王小文 陳 凱

一、教學主題內容及教學現狀分析

（一）教學主題

“常見酸的化學性質”選自滬教版九年級《化學》下冊第七章第二節(jié)，內容包括酸與活潑性金屬、金屬氧化物以及鹽的化學變化，酸與酸堿指示劑作用內容位于第七章第一節(jié)，酸堿中和內容則置于后續(xù)章節(jié)中。這樣的編排有利于知識建構，對于循序漸進的教學具有重要意義。但是在實際教學過程中，解決綜合型生活議題往往需要應用酸的各類性質，同時需要三重表征、論證推理來實現思維升華、觀念建構，這樣實際拓展的教學對于資優(yōu)生的培養(yǎng)具有重要意義。

（二）教學現狀

首先，培養(yǎng)資優(yōu)生的初中化學教學研究成果主要集中于初高中銜接的課題，如溶液[1-2]、蠟燭燃燒[3]。其次，通過文獻分析發(fā)現，在教學中將酸的通性的微觀本質分析與實驗探究過程割裂[4-5]，并不能真正實現宏觀辨識與微觀探析的融合，導致學生無法針對一類物質的化學性質形成廣泛聯系、有序鏈接的結構化認知體系，所以在紙筆測驗中面對實際問題解決時感到困難。

二、教學思想與創(chuàng)新點

《義務教育化學課程標準（2022 版）》提出基于核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，加強課程內容的內在聯系，突出課程內容結構化。內容結構化主要有以下三種形式：基于知識關聯的結構化、基于認識思路的結構化和基于核心觀念的結構化[6]。

（一）基于知識關聯的教學內容結構化

學生在已有的學習經歷中對酸的化學性質的認識比較瑣碎，所以將酸的化學性質整合在真實情境中，外顯宏微符相結合的思維方式，滲透物質的組成決定性質，性質決定用途的認識思路，促進知識結構化。知識關聯的結構化需要基于已有知識儲備進行建構，實現事實性知識的結構化建構，如圖1所示。

圖1 內容結構化建構

（二）基于認識思路的教學內容結構化

認識思路的結構化是從學科本質和規(guī)律對物質及其變化的認識過程的一種概括，如物質“結構、性質、應用”的關系[7]。以常見酸的化學性質為例，需要挖掘具體知識背后的本質及規(guī)律，凝練出初中化學認識一類物質的一般思路，如圖2所示。

圖2 認識化合物的一般思路

在認識具體物質過程中融入從科學風險視角的分析，明確應對風險議題的決策手段，也是兼顧知識與科學態(tài)度的一種認識思路。

（三）基于核心觀念的結構化

學科觀念建構的教學有利于學生洞悉化學學科的本質屬性和內在規(guī)律，在此基礎上能夠更好地將原來孤立零散的知識聯系起來，形成有意義的整體。觀念是深藏在知識背后的一種思想，觀念建構不能一蹴而就[8]，而需要潛移默化、廣泛聯系、層層推進。通過對酸的各種性質、反應類型和產物類別的分析，促進變化觀的建構；以繪制微粒分布圖的方式加深對微粒觀的理解。這些新知建構均要應用學生較熟悉的微粒、元素、化學方程式、質量守恒定律等先修知識。學生在已有知識與問題解決之間進行關聯，最終實現觀念結構化[8]。

三、教學目標

1.在實驗探究中了解酸的化學性質，從微觀視角分析酸的通性的本質原因，逐步建構以酸為中心議題的結構化知識體系。

2.能運用研究物質性質的一般思路與方法，從物質類別視角，初步預測常見酸的性質，設計實驗方案，分析、推理、解釋有關實驗現象。

3.在與酸有關的科學風險問題分析過程中形成基于風險進行決策的科學思路，提升風險決策能力，樹立合理使用日化用品和解決生活問題的科學態(tài)度。

四、教學流程

本節(jié)課教學流程如圖3所示。

圖3 教學流程圖

五、教學實錄

（一）宏微結合，理解除垢劑的酸性

[師]家中水垢、銹跡等給人帶來煩惱，今天就讓我們一起探究除去這些污垢的方法，讓家變得更干凈衛(wèi)生。

[展示]除垢劑標簽，如圖4所示。

圖4 除垢劑的標簽

[師]從除銹劑標簽可知其呈酸性。如何設計簡單方案來檢驗這瓶“水垢清潔劑”的酸堿性？

[演示實驗]將紫色石蕊試劑滴入無色除垢劑中。

[師]商場里賣的除垢劑一般呈藍色，需要用吸附法除色或采用pH 計來避免原有顏色對現象觀察產生影響。

[師]紫色石蕊變紅與酸溶液中哪一種離子有關？請說出理由。

[生]從溶質的元素組成看，都有氫元素，所以推測紫色石蕊變紅與H+有關。

[師]現提供兩個硫酸分子、兩個氯化氫分子，請同學們分別繪制出稀鹽酸和稀硫酸中離子分布圖。繪圖時注意溶液中陰陽離子電荷總數相同。

[學生繪圖]微粒分布示意圖如圖5所示。

圖5 學生繪制酸分子產生的離子示意圖

[師]溶質是分子，溶解之后產生了離子，是不是與溶液中水分子作用有關呢？完善酸溶液中微粒分布圖。

[學生繪圖]鹽酸和硫酸中的微粒分布示意圖，如圖6所示。

圖6 學生繪制的酸溶液中微粒分布示意圖

教師點評：在真實的除垢情境中，通過導電性測定實驗、微粒分布示意圖繪制等活動培養(yǎng)宏微結合思維，以此幫助理解酸溶液的化學性質與H+有關，為后面進一步理解酸的通性的本質奠定基礎。

（二）標簽解讀，認識除垢劑的使用禁忌

[師]使用任何日化用品前，都需要仔細研讀標簽上的注意事項，明確化學品的使用禁忌。請仔細觀察除銹劑和水垢清潔劑的標簽，你有哪些發(fā)現？金屬和酸反應的劇烈程度可能受哪些外界因素影響？利用控制變量法，設計實驗驗證酸的濃度對反應劇烈程度的影響。

[學生實驗]利用如圖7所示裝置進行分組實驗，觀察現象。

[師]反應物的濃度會影響反應劇烈程度，適當地提高鹽酸的濃度可以提高不銹鋼表面的光潔度，但是濃度過高則會降低除銹的效果[9]。鹽酸濃度高，揮發(fā)性強，這會為除垢帶來一定的風險。

[師]由金屬離子和酸根離子組成的物質是鹽。在實驗室中，利用活潑金屬與酸反應生成鹽和氫氣的性質來制取氫氣。宏觀現象源于微觀本質，以鐵和稀硫酸反應為例，結合所給資料，分析反應中哪些微粒將發(fā)生改變？請設計實驗方案并驗證。

[資料]10%硫酸溶液的pH 約為0，10%硫酸亞鐵溶液的pH 約為3.7。SO42-與Ba2+結合會產生不溶于水和酸的白色沉淀BaSO4。

[學生分析]根據溶液顏色的改變，判斷鐵單質變成了Fe2+，并猜測酸溶液中改變的是H+。驗證方法為：將鐵加入到少量的硫酸溶液中，測反應前后溶液的酸堿性變化。

[學生實驗]用pH 計測量反應前后溶液的pH 值。向反應后溶液中滴加氯化鋇溶液，觀察實驗現象，分析得出結論。

[師]由宏觀現象可知，酸能與活潑金屬反應。從微觀視角看，酸溶液中改變的是H+?；谝陨戏治觯L制出該反應前后溶液中的微粒分布示意圖。

[學生繪圖]學生繪制的反應前后溶液中的微粒分布示意圖，如圖8所示。

圖8 學生繪制的硫酸與鐵反應前后溶液中的微粒分布示意圖

教師點評：解讀除垢劑標簽，既可以滲透科學風險意識，還能夠揭示酸與活潑金屬反應的性質，以此設計實驗來探究濃度對反應速率的影響，初步了解調控化學反應的方法。通過實驗探究、分析推理進一步確定酸溶液具有共同化學性質的原因。在方程式書寫、物質類別判斷和微觀探析中逐步構建結構化認知。

（三）除垢實踐，除垢劑功能探究

[師]鐵銹（主要成分是氧化鐵）質地疏松，易吸收水分和空氣，導致鐵生銹越來越嚴重，所以要及時去除。除垢劑需要具備什么性質呢？

[學生討論]（1）除垢劑能和氧化鐵反應且不產生新的難溶性沉淀。（2）加入的除垢劑要足量。（3）除垢劑和氧化鐵反應的產物不能污染環(huán)境。

[師]使用除銹劑時存在潛在的危險，我們需要有防范意識。利用金屬氧化物和酸反應生成鹽和水的性質除去銹垢。以硫酸和氧化鐵反應為例，繪制出該反應前后溶液中的微粒分布示意圖。

[學生繪圖]學生繪制反應前后溶液中的微粒分布示意圖，如圖9所示。

圖9 學生個案繪制的硫酸與氧化鐵反應前后微粒分布示意圖

[師]在第二章學習硬水軟化時，我們知道水中可溶性鈣鎂化合物是導致水硬度變化的主要物質，而煮沸軟化法恰是將這些鈣鎂化合物轉變?yōu)殡y溶物質。結合已學知識，難溶性含鈣化合物最有可能是什么？如何證明這一猜想？

[學生猜測]碳酸鈣，用鹽酸與之反應，產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁。

[師]以碳酸鈣與稀鹽酸反應為例，結合所給資料，你認為酸溶液中改變的是哪一種離子？如何證明？如何檢驗氯離子是否改變？畫出反應前后溶液中的微粒分布示意圖，分析變化異同。

[資料]硝酸銀可用于檢驗鹽酸或在溶液中能產生Cl-的化合物，生成AgCl 白色沉淀。

[學生繪圖]學生繪制的CaCO3與鹽酸反應前后溶液中的微粒分布示意圖，如圖10所示。

圖10 學生個案繪制的反應前后溶液中微粒分布示意圖

教師點評：將酸與某一種物質的反應拓展到一類物質的反應。

（四）銜接后續(xù)，探究酸堿中和的除垢功能

[師]水垢的另一種主要成分是氫氧化鎂，運用除垢的一般思路，氫氧化鎂也應該和酸反應。

[演示實驗]氫氧化鎂分別和稀鹽酸、稀硫酸反應。

[學生觀察]白色固體消失了。

[師]鹽酸、硫酸都能溶解水垢，也是氫離子發(fā)揮了作用。

教師點評：水垢成分復雜，酸能與金屬、鹽、堿等發(fā)生反應，將研究物質性質的思路與方法進行遷移，為后續(xù)探究中和反應做鋪墊。

（五）總結升華，拓展除垢劑成分的生活視野

[師]物質的組成決定性質。由于酸溶液中都含有氫離子，所以表現出相似的化學性質。但是陰離子不同，不同酸的性質也有差異性。請從物質類別角度總結鹽酸、硫酸等酸性物質化學性質上的通性，并預測醋酸的化學性質與用途。

[生]總結酸的通性，并預測醋酸也具有酸的通性，可用于除去水垢。

[師]實踐證明用醋酸除垢的時間較長，你們認為是何緣故？

[生]生活中使用的醋酸濃度低、酸性弱。

生活中常見的酸溶液的pH 值，如圖11所示。

圖11 生活中常見酸溶液的pH

[師]酸性強弱與酸的濃度有一定的關系。酸的濃度對物質的性質和用途有重要影響，如胃液中的鹽酸，合適的濃度可以促進食物消化，但是濃度過大，身體也會不舒服。生活中一般用檸檬酸作為水垢的清洗劑，檸檬酸做除垢劑的優(yōu)點有哪些？

[學生討論]檸檬酸酸性較強，除垢速度快；食品級，無害環(huán)保；呈現固態(tài)，便于儲存和運輸等。

[師]酸的化學性質在一定程度上體現了酸的腐蝕性，但是對人類而言并非只有壞處。生活中要能從化學視角辯證地認識物質性質，要有防范風險意識以及規(guī)避風險能力。

教師點評：觀念顯性化有助于加深對知識的結構化認知。聯系生活實際并不只是“知道”，還在于實踐和比較。

六、教學反思

學生在課后交流時提及最大收獲就是可以類比酸化學性質的研究思路與方法認識其他類物質。一方面，從不同途徑體驗化學變化的證據，認識調控化學反應快慢的方法；另一方面，從宏微結合視角認識物質性質背后的本質，在結構、性質和用途聯系的整體架構中觸類旁通，解決實際問題。

學生拓展了認識知識的視角。（1）教科書外知識的適當補充，并沒有增加學生的學習負擔，反而有利于對概念的深入理解；（2）課堂上做的實驗都短小精練，非常適合獨立操作；（3）科學風險視角的融入，在知識學習之外，增加了對社會和生活的思考。教師在教學過程中感受到了加強科學風險教育的意義，在本節(jié)課中學生不僅要面對常規(guī)化學實驗藥品的危險性和操作不當可能帶來的風險，還要關注日化用品、化工生產中的安全隱患[10]，在潛移默化中超越知識，逐步構建發(fā)現風險、認識風險、分析風險、理解風險以及規(guī)避潛在風險的結構化認識體系[11]。此外，本課多處拓展的信息、數據、知識旨在帶領學生感受科學知識的不確定性和復雜性，這有助于補充完善學科知識結構，對資優(yōu)生發(fā)展意義重大。但是本節(jié)課課堂內容容量大，需要學生對資料進行分析理解，部分學生有跟不上的現象，需要在后續(xù)教學中反思改進。