江蘇省蘇州市吳江區(qū)實驗初級中學(215200) 陸玉涵
化學復習課,不僅僅要喚醒學生對已學知識的認知,更要在原有基礎上對知識進行整合提升,而化學實驗對于提高化學教學質量,全面落實科學素養(yǎng)的目標,具有其他化學教學內容和形式所不能替代的特殊作用。在化學復習課中,依托化學實驗,可以有效改變傳統(tǒng)化學復習課只關注講、評、練的低效局面,極大地激發(fā)學生的學習興趣,讓學生在實驗的氛圍中提升化學學科素養(yǎng),提升化學復習課的有效性。
中和反應是“應用廣泛的酸堿鹽”中重要且綜合性強的內容。在復習課時,以4組實驗為主線,貫穿整節(jié)復習課,可以有效鞏固中和反應的定義、微觀實質、中和反應曲線、中和反應的定量計算等內容。從復習結果來看,以實驗為主線的復習課可以極大提升復習效率。
《義務教育化學課程標準(2011版)》倡導教學要注意從學生已有的經(jīng)驗出發(fā),讓他們在熟悉的生活情境和社會實踐中感受化學的重要性,了解化學與日常生活的密切關系。而生活化實驗的引入,則能一開始便牢牢吸引學生的注意力,激發(fā)學生進一步探究的欲望。
生活化實驗可以運用化學探究方法,借助生活化物品,組織探究實驗,幫助學生理解某種化學原理和規(guī)律。皮蛋在制作過程中因為含有堿性物質而略顯澀味。新授課因受課堂時間和深度的限制,學生僅僅從教師口中獲得了皮蛋中存在一些堿性物質的知識,卻沒有通過真正的實驗感知該知識。復習課上,則可以通過生活化實驗來幫助學生真實地感知到皮蛋中存在堿性物質的事實。首先,組織學生提取皮蛋浸出液,其次向其中滴加酚酞,觀察變色情況。學生觀察到溶液變紅,證明皮蛋中確實有堿性物質。緊接著引導學生思考如何去除皮蛋澀味的方法。學生利用已知的知識,知道向皮蛋中加入食醋或者醬油(含有有機酸),可以很好地去除澀味。最后,讓學生現(xiàn)場制作一份皮蛋拼盤,分別品嘗未加醋或醬油以及加了醋或醬油的皮蛋。從學生們的表情和評價中,可以很明確感受到加醋或醬油的皮蛋澀味消失,口感較好。接著,引導學生得出:這個實驗里面涉及到中和反應,從而引出本節(jié)課的復習內容,可謂水到渠成。
整個生活化的實驗,讓學生從皮蛋的澀味這一生活情境入手,通過簡單的實驗操作,將皮蛋的澀味和用化學方法檢測到皮蛋中含有堿性物質建立起了密切聯(lián)系,再到用食醋或醬油除去皮蛋中的堿性物質,自然而然地引出本節(jié)課的復習內容——中和反應。這種接地氣的引入,是有“溫度”的引入。讓學生在復習課一開始就體驗到了實踐出真知的成就感,感受到化學就在我們身邊,對后續(xù)的復習有著正面的影響,讓學生產生想要繼續(xù)復習的欲望。
化學學習中學習者對物質進行的宏觀表征、微觀表征和符號表征以及建立三者之間的聯(lián)系是化學學科不同于其他學科最典型的思維方式。引導學生對宏觀事實進行微觀探析,從而深層次理解化學知識的內涵與本質,再通過符號表征出相應的知識。這種思維模式的建立,更有利于我們從問題本源上去認知事物,讓學生透過現(xiàn)象看到事物的本質,并同時對其他事物進行預知,對知識的理解和應用更加有深度。
要透徹地理解中和反應,學生勢必要理解中和反應的微觀實質,即酸中的氫離子和堿中的氫氧根離子結合成水分子的過程。復習課時,采用氫氧化鋇和硫酸這一反應,對新授課的氫氧化鈉和鹽酸反應的書本知識進行拓展延伸。同時采用與新授課動畫演示中和反應的微觀實質不一樣的形式,借助數(shù)字化實驗,即發(fā)揮傳感器和計算機的優(yōu)勢,把轉瞬即逝的動態(tài)實驗數(shù)據(jù)實時記錄,并對實驗數(shù)據(jù)進行高效直觀的分析處理。
向氫氧化鋇溶液中滴加稀硫酸,我們肉眼可以觀察到的現(xiàn)象是產生白色沉淀。我們可以推測該白色沉淀是鋇離子和硫酸根離子結合而成的難溶于水的硫酸鋇沉淀。而如何知道其中的氫離子和氫氧根離子結合成水分子呢?則可以借助數(shù)字化儀器測定氫氧化鋇溶液中不斷滴加稀硫酸電導率(電導率越高,說明溶液中可以自由移動的離子越多)的變化來感知中和反應的微觀實質。由于鋇離子和硫酸根離子結合形成白色沉淀是肉眼可觀察到的,剩下的氫離子和氫氧根離子的結合則可以借助電導率一度下降到接近于零這一宏觀現(xiàn)象,讓學生間接地感知到溶液中的氫離子和氫氧根離子一定同時也在減小,從而讓學生通過直觀的曲線感知到氫離子和氫氧根離子結合成水分子的這一微觀表征,最后讓學生書寫出中和反應微觀實質的表達式H++OH-=H2O。
通過復習課,學生的化學思維在發(fā)展,不僅讓學生在復習拔高的過程中構建物質的微粒觀,培養(yǎng)學生具備宏觀微觀符號的三種表征的思維意識,同時也滲透了用數(shù)據(jù)、圖表、符號等處理實驗信息能力和對信息的再加工能力。這種思維比新授課要有“深度”。
《義務教育化學課程標準(2011版)》中提倡了解化學、技術、社會、環(huán)境的相互關系?;瘜W的學習不僅要習得化學知識,更要培養(yǎng)學生的社會責任感。以鮮明時代特點和社會時事新聞為素材的習題則能很好地反映這一點。而中和反應處理廢水中的定性和定量問題在蘇州市歷年中考題中出現(xiàn)的頻率非常高。蘇州市中考2013年35題(5分),2014年36題(5分),2015年34題(6分),2017年32題(8分)均是對酸堿中和反應展開的定性及定量研究,且涉及到的分值很高。
復習課上,可以把該熱點問題通過實驗的方式呈現(xiàn),讓學生通過親手實踐,升華對中和反應的理解。可以設置這樣的實驗情境:現(xiàn)有實驗室廢液缸中的廢水,溶質為氫氧化鈉,如何測定其中氫氧化鈉的質量分數(shù)呢?通過引導和思考,最終可以將具體步驟確定如下:①取廢水1 g于試管中;②向廢水中滴入1~2滴酚酞試液;③用膠頭滴管逐滴滴入3.65%的稀鹽酸,至溶液恰好變成無色,記錄滴數(shù)。當測定出滴定的稀鹽酸的滴數(shù)時,引導學生計算獲知氫氧化鈉的溶質質量分數(shù)。
學生通過數(shù)據(jù)的記錄和計算,測出該廢水中氫氧化鈉質量分數(shù)約為4%。另外,學生一直對中和反應的曲線存在疑惑:為什么曲線不是均勻下降或上升,而是先平緩變化后產生突越?再加上學生在實踐過程中,發(fā)現(xiàn)紅色并不像想象中那樣逐漸變淺,一開始紅色變淡不明顯,快到達滴定終點時卻出現(xiàn)了紅色突然變成淡粉色再變成無色的現(xiàn)象。針對這些問題,可依托之前學生測定出的廢水中氫氧化鈉溶質質量分數(shù)的實驗,繼續(xù)設計以下問題:在1 g含氫氧化鈉溶質質量分數(shù)為4%的廢水中,加入2滴、4滴、6滴、8滴、10滴、12滴、14滴、16滴、18滴和20滴(每滴鹽酸質量約為0.05 g)溶質質量分數(shù)為3.65%的稀鹽酸,充分反應后所得溶液中氫氧化鈉的溶質質量分數(shù)為多少?所得溶液的pH范圍是什么?考慮到計算量大的緣故,可以分成9組分別計算不同滴數(shù)的鹽酸滴入溶液中后剩余氫氧化鈉的溶質質量分數(shù)。通過計算發(fā)現(xiàn),當?shù)稳氲柠}酸為2滴、4滴、6滴、8滴、10滴、12滴、14滴、16滴和18滴時,計算出的所得溶液中剩余氫氧化鈉的溶質質量分數(shù)分別為:3.2%、2.7%、2.2%、1.7%、1.3%、1%、0.7%、0.6%、0.2%,相對應的pH范圍分別為:①當?shù)稳臌}酸為0~16滴時,pH約為13~14;②當?shù)稳臌}酸為16~18滴,pH約為12~13;③當?shù)稳?0滴鹽酸時,則兩者恰好反應,pH為7。從分組計算的數(shù)據(jù)比對中,可以感受到,前面加入的16滴鹽酸使溶液pH的變化始終在13~14范圍內,而最后加入的4滴鹽酸使溶液的pH降為7。
再通過數(shù)字化儀器,繪制出向氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸時溶液pH的變化曲線圖。得出曲線不是呈現(xiàn)線性均勻下降的趨勢,而是先平緩下降再出現(xiàn)突越。結合學生的實驗到計算再到數(shù)字化儀器繪制的曲線,學生對該問題的理解便迎刃而解了。雖然一開始曲線平緩,并不代表其中的堿的質量分數(shù)變化不大,這是由pH的表達方式所決定的。也就是說,雖然pH呈現(xiàn)的變化趨勢一開始平緩,但是其中氫氧化鈉的質量分數(shù)還是在逐漸變小的。通過實驗結合定量計算,學生的疑惑得到了解答,加深了學生對中和反應曲線的理解。
巧妙地運用實驗,可以有效提高復習課的效率。不過,一節(jié)復習課承載的知識畢竟有限,學生動手實驗的機會也相對有限。培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)僅僅依靠課堂是遠遠不夠的,而課后的創(chuàng)意化實驗則突破了時間、空間限制,可以作為課堂教學的延伸和拓展。
比如,可以讓學生利用家中的肥皂水、白醋和紫甘藍來模擬酸堿中和滴定反應。取10 g紫甘藍,切碎后加入100 mL水煮沸,當液體顏色變紫后停止加熱,即可得到紫甘藍色素溶液??梢杂迷撊芤捍娣犹囈簛碜鏊釅A指示劑。將適量堿性溶液或肥皂水放于玻璃杯中,用眼藥水瓶或者注射器分別吸取并滴加1~2滴紫甘藍溶液,再逐滴加入白醋溶液,觀察紫甘藍溶液的變色情況。這種創(chuàng)意化的實驗讓學生感受到了酸堿指示劑不一定只有紫色石蕊試液或者酚酞試液。通過安全無毒的家庭實驗,學生自制了酸堿指示劑,再次鞏固了中和反應的操作流程,體驗了中和反應的整個過程。
依托實驗串起一節(jié)復習課的做法,不僅讓課堂變得更有化學味,同時也讓學生感受到化學實驗的獨特魅力。讓化學復習課不再停留在以往機械重復、海量刷題的層面。提升了化學復習課的科學性,讓知識和知識之間的聯(lián)系通過實驗而融會貫通。