基于真實生活情境的酸堿鹽主題式復習課
——以“堿性電池中的化學”為例

張 靜

（蘇州工業園區金雞湖學校 江蘇 蘇州 215000）

一、教學設計背景及教學現狀分析

1.教學設計背景

本課題是對滬教版九年級化學第七章“應用廣泛的酸、堿、鹽”的復習提升。在《義務教育化學課程標準（2011 年版）》中［1］，將“應用廣泛的酸、堿、鹽”這一內容歸于“身邊的化學物質”一級主題之下，要求引導學生認識一些常見酸堿鹽的主要性質和用途，幫助學生了解它們對人類生活的影響，體會化學對人類生活的重要意義。實際教學過程中，該章節也是重點難點集中的章節，涵蓋了物質的性質、用途、酸堿鹽及氧化物間的轉化、基礎實驗探究等內容，學生往往感到知識零碎、龐雜，面對實驗探究問題無從下手等。因此教師往往會圍繞這一章節進行系統復習。傳統的復習課通常按照“基礎知識梳理—重難點歸納—習題鞏固”的教學模式進行展開［2］，仍然以教師的“教”為中心，難以調動學生思考的積極性，導致復習效率低下，也很難使學生體驗到問題探究的價值與意義。如何在復習階段打通章節壁壘，構建知識體系，而又避免傳統復習課程中的“炒冷飯”？主題式復習是一種較好的復習策略。通過選擇合適的主題，創設學科相關的情境，激發學生學習的興趣與愿望，讓學生在情境中重溫舊經驗，獲得新經驗，并運用所學知識解決實際問題，發展應用能力，提升科學素養。

2.教學現狀分析

主題式復習要求教師注重從日常生產生活中選取合適的主題，從化學學科與生活、社會的結合點入手創設真實的情境。實踐證明，只有當學習內容被設置在該知識的社會和自然環境中時，有意義的學習才可能發生，所學的知識才易于遷移到其他環境中去再應用。以“酸堿鹽*復習”為關鍵詞在知網搜索，目前常見的酸堿鹽復習情境素材主要如表1所示。

表1 酸堿鹽復習課情境素材

分析現有教學設計，存在以下問題值得關注：（1）日常生產生活中蘊含著豐富的化學知識，但經由教師提取開發的生產生活類情境素材種類仍較少；（2）在一些主題式復習課中，以情境為引后，仍以純粹知識性教學為主，缺少與生活、生產、環境、社會等的聯系，學生較難體會到化學知識的價值和意義。基于此，本課題發掘了堿性電池中的化學這一新的教學情境開展主題式復習，由電池表面出現的白色固體產生疑問，引導學生用化學知識分析這一現象，借此展開對漏液成分、電池廢液及固體廢棄物處理、電池金屬資源回收等一系列問題的探究，具有一定的創新性與實用性。學生在此過程中學會用化學的視角觀察生活，感受化學的學科價值。

二、教學目標

本課題選擇“堿性電池中的化學”為主題，嘗試以堿性干電池為學習情境開展酸堿鹽主題式復習，實現以下教學目標：

（1）將酸堿鹽等物質的性質與電池知識相結合，讓學生在復習化學知識的同時知道堿性干電池相關知識，激發學習興趣，拓展視野；

（2）通過探究電池的“漏液”是否變質及其變質程度等活動，了解探究物質成分的一般思路，能利用所學物質的性質進行檢驗，初步學會設計方案并能完成相關實驗操作；能歸納酸堿鹽相關性質，自主構建知識網絡；

（3）通過處理廢棄電解液及回收廢舊堿性干電池等活動，認識到化學在保護環境、節約資源方面作出的貢獻，樹立珍惜資源、愛護環境及合理使用化學物質的意識；了解電池研究新進展和瓶頸，樹立為民族復興和社會進步學習化學的志向。

三、教學重難點

教學重點：（1）知道堿性電池的基本結構及其漏液現象；（2）能設計方案探究堿性電池“漏液”是否變質及變質程度，并完成相關實驗操作，掌握探究物質成分的一般思路。

教學難點：選擇合適的試劑探究堿性電池漏液后析出固體的變質程度。

四、教學流程（見表2）

表2 教學流程

五、教學實錄

1.分析堿性電池的漏液現象

【教師】隨著社會的發展，干電池早已成為我們生活中不可缺少的日用品之一。老師在前幾天取用干電池的時候，卻發現了這樣的現象（圖1）。同學們第一反應是想做什么？

圖1 堿性電池的漏液現象

【學生】扔掉；用手摸一摸……

【教師】對于未知物質我們要確定其成分才能判斷是否能直接用手觸摸。老師觀察電池的外部包裝，發現上方印有“堿性干電池”字樣。同學們覺得為什么叫作堿性干電池呢？

【學生】可能是它內部含有堿性物質。

【教師】是否如大家所想呢？老師又進一步查閱了堿性電池相關資料，我們一起來看一下。

【多媒體】展示堿性電池資料（圖2）。

圖2 堿性鋅錳電池構造示意圖

【教師】同學們的猜想很正確。我們一起來看一下，堿性電池又叫作堿性干電池，它的正極材料是二氧化錳，負極材料是鋅，中間填充著氫氧化鉀作為電解液，用于幫助導電。通過鋅和二氧化錳之間發生化學反應，將化學能轉變成電能。又叫作鋅錳電池，是鋅錳電池中性能最優異的品種。

【教師】但是電池外部怎么會出現固體物質呢？

【學生】有些電池會漏液。

【教師】那么你覺得這個固體是什么物質呢？

【學生】KOH。

【教師】還有別的可能嗎？

【學生】KOH有可能變質了，還有K2CO3。

【教師】確實，氫氧化鉀與氫氧化鈉的性質相似，請同學們在學案上寫出氫氧化鉀變質的化學方程式。

【學生】書寫化學方程式：2KOH+CO2==== K2CO3+H2O

2.探究堿性電池表面析出固體的成分

【教師】那我們如何設計實驗確定KOH 是否變質呢？我們一起來分析一下，檢驗氫氧化鉀是否變質其實就是檢驗其中有哪種物質？

【學生】K2CO3。

【教師】因此我們選擇試劑的依據是什么？

【學生】該試劑能與K2CO3反應有明顯現象。

【教師】同學們的思路是正確的，請大家討論實驗方案。

【學生1】加稀鹽酸觀察是否有氣泡。

【教師】你利用的性質是？

【學生1】K2CO3是碳酸鹽，若存在K2CO3，則會與鹽酸反應產生CO2。

【教師】這位同學分析得十分到位。那么老師想問你對加入鹽酸的量有沒有要求？

【學生1】應該加足量稀鹽酸，因為可能還有未變質的NaOH，鹽酸優先與NaOH反應看不到明顯現象。

【教師】這位同學考慮得很全面。還有其他方案嗎？

【學生2】加入Ca（OH）2溶液，若產生白色沉淀則已變質。

【教師】這位同學想到了鹽能與某些堿反應，很好。這里對Ca（OH）2溶液加入的量是否有要求？

【學生2】沒有。

【教師】還有其他小組有不同的方案嗎？

【學生】加入CaCl2溶液，若產生白色沉淀則已變質。

【教師】這組同學想到了加入鹽溶液。除了CaCl2溶液是否還有別的鹽溶液？

【學生3】還可以選擇BaCl2溶液。

【教師】是的，BaCl2也能與碳酸鉀反應產生白色沉淀。你覺得相比而言BaCl2溶液和CaCl2溶液哪種更適合？為什么?

【學生3】BaCl2溶液。因為CaCl2溶液和KOH結合會形成微溶于水的Ca（OH）2，干擾對K2CO3的檢驗。

【教師】非常好。同學們利用了鹽能和酸、堿以及某些鹽反應的性質，設計了各自的方案。記得我們還探討過鹽類物質溶液的酸堿性。碳酸鉀溶液呈什么性？

【學生】堿性。

【教師】能否利用指示劑檢驗溶液的酸堿性來判斷有無K2CO3？

【學生】不可以，因為氫氧化鉀溶液也呈堿性。

【教師】非常好。接下來請同學們分別按照所設計的三種方案進行實驗，探究我們面前的這份漏出電解液是否變質，并完成學案。

【學生】分組實驗。

【教師】請同學們匯報你們的實驗結果（圖3）。

圖3 學生學案示例

【學生】加入足量鹽酸后觀察到氣泡，加入Ca（OH）2溶液和BaCl2溶液后觀察到沉淀，說明已變質。

【教師】可見各組同學手中的KOH 均已變質。那么，同學們是否好奇，這些固體是否完全變質了呢？你覺得有哪些可能性？

【學生】可能只是部分變質，固體中有KOH 和K2CO3，也可能已經全部變質，則固體中只有K2CO3。

【教師】我們想要檢驗是否完全變質其實是想檢驗還有哪種物質的存在？從微粒的角度來說是想檢驗哪種離子的存在？

【學生】氫氧化鉀，OH-。

【教師】請同學們根據老師提供的資料設計方案。

【學生】小組討論，并試著設計實驗方案。

【教師】我們發現碳酸鉀的存在對于氫氧化鉀的檢驗是干擾，因此應該先除去K2CO3。問題又回到選擇合適的試劑與K2CO3反應。剛才我們所探討的三類試劑是否均可行呢？能否用鹽酸除去K2CO3？

【學生】不可以，因為鹽酸也會與KOH 反應，把可能存在的KOH反應掉。

【教師】確實，那么能否用Ca（OH）2溶液呢？

【學生】不能用氫氧化鈣，因為Ca（OH）2會和K2CO3反應產生KOH。

【教師】同學們注意到了，選擇Ca（OH）2溶液會引入KOH，無法證明原固體物質中是否含有KOH。那么能否選擇BaCl2溶液呢？

【學生】可以。既能除去K2CO3又不會干擾對KOH的檢驗。

【教師】請同學們在學案上完善實驗方案。

【學生】完成實驗方案（圖4）。

圖4 學生實驗方案示例

【教師】同學們的方案上還應注意細節，為了除盡溶液中的K2CO3，所加BaCl2溶液的量應該如何？

【學生】過量。

【教師】是的，我們不僅要關注試劑的種類，還要關注試劑的用量。當我們除盡K2CO3后，再對濾液進行檢驗，這一步的目的是什么？

【學生】檢驗濾液中有無KOH。

【教師】同學們想到用什么試劑呢？

【學生】向濾液中滴加酚酞，若變紅，則含KOH，固體部分變質。

【教師】這位同學想到利用KOH 溶液的堿性，還有別的方案嗎？

【學生】也可以加入CuSO4溶液，若有藍色沉淀則部分變質。

【教師】很好。同學還想到了利用某些鹽和堿反應可以產生明顯現象來檢驗。請同學們動手實驗，探究析出固體的變質程度究竟如何。

【學生】實驗，得出現有的析出固體均為部分變質。

【教師】老師有個問題，在同學們剛才的實驗過程中，是如何確定BaCl2溶液已過量呢？

【學生】加BaCl2溶液到不再產生沉淀為止。

【教師】同學們真的看到不再產生沉淀了嗎？大家手中應該是一份比較渾濁的懸濁液，如何清楚地看到有無沉淀繼續產生呢？

【學生】疑惑。

【教師】我們往往會先靜置一段時間，然后向上層清液中繼續加BaCl2溶液，觀察是否有沉淀繼續產生。請同學們看老師的演示實驗。

【多媒體】教師拍攝的演示實驗視頻。

（視頻鏈接：https：//v.youku.com/v_show/id_XNTE 2MjcxMzMwNA==.html；視頻密碼：123456）

3.廢液及廢棄堿性電池的處理

【教師】經過同學們的努力，我們發現電池上析出的固體已經部分變質。由于其水溶液是堿性的，我們往往不能直接排放，而要將其處理至中性后再排放，這又該如何處理呢？

【學生】向其中加入鹽酸。

【教師】會涉及哪些反應，請同學們在學案上書寫反應的化學方程式。

【學生】KOH+HCl==== KCl+H2O; K2CO3+2HCl====2KCl+H2O+CO2↑。

【教師】如何確定廢液已經處理至中性呢？

【學生】可以測定溶液的pH。

【教師】是的，而且為了防止加酸過量，我們往往會邊加酸邊測定溶液pH，實現實時監測。

【教師】漏液后的干電池如果繼續使用也會腐蝕電子器件，對于干電池這類固體廢棄物，我們應該投放至哪一類垃圾桶呢？

【學生】其他垃圾。

【教師】是的，同學們可以看它的外包裝，此類電池因為不含汞，我們將其投放至其他垃圾即可。那么，這些廢棄的干電池是否毫無用處了呢？對，我們還能回收其中的金屬、MnO2等物質。這就是一種回收電池金屬的方案，請同學們利用所學知識完成方案中的一些問題。

【學生】解決從電池中回收金屬銅的相關問題（圖5）。

圖5 從電池中回收金屬銅的工藝流程

4.歸納酸堿鹽知識網絡

【教師】同學們，在今天認識堿性電池的過程中，涉及到了哪些酸堿鹽的知識呢？同學們可以回顧自己所寫的化學方程式，試著用思維導圖歸納酸堿鹽之間的相關性質。

【學生】完善思維導圖（圖6）。

圖6 酸堿鹽思維導圖

5.暢想電池技術的發展

【教師】人類從未停止對電池技術的探索，例如我國的汽車公司蔚來發布了他們關于固態電池的暢想，我們一起了解一下。

【多媒體】剪輯視頻：蔚來固態電池發布會。

（視頻鏈接：https：//v.youku.com/v_show/id_XNTE2 MjcxNDExNg==.html；視頻密碼：123456）

【教師】當然目前很多技術仍然只是一種概念，還有很多技術難題需要攻克。希望同學們學好化學知識，將來為社會貢獻自己的一份力。

六、教學效果與反思

本節課從生活中常見現象之漏液的堿性電池入手，將對漏液成分、堿性廢液的處理、金屬回收等問題的探究置于實際生活情境中，激發了學生興趣，讓學生能運用所學知識解決實際問題，有助于學生感受化學在生活中的價值。在探究過程中，學生大膽猜想、設計方案、實驗驗證，初步掌握了探究問題的一般思路。探究完成后，與學生共同梳理多個探究環節中用到的酸堿鹽知識，自主繪制思維導圖，構建該章節知識網絡，完成對酸堿鹽知識的復習。從課堂效果看，學生專注力與聽課效率明顯高于傳統復習課，既復習了相關化學知識，又初步了解了堿性干電池，感受到了化學在科技進步中的貢獻，學科素養得以提升。