基于“模型認(rèn)知”融合真實(shí)情境的“鹽類的水解”教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

盛韻

摘要：新課標(biāo)要求培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)，并建議以真實(shí)情境設(shè)計(jì)教學(xué)。以“鹽類的水解”第一課時(shí)為例，呈現(xiàn)了基于“模型認(rèn)知”、融合了真實(shí)情境的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，以油條膨脹原理為情境，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng);以溶液認(rèn)知模型引導(dǎo)學(xué)生自主分析鹽溶液中的微觀行為，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析、模型認(rèn)知、變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)，降低了學(xué)習(xí)難度，掌握溶液多平衡問(wèn)題的分析模型。

關(guān)鍵詞：模型認(rèn)知;真實(shí)情境;鹽類的水解

文章編號(hào)：1008-0546（2022）10-0064-04中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出：要以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，其中“模型認(rèn)知”要求學(xué)生能運(yùn)用多種認(rèn)知模型來(lái)描述和解釋物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，預(yù)測(cè)物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果。同時(shí)，也倡導(dǎo)真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，以開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)。[1]“鹽類水解”是離子平衡的重難點(diǎn)內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)一般先通過(guò)實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出鹽溶液酸堿性及與鹽的類別的關(guān)系，然后直接講授實(shí)質(zhì)——鹽溶液中微觀粒子在溶液中的變化。學(xué)生在學(xué)習(xí)后沒(méi)有建立起溶液中多平衡體系的分析模型，遇到實(shí)際復(fù)雜溶液中與離子平衡有關(guān)的問(wèn)題不會(huì)預(yù)測(cè)、解釋。為解決該問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了基于“模型認(rèn)知”、融合了真實(shí)情境的“鹽類水解”的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用模型預(yù)測(cè)、解釋鹽溶液的酸堿性，為后續(xù)多平衡體系問(wèn)題的解決提供方法模型。

一、學(xué)情分析

高二的學(xué)生在學(xué)習(xí)“鹽類的水解”之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)離子反應(yīng)及離子方程式的書寫，能初步分析出溶液中離子間的相互作用。通過(guò)《選擇性必修一》第二章和第三章前兩節(jié)的學(xué)習(xí)，建立起化學(xué)平衡概念，掌握了弱電解質(zhì)電離平衡和溶液酸堿性的知識(shí)，逐步形成了“變化觀念與平衡思想”的素養(yǎng)。但鹽類水解研究的視角從單一溶質(zhì)、單一溶劑過(guò)渡到溶質(zhì)和溶劑的相互影響，從單一平衡到多重平衡，學(xué)生應(yīng)用微粒觀、平衡觀進(jìn)行綜合分析微觀粒子行為、解釋宏觀現(xiàn)象的能力略顯不足，有待建構(gòu)分析多平衡體系的溶液認(rèn)知模型。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過(guò)油條膨松原理及泡沫滅火器原理，預(yù)測(cè)鹽溶液有不同的酸堿性，體會(huì)化學(xué)與生活實(shí)際的聯(lián)系。

2.利用溶液認(rèn)知模型，從微粒角度預(yù)測(cè)并分析鹽溶液的酸堿性，培養(yǎng)模型認(rèn)知素養(yǎng)、宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng)，樹立微粒觀、變化觀、平衡觀。

3.歸納鹽類水解的定義、條件、規(guī)律，能正確書寫鹽類水解的離子方程式。

4.通過(guò)小組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鹽溶液的酸堿性，以及體會(huì)油條膨脹原理的實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，提高對(duì)生活中與化學(xué)有關(guān)問(wèn)題的興趣。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

教學(xué)設(shè)計(jì)思路（見表1）。

四、教學(xué)過(guò)程

環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題

【教師導(dǎo)入】油條是常見的早點(diǎn)之一，松脆可口，大家在吃油條的時(shí)候會(huì)想到炸油條的原理和泡沫滅火器的原理竟然是一樣的嗎？

【教師展示】播放視頻——油條膨脹劑和泡沫滅火器的試劑和反應(yīng)原理

【教師提問(wèn)】能使油條膨脹的原料是？

【學(xué)生回答】明礬和純堿。

【教師講解】原理是Al3+和CO-生成了Al（OH）3和CO2。泡沫滅火器用的是Al2（SO4）3和小蘇打，也生成了Al（OH）3和CO2。

【教師追問(wèn)】這兩個(gè)反應(yīng)中，CO-或者HCO都轉(zhuǎn)化成了CO2，應(yīng)該是和哪種性質(zhì)的物質(zhì)反應(yīng)呢？Al3+轉(zhuǎn)化為Al（OH）3是和哪種性質(zhì)的物質(zhì)反應(yīng)？

【學(xué)生回答】CO-或者HCO都轉(zhuǎn)化成了CO2，是與酸性物質(zhì)反應(yīng);Al3+轉(zhuǎn)化為Al（OH）3是與堿性物質(zhì)反應(yīng)。

【教師追問(wèn)】反應(yīng)物中有酸堿嗎？反應(yīng)物的物質(zhì)類別都是？據(jù)此，你有什么猜想？

【學(xué)生猜想】反應(yīng)物的物質(zhì)類別是鹽，鹽溶液可能顯酸堿性。

【教師引出主題】本節(jié)的內(nèi)容是鹽溶液的酸堿性。

設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生熟悉的生活情境導(dǎo)入，利用炸油條和泡沫滅火器的原理相同，快速吸引學(xué)生注意力，激發(fā)興趣。通過(guò)教師引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)原理，自主得出鹽溶液可能顯酸堿性的猜想，并為后續(xù)預(yù)測(cè)硫酸鋁的酸堿性做好鋪墊。

環(huán)節(jié)2：分析預(yù)測(cè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

【教師提問(wèn)】我們已經(jīng)知道純堿和小蘇打是堿性的，預(yù)測(cè)：硫酸鋁可能是什么性質(zhì)？

【學(xué)生回答】酸性。

【學(xué)生活動(dòng)】應(yīng)用教師給出的溶液認(rèn)知模型（見圖1），分析硫酸鋁溶液中的行為、判斷它是否為酸性。并把分析過(guò)程填寫在圖中。從溶劑、溶質(zhì)的角度，依次分析物質(zhì)、存在的離子、哪些離子間可以相互反應(yīng)，導(dǎo)致平衡如何移動(dòng)，結(jié)果是什么。

【學(xué)生展示講解】溶液組成分為兩部分：溶劑和溶質(zhì)，即水和Al2（SO4）3，存在的離子：有Al2（SO4）3完全電離產(chǎn)生的Al3+、SO水部分電離產(chǎn)生的H+和OH-。而Al3+和OH-可以結(jié)合生成Al（OH）3，使c（OH-）減小，水電離平衡就會(huì)正向移動(dòng)，c（H+）增大，最終，c（H+）>c（OH-）溶液顯酸性（見圖2）。

【教師追問(wèn)】為什么Al3+和OH-能結(jié)合，H+和SO-不結(jié)合？

【學(xué)生回答】H2SO4是強(qiáng)電解質(zhì)，完全電離，離子不能結(jié)合成H2SO4分子。而Al3+和OH-結(jié)合是因?yàn)锳l（OH）3是弱電解質(zhì)。

【教師強(qiáng)調(diào)】必須是能生成弱電解質(zhì)的離子間才能結(jié)合。

【學(xué)生活動(dòng)】按照同樣的分析模型，分析CH3COONa和NaCl溶液的酸堿性。畫圖并展示講解。（圖像略）CH3COONa溶液中CH3COO-結(jié)合水中的H+，水電離平衡正向移動(dòng)，c（OH-）增大，顯堿性。NaCl溶液中離子間不能相互結(jié)合，c（H+）=c（OH-），顯中性。

【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】分組實(shí)驗(yàn)，用pH試紙測(cè)硫酸鋁、醋酸鈉、氯化鈉溶液的酸堿性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析一致。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生認(rèn)知鹽類水解的障礙點(diǎn)在于之前都是分析單一溶質(zhì)或單一溶劑的電離平衡，而鹽類水解需要從溶劑、溶質(zhì)兩個(gè)角度綜合分析微粒間的相互作用及平衡的移動(dòng)。教師給出分析模型，學(xué)生運(yùn)用模型分析，自主突破難點(diǎn)。之后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，符合新課程“POE”（預(yù)測(cè)-觀察-解釋）策略。[2]該溶液認(rèn)知模型也是多平衡體系的分析模型，熟練運(yùn)用該模型為后續(xù)解決多平衡問(wèn)題打下基礎(chǔ)。在過(guò)程中通過(guò)學(xué)生

自主分析、展示和教師追問(wèn)，強(qiáng)調(diào)只有結(jié)合后能生成弱電解質(zhì)的離子才能相互結(jié)合，為部分對(duì)強(qiáng)、弱電解質(zhì)區(qū)別理解不到位的學(xué)生掃清錯(cuò)誤認(rèn)知。發(fā)展了學(xué)生模型認(rèn)知、宏觀辨識(shí)和微觀探析的素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)3：梳理歸納，給出定義

【師生對(duì)話】歸納鹽類水解的定義。再次用溶液模型圖示化定義（見圖3）。

【教師追問(wèn)】鹽類的水解對(duì)水的電離平衡有什么影響？

【學(xué)生回答】促進(jìn)水電離。

【教師追問(wèn)】所有的鹽都能水解嗎？鹽電離出什么樣的離子才能水解？

【學(xué)生回答】鹽電離出的離子要能和H+或OH-反應(yīng)生成弱電解質(zhì)。

【教師小結(jié)】鹽類水解的條件：有弱才水解，無(wú)弱不水解，誰(shuí)弱誰(shuí)水解。

設(shè)計(jì)意圖：在環(huán)節(jié)2的分析基礎(chǔ)上，自然歸納出鹽類水解的定義，討論鹽類水解的實(shí)質(zhì)和發(fā)生的條件，仍然用該模型進(jìn)行圖示化呈現(xiàn)，有助于學(xué)生理解。

環(huán)節(jié)4：符號(hào)表征，總結(jié)規(guī)律

【教師設(shè)問(wèn)】剛才我們是用三個(gè)式子表示的Al2（SO4）3水解的過(guò)程，那怎么用一個(gè)總反應(yīng)方程式來(lái)表示呢？我們一起書寫Al2（SO4）3水解的離子方程式。

【教師引導(dǎo)】哪種離子水解？它結(jié)合什么微粒？

【學(xué)生回答】鋁離子，Al3+結(jié)合OH-。

【教師追問(wèn)】離子方程式中能寫成OH-嗎？為什么？

【學(xué)生回答】不能，OH-來(lái)源于水，水是弱電解質(zhì)不能拆。

【教師追問(wèn)】Al3+和H2O生成Al（OH）3，和H+。中間用什么號(hào)？怎么理解？

【師生交流】鹽類水解的反應(yīng)物類別是鹽和水，生成物類別是酸和堿，這個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)是酸堿中和，中和反應(yīng)都寫“=”是很徹底的，所以鹽類水解很微弱，寫可逆號(hào)。

【教師追問(wèn)】氫氧化鋁標(biāo)沉淀符號(hào)嗎？

【學(xué)生回答】鹽類水解是很微弱的，生成的弱酸弱堿濃度很小，不標(biāo)沉淀氣體符號(hào)。

【教師展示】Al2（SO4）3水解的離子方程式：Al3++3H2OAl（OH）3+3H+

【教師提問(wèn)】碳酸鈉中哪種離子水解？CO-和H2O生成？

【學(xué)生回答】HCO或H2CO3或H2O和CO2等。

【教師講解】H2CO3是多元弱酸，是分步電離的，所以多元弱酸的酸根也是分步水解的，每步只結(jié)合一個(gè)H+。且水解很微弱，H2CO3濃度很小無(wú)法分解。

【學(xué)生練習(xí)并展示交流】書寫CO-兩步水解的離子方程式。

【教師提問(wèn)】哪一步程度更大呢？從平衡移動(dòng)角度解釋。

【學(xué)生回答】第一步。第一步水解出的OH-對(duì)第二步有抑制作用。

【學(xué)生活動(dòng)】寫出K2SO3、CH3COONa、FeCl3、NH4Cl水解的離子方程式，并判斷其溶液的酸堿性，對(duì)上述鹽按照強(qiáng)酸弱堿鹽、強(qiáng)堿弱酸鹽、強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽進(jìn)行分類，并總結(jié)鹽的類型與鹽溶液酸堿性的規(guī)律。

【學(xué)生展示互評(píng)】展示學(xué)生成果，通過(guò)生生互評(píng)再次對(duì)水解離子方程式中的注意事項(xiàng)進(jìn)行強(qiáng)化，并得出水解的規(guī)律：誰(shuí)強(qiáng)顯誰(shuí)性，同強(qiáng)顯中性。

設(shè)計(jì)意圖：從鹽類水解是中和反應(yīng)逆反應(yīng)的角度講解鹽類水解是很微弱的，比較簡(jiǎn)單。通過(guò)師生互動(dòng)，明確水解離子方程式中的注意事項(xiàng)，之后再讓學(xué)生練習(xí)書寫多種鹽水解的離子方程式，并在此基礎(chǔ)上得出鹽類型與酸堿性的規(guī)律，自然過(guò)渡。規(guī)律的總結(jié)可發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理的素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)5：回歸情境，趣味實(shí)驗(yàn)

【教師過(guò)渡】本節(jié)課我們從油條說(shuō)起，一起分析了鹽類水解的微觀過(guò)程、實(shí)質(zhì)、方程式書寫和規(guī)律，最后我們還是回到油條中去，實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)油條的膨化。

【分組實(shí)驗(yàn)】用硫酸鋁和小蘇打真的可以做膨化劑嗎？

實(shí)驗(yàn)操作：（1）向空燒杯中加入2藥匙面粉

（2）加入1藥匙硫酸鋁固體和1藥匙小蘇打，玻璃棒攪拌均勻

（3）加入2-3滴管水，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：混合物中有氣孔生成，混合物膨脹（見圖4）。

【教師設(shè)疑】通過(guò)實(shí)驗(yàn)大家都感受到了產(chǎn)氣發(fā)面的過(guò)程。但要想讓油條松軟，只加膨化劑是不夠的，必須是兩根一起炸，這又是為什么呢？

【教師展示】視頻：油條兩根一起炸的原因（單根炸，油溫過(guò)高，油條表面迅速變硬難以繼續(xù)膨脹，較為“瘦弱”;兩根一起炸，兩根接觸的地方不會(huì)直接接觸到熱油，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w可以接觸部分為中心向兩側(cè)慢慢膨脹）

【學(xué)生感悟】看來(lái)做油條也不是一件簡(jiǎn)單的事啊！既要明白原理，還要注意操作！在生活中要養(yǎng)成觀察琢磨的好習(xí)慣。

【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】學(xué)生練習(xí)展示。

設(shè)計(jì)意圖：以趣味實(shí)驗(yàn)感受鹽類水解的應(yīng)用——膨松劑，推動(dòng)課堂氣氛到達(dá)高潮。從“油條”情境中導(dǎo)入，再回歸“油條”情境，學(xué)生充分體會(huì)到化學(xué)與生活間緊密的聯(lián)系，認(rèn)識(shí)到化學(xué)的價(jià)值，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

五、教學(xué)效果及反思

本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)打破教材的安排體系，以炸油條和泡沫滅火器中相似的化學(xué)原理為情境線索，引出鹽溶液的酸堿性，學(xué)生應(yīng)用溶液模型自主分析鹽溶液中的微粒行為，預(yù)測(cè)出鹽溶液的酸堿性并作出解釋，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、歸納出鹽類水解。與以往演繹式的教學(xué)模式相比，基于模型的教學(xué)策略能使學(xué)生更深入地理解鹽類水解的本質(zhì)，掌握分析溶液?jiǎn)栴}的角度、關(guān)鍵要素和步驟，有助于學(xué)生打通“離子平衡”大單元的學(xué)習(xí)。本節(jié)課充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生自主分析、講解展示、師生間深入追問(wèn)、學(xué)生練習(xí)、生生互評(píng)，將學(xué)生內(nèi)隱的思維過(guò)程外顯且提煉出來(lái)，糾正學(xué)生的認(rèn)知誤區(qū)。學(xué)生課堂參與度高，學(xué)習(xí)程度較深，展示成果正確率高。本節(jié)課選取的炸油條情境，貼近學(xué)生生活，激發(fā)學(xué)生興趣，充分發(fā)揮情境的脈絡(luò)作用。課前導(dǎo)入，課程最后以趣味實(shí)驗(yàn)的形式，讓學(xué)生真切體會(huì)鹽類水解原理的應(yīng)用——制造油條膨松劑產(chǎn)氣發(fā)面，體會(huì)化學(xué)的社會(huì)價(jià)值，首尾呼應(yīng)。總之，對(duì)于概念原理課，要強(qiáng)化模型的建構(gòu)與應(yīng)用，外顯學(xué)生思維并發(fā)現(xiàn)糾正其認(rèn)知錯(cuò)誤，才能使學(xué)生真正理解概念本質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]鄧琳，王后雄.POE教學(xué)策略在化學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)化學(xué)，2016（3）：1-3.