初中化學“鹽”復習課探究式教學江蘇省中小學教學研究第十四期重點自籌課題

摘要：以制作豆腐為真實情境設計并實施“豆腐制作中的點鹵劑”探究式教學。通過設置“探究課堂中點鹵用的鹽類凝固劑成分”“設計制取氯化鎂的方案并完善海水中提取氯化鎂的方案”和“分析不同鹽類凝固劑制作的豆腐應用價值”三項學習任務，完成鹽類章節(jié)的復習，建構“鹽的化學性質”乃至“酸、堿、鹽”的知識體系。關鍵詞：探究式教學；真實情境；鹽；復分解反應1教學背景1.1知識結構化的需要“鹽”復習課選自人教版九年級化學下冊第十一單元“鹽化肥”，在新授課中學生已認識鹽的概念，了解氯化鈉、碳酸鈣、碳酸鈉等常見的鹽在日常生產生活中的應用，以及化肥在農業(yè)生產中的作用。作為一節(jié)復習課，不僅需要讓學生掌握鹽的化學性質，更應該將碎片化的知識建立關聯(lián)，通過“復分解反應”這一橋梁，建立起結構化的“酸、堿、鹽”知識體系。1.2學段銜接的需要《義務教育化學課程標準（2022年版）》（下文簡稱“化學新課標”）提出“要加強學段銜接”“合理安排不同學段內容，體現(xiàn)學習目標的連續(xù)性和進階性”“了解高中階段學科特色，為學生進一步學習做好準備”［1］。初中化學對于“復分解反應能否發(fā)生”局限于兩種化合物互相交換成分生成水、氣體或沉淀，而高中階段的復分解反應實際上是兩種電解質互相交換離子的反應。復分解反應能否發(fā)生，進行到什么程度，要通過平衡常數(shù)定量分析。因此在復習課中對復分解反應的概念可作適當?shù)难由?，有助于銜接高中教學。2設計思路本課題對應化學新課標中“物質的性質與應用”和“物質的化學變化”兩大學習主題，利用化學變化圍繞鹽類物質進行檢驗、制取、應用，真正理解鹽的化學性質和復分解反應的實質，學會調控化學反應實現(xiàn)物質轉化，認識到物質性質和應用之間的關系。選取生活中常見的黃豆制作豆腐為教學情境，“點鹵”操作中選擇不同凝固劑可制成不同的豆腐，其中常用的鹽類凝固劑有CaSO4和MgCl2。學生在自制豆腐時會對所用鹽類凝固劑成分產生好奇，通過物質鑒別與實驗探究得出選用的鹽類凝固劑為MgCl2，該過程復習了鹽的化學性質，更深入理解復分解反應，并歸納得出物質檢驗的一般思路與方法。在此基礎上，學生根據(jù)所學知識，設計多種制取凝固劑MgCl2的方案，涵蓋了鹽的化學性質復習。實際工業(yè)生產中利用海水提取氯化鎂的方法較多，如有氫氧化鈉法和氫氧化鈣法等［2］，教師適時提供文獻資料，引導學生打破思維定勢，多角度發(fā)散，從離子角度理解復分解反應，利用鹽的化學性質對不同的工藝方案進行探究、反思、評價。在對文獻具體實驗數(shù)據(jù)的分析歸納中選擇最佳反應條件，得到最佳實驗方案，形成證據(jù)意識，提升思維能力。學生在真實情境中對知識重組、應用和升華，感受鹽在生產生活中的應用價值，體會化學學科的魅力。3教學目標（1）能根據(jù)鹽的性質對鹽類凝固劑成分進行實驗探究，建立混合物體系中物質鑒別的方法模型，并建構鹽的化學性質的知識結構。（2）能夠利用鹽的化學性質和復分解反應等相關知識，分析解決工業(yè)生產中的問題，初步形成工程意識和條件控制意識。（3）能將化學知識與生產生活相聯(lián)系，動手實踐，體悟化學學科在資源利用和創(chuàng)造美好生活中的價值。4學習任務及教學流程學習任務及教學流程見表1。5實施過程及學習成果［播放視頻］課前播放視頻《舌尖上的中國（第一季）》第三集：轉化的靈感（部分）。［創(chuàng)設情境］黃豆是我們生活中常見的豆類，視頻中在石膏凝固劑的作用下，讓黃豆得到了升華成為美味的豆腐。石膏的成分是硫酸鈣，同學們，硫酸鈣在化學上屬于什么物質類別呢？［學生回答］鹽。［引入課題］今天我們就一起利用鹽作凝固劑來制作豆腐，感受其中的奧秘。5.1固“豆”有鹽：探究點鹵用凝固劑的成分［展示制作過程］老師自己在家用新鮮黃豆制作了一份豆腐，我們一起來看一下制作流程（見圖1）。①泡豆，使豆泡發(fā)；②磨漿，制豆?jié){；③濾渣，豆渣不要扔，用來做餅；④過濾出來的豆?jié){放入鍋中加熱煮沸5分鐘左右，轉小火再煮5分鐘后關火，除去浮渣；⑤等豆?jié){冷卻至80℃左右，進行點鹵，這一步至關重要。凝固劑有不同種類，選擇想要的凝固劑，將其加入到豆?jié){中，使蛋白質凝聚沉降；⑥最后將其放入模具制成豆腐。［互動］今天，老師想邀請同學們一起完成最重要的一步——點鹵。同學們的桌子上有配好的鹵水，要邊用筷子攪拌邊加入鹵水，攪拌速度要慢，不要有水花。當豆?jié){內出現(xiàn)一半的豆花時，就停止加鹵水，停止攪拌，蓋上蓋子，靜置15～20分鐘。［學生活動］用事先煮好的熱豆?jié){進行點鹵操作。［提問］同學們，我們剛剛所加的鹵水，是老師用這包凝固劑配制而成的。常用的鹽類凝固劑除了課前視頻中的石膏粉（CaSO4），還有鹽鹵（MgCl2）。我們怎么才能知道剛剛用的是哪一種凝固劑呢？請同學們小組討論，如何設計實驗檢驗？［學生活動］展示實驗方案：A小組提出滴加AgNO3溶液，如果有氯化鎂，就會發(fā)生復分解反應：MgCl2+2AgNO32AgCl↓+Mg（NO3）2，產生白色沉淀。B小組提出滴加NaOH溶液，如果有氯化鎂，就會發(fā)生復分解反應：MgCl2+2NaOH2NaCl+Mg（OH）2↓，產生白色沉淀。C小組提出滴加Ba（NO3）2溶液，如果有硫酸鈣，就會發(fā)生復分解反應：CaSO4+Ba（NO3）2BaSO4↓+Ca（NO3）2，產生白色沉淀。［對各方案的評價］師生逐一研討A、B、C三個小組的方案是否可行。A小組方案：有學生認為不可行，因為硫酸銀微溶于水，濃度大了也是沉淀。B小組方案：有學生認為不可行，因為CaSO4和NaOH溶液也可以生成溶解度更低的Ca（OH）2，濃度高時Ca（OH）2便會析出。但也有學生結合澄清石灰水的經驗，認為Ca（OH）2仍然有一定的溶解度，當它濃度較低時未必會析出。因此他們完成了如圖2所示的實驗，向室溫下等量飽和CaSO4溶液滴加20滴不同濃度的NaOH溶液，通過實驗發(fā)現(xiàn)，1%的NaOH溶液遇CaSO4無明顯現(xiàn)象，不干擾實驗。C小組方案：利用Ba（NO3）2溶液的不會有干擾現(xiàn)象，這個方法最好。［小結］可用多種方法解決同一個問題。利用Ba（NO3）2溶液最沒有爭議，但若是改變NaOH溶液和AgNO3溶液的濃度，同樣也可以防止干擾實驗現(xiàn)象。［學生實驗］將用凝固劑配制的鹵水分別加入井穴板三個卡槽內，分別滴入1%NaOH溶液、AgNO3溶液、Ba（NO3）2溶液，觀察實驗現(xiàn)象。［觀察現(xiàn)象］滴入1%NaOH溶液和AgNO3溶液后的卡槽內均有白色沉淀產生，滴入Ba（NO3）2溶液的卡槽內無白色沉淀產生。［得出結論］用的凝固劑是MgCl2。［整理歸納］上述實驗，可以歸納出鹽的主要性質：鹽+鹽→新鹽+新鹽（A、C組）；鹽+堿→新鹽+新堿（B組）。［拓展］同學們用自己想出的方案解決了問題，現(xiàn)在老師再補充一個信息：20℃時CaSO4溶解度是0.255g，MgCl2溶解度是54.6g。你還能設計出其他的實驗方案嗎？［學生活動］學生用溶解度差異，加水鑒別物質種類。教師強調體現(xiàn)控制變量思想和明確加入水的量，并引導學生動手實驗探究。［總結升華］同學們最先提出了用化學方法進行定性的檢驗，現(xiàn)在我們又嘗試了用物理方法進行定量的檢驗，這說明定性和定量的方法、不同學科的視角都能幫助我們解決問題，即使是同一個問題也可以用不同的思路去解決。5.2制鹽有“術”：設計制取和從海水中提取氯化鎂的方案［回顧舊知］在我們之前所學的化學知識中，又可以通過哪些方法制取MgCl2呢？請同學們盡可能選用不同類別的反應物制取MgCl2。［交流反饋］Mg+2HClMgCl2+H2↑Mg（OH）2+2HClMgCl2+2H2OMgCO3+2HClMgCl2+H2O+CO2↑MgSO4+BaCl2MgCl2+BaSO4↓Mg+CuCl2MgCl2+Cu……（學生說出方案的時候，讓學生說出反應物的物質類別）［提問］同學們怎么想到這么多方案的？［學生回答1］想到復分解反應的特點是兩個化合物互相交換成分，而且反應前后元素種類不變，所以就在思考，哪些物質含鎂元素，哪些物質含氯元素，可以滿足條件發(fā)生反應。［學生回答2］氯化鎂屬于鹽，鹽和鹽反應能生成鹽，鹽和堿反應能生成鹽。然后根據(jù)物質類別猜想具體哪些物質可以發(fā)生反應。［小結］鹽的化學性質：鹽能與酸、堿、鹽和金屬發(fā)生反應（見圖3）。［過渡］我們寫出了那么多方案，其實在實際工業(yè)中要節(jié)約成本，如果反應物（原料）的價格超過了生成物（產品）的價格，就不會有人愿意去生產了。從原料看，金屬鎂價格最高，碳酸鎂、硫酸鎂等的價格較低，但仍然比氯化鎂貴。但是，我們參考表2的資料，海水曬鹽的過程中，一部分以氯化鈉形式析出，剩下的母液，我們稱之為苦鹵，其中含有豐富的MgCl2，可以進一步利用。你能完善海水中提取MgCl2的方案（見圖4）嗎？［學生活動］學生以小組為單位進行交流討論。首先討論了除雜的方式，鈉離子和鉀離子難以沉淀形式除去，所以可以將所需離子沉淀出來。學生提出將苦鹵中的鎂離子轉化為碳酸鎂或氫氧化鎂。［資料展示］20℃時，不同含鎂化合物的溶解度：Mg（OH）2溶解度0.00064g，MgCO3溶解度0.01g，MgSO4溶解度33.7g，MgCl2溶解度54.6g。［學生回答］將苦鹵中的鎂離子轉化為氫氧化鎂更合適，可以加氫氧化鈉或氫氧化鈣。［追問］本質上是利用堿溶液中的什么與苦鹵中的Mg2+反應生成沉淀？［學生回答］OH-。［過渡］本質上就是離子之間的相互作用。［資料展示］氫氧化鈉和氫氧化鈣的最新價格（在相關網(wǎng)站上查閱兩種物質的最新價格）。［追問］同學們，從成本角度考慮，你們會選擇氫氧化鈉還是氫氧化鈣？［學生回答］氫氧化鈣。［追問］由于氫氧化鈣微溶于水，溶液中氫氧化鈣含量較少，所以工業(yè)上一般不選用澄清石灰水，而是選擇含氫氧化鈣較多的什么物質？如何制得？［學生回答］石灰乳?？捎蒙液退磻?。［追問］生石灰如何制得？［學生回答］可以高溫煅燒石灰石或貝殼，海邊貝殼很多，用貝殼成本更低。學生畫出了圖5所示的流程圖：用貝殼煅燒制得生石灰，進一步制得熟石灰。隨后將鎂離子進行沉淀過濾，后加鹽酸，結晶析出，制得氯化鎂。［提問］實際工業(yè)生產中，在沉淀池中獲取氫氧化鎂的同時也會引入氫氧化鈣，在過濾工序中工藝動力和材料消耗較大，需消耗一定的成本。老師通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)有工廠依舊選擇價格較高的氫氧化鈉，但卻可以盡量避免后續(xù)雜質進入沉淀池（見表3）。［提問］氫氧化鈉法中為了防止后續(xù)有氫氧化鈣的生成，加入碳酸鈉除去鈣離子，你覺得可不可行？［學生回答］碳酸鈉中的碳酸根可以同時與鈣離子和鎂離子反應。［過渡］工業(yè)生產有竅門的！其實該工藝通過改變反應條件，盡可能除盡鈣離子，同時減少鎂離子的損耗。請同學們看看下列哪組實驗中脫鈣條件更優(yōu)（見表4）？［提問］面對這么多數(shù)據(jù)，眼花繚亂，你最想關注哪組數(shù)據(jù)？［學生回答］鈣離子去除率和鎂離子損失率。［追問］哪幾組數(shù)據(jù)較好？［學生回答］第五組和第七組。［追問］這兩組數(shù)據(jù)，同學們通過對比分析，關注其他變量，每組的優(yōu)點各是什么？［學生回答］第5組的優(yōu)點是：①消耗Na2CO3少，成本低；②靜置時間短；③Mg2+損失率更低。第7組的優(yōu)點是：①溫度略低；②Ca2+去除率略高。［追問］以去除鈣離子為核心，綜合考慮多方面因素，哪個方案更好呢？［學生回答］第5組。［提問］此工藝在實驗5方案基礎上進一步優(yōu)化，將反應溫度從原來的30℃改為25℃，請問下列哪個反應時間作為脫鈣條件更優(yōu)（見圖6）？［學生回答］6分鐘。［教師歸納］在上述反應條件下利用Na2CO3中CO2-3盡可能除鈣離子，再利用NaOH中OH-提取鎂離子，通過一系列反應最終制得MgCl2（見圖7）。我們可以發(fā)現(xiàn)，改變或控制條件，可以使反應向更有利方向進行。生產生活中的工藝流程是復雜的，需要考慮的因素有很多，我們需要用變化的眼光去分析、解決問題，這也是我們學習化學的意義之一。5.3選鹽有“悟”：分析不同鹽類凝固劑制作的豆腐應用價值［師生互動］現(xiàn)在靜置時間結束，請同學們打開蓋子，看看你們點鹵成功了沒？這其實就是我們平時吃的豆腐花。請同學們把點鹵后的成品拿到講臺上來，感興趣的同學可以課后與老師一起壓制豆腐，需要1～2小時，后續(xù)我會將成品豆腐再交給同學們。［豆腐展示］同學們，選擇不同的鹽，可以制成不同種類的豆腐，老師今天早上也利用氯化鎂凝固劑做了豆腐，同學們看一看。以氯化鎂為凝固劑制成的豆腐，在我們生活中叫北豆腐，也就是老豆腐，適合煎、燜、炒。而以硫酸鈣為凝固劑制成的豆腐，在我們生活中叫南豆腐，軟嫩細膩，適合燒著吃，做豆腐湯等。［提問］我們可以通過豆腐攝取蛋白質，但是不同豆腐中蛋白質含量是不一樣的，如果要攝取更多蛋白質應食用哪種豆腐？如果要攝取更多鈣元素呢（見表5）？其實現(xiàn)在市場上的豆腐種類，遠不止這兩種，同學們課后可以去了解更多的知識。［提問］今天，我們圍繞鹽討論了很多化學變化，你能否總結歸納鹽的化學性質呢？［學生活動］學生討論回答，結合MgCl2鑒別和制取方案交流反饋。［小結］鹽與酸、堿、鹽和金屬發(fā)生反應。鹽的性質多樣，所以在生活中具有很多廣泛的用途，比如鹵水、化肥等。普通的黃豆，脫去堅硬的外殼，粉碎成渣，稀成了汁，竟然能以豆渣、豆?jié){、豆腐等多種方式出現(xiàn)在我們的生活中，再經歷了蒸炒煎炸嘗盡酸甜苦辣咸后，便成了一道道可口的美食，發(fā)揮了它的大作為，而我們也要在不同的環(huán)境中不斷磨練自己，帶著這份持之以恒和吃苦耐勞的精神，也定能成就自己的大作為！6教學反思初中化學中有關“海水制鹽”的學習通常只限于食鹽（氯化鈉），而對于剩下母液（氯化鎂等）的學習要在高中“從海水中提取鎂工藝”時才會展開。初中化學新課標提出要重視初、高中化學知識的銜接，本節(jié)課即是從豆腐凝固劑中的成分氯化鎂引出從海水中提取氯化鎂，實現(xiàn)了初中知識的拓展延伸，為高中學段的學習預設線索。整個探究式學習中，學生利用酸、堿、鹽、金屬等不同種類物質進行反應來檢驗和制備凝固劑氯化鎂，從而培養(yǎng)學生能從元素層面細化物質分類，從元素守恒角度實現(xiàn)含鎂物質和含氯物質反應轉化為氯化鎂，促進學生形成元素觀和物質轉化觀。培養(yǎng)學生從離子角度理解復分解反應的實質、酸和堿具