《碳酸鈉的性質(zhì)復(fù)習(xí)》課例

陳耀斌

《碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用》是蘇教版必修《化學(xué)1》專題2的第二單元教學(xué)內(nèi)容，是在學(xué)習(xí)Na、Na₂O、Na₂O₂、NaOH后的一個(gè)知識(shí)延伸，是學(xué)生第一次完整的學(xué)習(xí)一種鹽，也為后面的離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)做好鋪墊。通過新課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)和鑒別有了初步的認(rèn)識(shí)，但對(duì)于碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的微觀本質(zhì)認(rèn)識(shí)不清，對(duì)于CO₃^2-、HCO₃^-與H₂CO₃的轉(zhuǎn)化模型還比較陌生。

1.學(xué)生對(duì)于碳酸鈉性質(zhì)的掌握水平分析

筆者對(duì)溫州市某重點(diǎn)中學(xué)高一學(xué)生進(jìn)行調(diào)研，46位調(diào)研對(duì)象，已經(jīng)學(xué)習(xí)過碳酸鈉的性質(zhì)的相關(guān)內(nèi)容，他們的化學(xué)學(xué)科水平在學(xué)校中處于中游。通過進(jìn)一步訪談，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于碳酸鈉性質(zhì)的的認(rèn)識(shí)存在以下問題：

（1）學(xué)生對(duì)于HCO₃^-與CO₃^2-結(jié)合H⁺的能力判斷有誤，究其原因很多學(xué)生是根據(jù)碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的速度比碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)速度快推導(dǎo)而來的，還有不少學(xué)生對(duì)于碳酸鈉和鹽酸定量的反應(yīng)分析不清，從而可以得知這些學(xué)生對(duì)于碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)的本質(zhì)還理解不足。

（2）不少學(xué)生寫出了HCO₃^-與OH^-反應(yīng)生成CO₂和H₂O，出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤是由于他們前面學(xué)習(xí)接觸到的都是碳酸鹽、碳酸氫鹽與鹽酸的反應(yīng)，生成CO₂和H₂O，只知道與酸的反應(yīng)，對(duì)于與堿就比較陌生。本質(zhì)上是他們還未建立對(duì)于CO₃^2-、HCO₃^-與H₂CO₃的轉(zhuǎn)化模型。

2.基于學(xué)生認(rèn)知困難（疑難點(diǎn)）的教學(xué)策略

2.1教學(xué)目標(biāo)

宏觀辨識(shí)與微觀探析：回顧Na₂CO₃和NaHCO₃的化學(xué)性質(zhì);學(xué)會(huì)利用已學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

變化觀念與平衡思想：運(yùn)用結(jié)合H⁺能力強(qiáng)弱的順序分析反應(yīng)過程。

證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能依據(jù)已有理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)推出合理的結(jié)論，構(gòu)建CO₃^2-、HCO₃^-與H₂CO₃轉(zhuǎn)化關(guān)系模型，運(yùn)用模型解決化學(xué)問題。

科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：學(xué)會(huì)用所學(xué)知識(shí)探究解釋實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。

科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：學(xué)會(huì)歸納求真的科學(xué)精神。

2.2教學(xué)重難點(diǎn)

通過小組討論和實(shí)驗(yàn)探究突破OH^-、CO₃^2-、HCO₃^-三者結(jié)合H⁺的能力大小，并構(gòu)建CO₃^2-、HCO₃^-與H₂CO₃轉(zhuǎn)化關(guān)系模型，然后運(yùn)用模型解決化學(xué)問題，

2.3教學(xué)過程

2.3.1搶“親”大比拼

引入：投影前測(cè)學(xué)案的答題情況，展示前測(cè)問題：OH^-、CO₃^2-、HCO₃^-三者結(jié)合H⁺的能力大小，請(qǐng)排序。該問題有20位同學(xué)出現(xiàn)錯(cuò)誤，大部分錯(cuò)誤的同學(xué)認(rèn)為HCO₃^-結(jié)合H⁺的能力比CO₃^2-強(qiáng)，請(qǐng)一位錯(cuò)誤的學(xué)生起來說下他的分析思路，他的依據(jù)是碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的速度比碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)速度快。

教師提問：碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的速度比碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)速度快的原因是什么？是結(jié)合H⁺的能力大小嗎？

請(qǐng)學(xué)生發(fā)言：原因是碳酸鈉與鹽酸需要經(jīng)歷兩步反應(yīng)生成CO₂，碳酸氫鈉與鹽酸一步就生成CO₂，少了一步反應(yīng)，自然反應(yīng)速度就快了。

教師提問：請(qǐng)寫出碳酸鈉和鹽酸兩步反應(yīng)的離子方程式，你能否從中得出CO₃^2-、HCO₃^-二者結(jié)合H⁺能力的強(qiáng)弱關(guān)系？

學(xué)生小組討論，然后派代表上來書寫離子方程式，說明結(jié)論：

可以得出CO₃^2-結(jié)合H⁺能力比HCO₃^-強(qiáng)，原因是向碳酸鈉中加入少量鹽酸后，溶液中存在碳酸鈉和碳酸氫鈉，繼續(xù)加鹽酸，卻沒有氣體出現(xiàn)，一直要加到碳酸鈉全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，然后才會(huì)有氣體出現(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)從學(xué)生的前測(cè)學(xué)案結(jié)果出發(fā)，挖掘?qū)W生的錯(cuò)誤原因，并對(duì)碳酸鈉和鹽酸的反應(yīng)過程進(jìn)行再認(rèn)識(shí)，從宏觀微觀結(jié)合的方面突破這個(gè)難點(diǎn)，體現(xiàn)了宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。

2.3.2實(shí)驗(yàn)再認(rèn)識(shí)

過渡：前面我們從宏觀微觀的角度分析了CO₃^2-、HCO₃^-二者結(jié)合H⁺能力，接下來我們通過實(shí)驗(yàn)來更直觀的體驗(yàn)下它們結(jié)合H⁺能力的強(qiáng)弱。

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，并仔細(xì)觀察出現(xiàn)的現(xiàn)象

教師：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都符合你的預(yù)期嗎？

學(xué)生：有些符合，有些不符合。

教師：符合預(yù)期的說明我們前面的理論分析是正確的。不符合是出現(xiàn)了哪些異常現(xiàn)象呢？

學(xué)生：向碳酸鈉溶液中滴加鹽酸的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一開始就出現(xiàn)了少量氣泡，氣泡在上升的過程中逐漸變小乃至消失。

教師：出現(xiàn)了異常現(xiàn)象，那么你們能試著去解釋一下嗎？請(qǐng)以小組為單位討論，然后派代表發(fā)言

學(xué)生：氣體是CO₂，可能是滴入鹽酸時(shí)，局部鹽酸濃度高，直接和碳酸鈉反應(yīng)生成CO₂，產(chǎn)生少量氣泡然后CO₂在上升過程中與溶液中的碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，氣泡逐漸消失。

教師：請(qǐng)寫出這里發(fā)生的離子反應(yīng)式？

學(xué)生：

教師：這個(gè)異?，F(xiàn)象能說明我們的理論是錯(cuò)誤的嗎？

學(xué)生：我們的理論依然是正確的，只不是是由于局部鹽酸濃度過高，導(dǎo)致碳酸鈉和鹽酸直接產(chǎn)生了CO₂氣體，而且碳酸可以看成HCO₃^-結(jié)合了H⁺，CO₃^2-能和H₂CO₃反應(yīng)生成HCO₃^-，就相當(dāng)于把HCO₃^-結(jié)合的H⁺奪走，正說明了CO₃^2-結(jié)合H⁺的能力大于HCO₃^-。

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)事實(shí)來直觀驗(yàn)證前面的理論分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象學(xué)會(huì)用理論來分析解釋，讓學(xué)生體驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)為證據(jù)推理驗(yàn)證理論的過程，體現(xiàn)了證據(jù)推理的核心素養(yǎng)。

2.3.3建模進(jìn)行時(shí)

教師提問：根據(jù)前面的離子方程式和實(shí)驗(yàn)，你能否從中得出CO₃^2-分步變?yōu)镠₂CO₃的轉(zhuǎn)化圖？

學(xué)生：

教師提問：CO₃^2-與H⁺結(jié)合可以轉(zhuǎn)化為H₂CO₃，那么如何H₂CO₃轉(zhuǎn)化為CO₃^2-呢？請(qǐng)寫出轉(zhuǎn)化圖

學(xué)生：加入OH^-

教師提問：CO₃^2-、HCO₃^-與H₂CO₃三者之間能互相反應(yīng)嗎？假如可以，請(qǐng)把轉(zhuǎn)化關(guān)系圖補(bǔ)充完整

學(xué)生：

設(shè)計(jì)意圖：在前面學(xué)習(xí)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，讓學(xué)生根據(jù)CO₃^2-和H⁺反應(yīng)以及H₂CO₃和OH^-反應(yīng)的特點(diǎn)建構(gòu)CO₃^2-、HCO₃^-與H₂CO₃三者之間的轉(zhuǎn)化模型，讓學(xué)生在建模的過程中使知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化，體現(xiàn)了模型建構(gòu)的核心素養(yǎng)。

3.教學(xué)反思

1.課堂一定要追求有效性，如何達(dá)成有效的目標(biāo)呢？那就需要課前精心的調(diào)研，獲取學(xué)生的存在的問題，然后根據(jù)這些問題進(jìn)行精準(zhǔn)備課，在課堂上打通這些疑難點(diǎn)，在課堂中以及課后進(jìn)行鞏固。本堂復(fù)習(xí)課，筆者先根據(jù)前測(cè)收集到的信息，提煉出學(xué)生的兩個(gè)疑難點(diǎn)（①CO₃^2-、HCO₃^-兩者結(jié)合H⁺的能力大?、贑O₃^2-、HCO₃^-與H₂CO₃三者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系），根據(jù)這兩個(gè)疑難點(diǎn)，以核心素養(yǎng)為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證構(gòu)建出CO₃^2-、HCO₃^-與H₂CO₃轉(zhuǎn)化模型突破疑難點(diǎn)，然后通過圖像題、離子反應(yīng)方程式、計(jì)算題來運(yùn)用轉(zhuǎn)化模型的教學(xué)思路，達(dá)到讓學(xué)生通過課堂突破疑難點(diǎn)，進(jìn)而提高學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

在建立碳酸鈉和碳酸氫鈉、碳酸之間的轉(zhuǎn)化模型時(shí)，沒有讓學(xué)生自己充分思考建立轉(zhuǎn)化模型，導(dǎo)致模型后測(cè)中還有6位同學(xué)依然沒寫對(duì)HCO₃^-與OH^-反應(yīng)的離子方程式。在今后的課堂中，我會(huì)更加關(guān)注學(xué)生的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生形成知識(shí)而不是簡(jiǎn)單的告知學(xué)生知識(shí)。由于前面花費(fèi)時(shí)間過多導(dǎo)致，計(jì)算題的突破還不到位，后測(cè)顯示還有21位同學(xué)計(jì)算題出錯(cuò)，究其原因，第一是有部分同學(xué)對(duì)于計(jì)算題中涉及到的反應(yīng)歷程不太清楚，第二是計(jì)算技巧缺乏，沒想到用守恒法來簡(jiǎn)化計(jì)算問題。這也是我接下來的課要重點(diǎn)突破的方面。