，一定要先溶解成溶液再進行實驗。

[設計意圖]學生再次體會離子鑒定流程圖的思路，鞏固并提高難度。

[任務7]已知該復鹽的摩爾質量為392 g/mol，含有6個結晶水，下圖是某同學對該復鹽進行檢驗的實驗步驟及現象。請推測該復鹽的化學式。

[學生]復鹽化學式是（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O。

[設計意圖]引入具體實例，再次讓學生體會離子鑒別的流程。加大難度，將離子鑒別推廣到固體化學式的測定，小結本課內容，及時鞏固加深印象。

3. 板書設計

六、教學反思

1. “從做中學”落實核心觀念

離子反應是人教版必修1中的經典內容，教學資源較多，然而大多教學設計存在的主要問題是強調離子反應的書寫、條件等知識點，而忽略了讓學生從離子這一微觀角度來認識物質，用離子反應解決實際問題的能力的培養。在本教學設計中，以“未知溶液的離子鑒別”為載體，以半開放式實驗探究為手段，以七個任務為驅動，激發學生的好奇心，促使學生主動進入分析問題和解決問題的活動中。學生從課前主要關注單純物質的性質，到設計最初方案時開始關注離子的性質，通過實驗探究經歷離子鑒別的過程，最終鞏固總結，能夠從“分類觀”和“微粒觀”的角度理解未知溶液的離子種類并掌握離子鑒別的一般流程，從而對物質的認識從感性上升為理性。

2.“從做中學”學生收獲頗豐

課后調查問卷表明學生“從做中學”收獲很大，完成了本課的三維目標。學生寫到“通過實驗設計時鍛煉了分析問題的能力，通過實驗操作復習和掌握很多離子的性質，幫助記住很多離子反應方程式。”“分析能力變強，考慮問題更全面。”“學習了分類的方法對未知溶液進行鑒別，相比課前自己設計的方案中胡亂滴加試劑，更有邏輯更高效率。”

通過“從做中學”這種自主探究的方式，激發學生的學習興趣，讓學生真正成為學習的主體，整個教學中通過“做”的過程，促進“思”的升華，最終完成對“學”的積累，達到鞏固落實“分類觀”和“微粒觀”的目的，培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力。

參考文獻

[1] 劉鴻雁.杜威的“從做中學”理論在高職教學中的應用研究[J].讀與寫雜志，2010，7（7）：75

[2] 王磊，張毅強，喬敏.觀念建構為本的化學教學設計研究[J].化學教育，2008，29（6）：7-12