在傳統(tǒng)的初中化學(xué)復(fù)習(xí)課教學(xué)中,教師往往以機械式的教學(xué)活動推進(jìn)課堂,難以有效統(tǒng)整、真正內(nèi)化和融合零散的知識點,而且不利于突出化學(xué)以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科特點。筆者認(rèn)為,讓學(xué)生參與設(shè)計合理的實驗探究活動,激勵學(xué)生積極參與化學(xué)思考與實踐,有助于發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實驗探究水平,提升其科學(xué)思維品質(zhì)。下面,筆者以復(fù)習(xí)課“久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品成分的探究”為例,談?wù)勛约旱木唧w做法和體會。
一、教學(xué)過程
活動1:回顧已有知識
師:我們?nèi)绾螜z驗熟石灰在空氣中是否已經(jīng)變質(zhì)?請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
生:取少量樣品于試管中,加入適量的稀鹽酸,若觀察到有氣泡冒出,說明熟石灰已經(jīng)變質(zhì)?;瘜W(xué)方程式:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。
師:如何檢驗熟石灰在空氣中是否完全變質(zhì)呢?
生:取少量樣品于試管中,加入適量的水充分振蕩,靜置,向上層液體中滴加1~2滴酚酞溶液,酚酞幾乎沒有變色,說明熟石灰已經(jīng)完全變質(zhì)。
【設(shè)計意圖】引導(dǎo)學(xué)生回顧已有知識,為后續(xù)運用類比的思維方式探究氫氧化鈉樣品中的成分做好鋪墊。
活動2:探究久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品的組成
(教師展示久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品。)
師:請選用三種不同類別試劑的溶液檢驗該樣品中是否含有Na2CO3。
生:我選用酸類物質(zhì)中的鹽酸,堿類物質(zhì)中的氫氧化鈣,鹽類物質(zhì)中的氯化鈣;或者選用酸類物質(zhì)中的硫酸,堿類物質(zhì)中的氫氧化鋇,鹽類物質(zhì)中的氯化鋇。
師:很好。為什么?
生:我選用的三種不同物質(zhì)分別是酸、堿、鹽,依據(jù)是它們分別與Na2CO3反應(yīng)會有氣體產(chǎn)生或有沉淀生成的現(xiàn)象。
師:選用哪些試劑可以除去樣品中的Na2CO3?
生:氫氧化鈣或氫氧化鋇溶液。
師:你為什么不選用另外兩類試劑的溶液?
生:選用酸溶液會將氫氧化鈉反應(yīng)掉,選用鹽溶液會生成氯化鈉(新雜質(zhì))。
師:思維清晰,回答很好。能否直接在樣品上滴加酚酞溶液,通過觀察現(xiàn)象的方法來證明樣品中含有NaOH?為什么?
生:不能。若樣品中含有Na2CO3,酚酞溶液同樣會變成紅色。
師:現(xiàn)在看來,久置的氫氧化鈉樣品可能的組成情況有哪些呢?
生:部分變質(zhì)時的組成為NaOH和Na2CO3,完全變質(zhì)時的組成為Na2CO3。
師:接下來各小組選派一名同學(xué)過來領(lǐng)取樣品,回位后用規(guī)范的基本操作按剛剛簡述的實驗過程完成實驗。
(各小組進(jìn)行實驗,師組間巡視、指導(dǎo)和糾錯。)
師:哪個小組選派一名代表登臺描述一下實驗的操作、現(xiàn)象和結(jié)論?
生:我們組將樣品制成溶液后,加入一定量氯化鋇溶液后生成白色沉淀,過濾,向濾液中繼續(xù)滴加氯化鋇溶液,直至沒有看到沉淀生成,再向濾液中滴了兩滴酚酞溶液,酚酞變成了紅色,這就說明樣品中含有NaOH和Na2CO3。
【設(shè)計意圖】教師通過展示久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品,讓學(xué)生迅速進(jìn)入新內(nèi)容的學(xué)習(xí)情境,并借助問題串引導(dǎo)學(xué)生深入思考,為后續(xù)解決問題搭建好學(xué)習(xí)支架,提升他們運用已有知識解決問題的能力和實驗操作技能水平,有效促進(jìn)學(xué)科思維品質(zhì)的形成,實現(xiàn)學(xué)生學(xué)科思維與操作技能的協(xié)同發(fā)展。
活動3:測定久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
師:剛剛我們已經(jīng)檢測出樣品中含有NaOH和Na2CO3,那么如何檢測Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少呢?需要選取哪些試劑呢?各小組討論。
生:選用水和氯化鈣溶液兩種試劑。取一定質(zhì)量的樣品于燒杯中,加入適量水使其完全溶解,再向燒杯中滴加過量的氯化鈣溶液,過濾分離出沉淀,并對其加以洗滌、干燥,再稱量沉淀物的質(zhì)量。然后利用化學(xué)方程式求解出Na2CO3的質(zhì)量,最后計算出Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
師:說得很好。這樣的轉(zhuǎn)化方法我們簡稱為“化淀法”,請寫出這種方法中的化學(xué)方程式。
生:Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl。
師:上述反應(yīng)中,哪些微粒參加了反應(yīng)?
生:碳酸根離子和鈣離子。
師:如何確保加入了過量氯化鈣溶液?
生:在加入一定量氯化鈣溶液后,靜置,向上層清液中再繼續(xù)滴加氯化鈣溶液,未觀察到沉淀,則表明已過量。
師:很好。還有其他轉(zhuǎn)化途徑嗎?
生:我有“化氣法”。稱量一定質(zhì)量的樣品,加入盛有一定質(zhì)量(確保過量)稀鹽酸的燒杯中,充分反應(yīng)后,稱量反應(yīng)后的總質(zhì)量,用反應(yīng)前的總質(zhì)量減去反應(yīng)后的總質(zhì)量,即為生成的二氧化碳質(zhì)量。然后利用化學(xué)方程式求解出Na2CO3的質(zhì)量,最后計算出Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
師:思路正確。請你寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。
生:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。
師:上述反應(yīng)中,哪些微粒參加了反應(yīng)?
生:碳酸根離子和氫離子。
師:那么,問題來了。逸出二氧化碳的同時有氯化氫氣體逸出了,怎么解決?
生:好辦。把稀鹽酸換成稀硫酸即可。
師:那逸出二氧化碳的同時有水蒸氣逸出了,怎么解決?
生:干燥一下唄。
師:在燒杯中怎么干燥呀?
生:復(fù)雜了,我們可以重新設(shè)計實驗裝置。
師:很好。下面是實驗裝置圖(如下圖)和粘貼板(一張貼有雙面膠的塑料板,圖省略),請各小組選取其中的裝置圖按順序連接起來,并說明理由。
生:(選擇并粘貼裝置圖如下圖。)選K裝置除去空氣中的二氧化碳(反應(yīng)前用不含有二氧化碳的空氣排出整套裝置中的空氣,反應(yīng)后用不含有二氧化碳的空氣排出D、F裝置中滯留的二氧化碳?xì)怏w),選F裝置除去二氧化碳中的水蒸氣,選J裝置吸收生成的二氧化碳,選L裝置防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入J裝置中影響測定結(jié)果。
師:說得太好了。各小組成員之間再相互交流一下自己對這套裝置的理解。
【設(shè)計意圖】此教學(xué)板塊中,筆者設(shè)計了兩個環(huán)節(jié)。第一個環(huán)節(jié),筆者引導(dǎo)學(xué)生通過小組討論的方式確定出“化淀法”需要選用的化學(xué)試劑和實驗操作過程,培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的探究能力和推理論證能力;第二個環(huán)節(jié),筆者提供實驗裝置讓各小組進(jìn)行裝置連接、匯報,討論各個裝置的功能,培養(yǎng)了他們建立良好的實驗思路和對實驗過程的想象能力。教師課前準(zhǔn)備好裝置圖和粘貼板,各小組從提供的裝置圖中選取好裝置并粘貼一套完整的實驗裝置。在這種優(yōu)化的教學(xué)活動中,學(xué)生的學(xué)科思維品質(zhì)得到很好發(fā)展,同時也提升了學(xué)生的實驗探究水平。
二、教學(xué)反思
從教的角度看,本節(jié)課安排的教學(xué)容量適中,教學(xué)內(nèi)容的先后順序合理,教學(xué)過程自然流暢。學(xué)生在參與問答活動中發(fā)展了科學(xué)思維,在經(jīng)歷小組實驗活動中增強了實踐能力,在合作選取裝置和粘貼裝置的活動中初步提高了團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識。從學(xué)的角度看,學(xué)生在積極參與各項活動中初步形成了宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決問題的能力,強化了從定性到定量的認(rèn)知方式,有效促進(jìn)了學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。
當(dāng)然,本節(jié)課安排的小組實驗活動中過濾操作占用的課堂時間偏多,如果改用離心分離操作可以縮短操作時間,為部分學(xué)生留有更多的思考、理解的時間。另外,教師如能借助平板電腦,運用移動智能網(wǎng)絡(luò)終端提供的交互功能開展教學(xué),粘貼活動可變得更加方便、快捷。
本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度重點課題“‘雙減’背景下初中生‘經(jīng)歷作業(yè)’”的實踐研究(課題編號:E-b/2021/17)和江蘇省南通市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“催生化學(xué)‘合作共學(xué)’課堂的方略研究”(課題編號:jy2021016)階段性研究成果。
(作者單位:江蘇省海安市海陵中學(xué))