任务导向的高中化学课堂教学实践
——以“盐类的水解”为例
王海富
(南京市金陵中学 江苏 南京 210005)
摘要:立足于高二学生的认知水平,对比分析不同版本教材相关内容,探究任务导向的盐
类水解课堂教学实践。
关键词:任务导向;盐类的水解;教学实践
一、 主题内容及相关研究
盐类的水解是高中化学知识的重要内容之一。要求学生通过这部分知识的学习,认识
盐类水解的原理和影响盐类水解的主要因素;了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测
化学反应规律研究、物质转化中的应用。 《普通高中化学课程标准(2017 版 2020 年修
订)》
[1]
还增加了离子反应与平衡的应用的要求,包括“能调控溶液的酸碱性”“能综合运
用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题”等基
于真实情境的学业要求。关于必做实验,使用“盐类水解的应用”这一具有鲜明应用取向
的表达方式,而非“探究盐类水解的规律”,突出了重视真实任务情境、强调知识应用的
特点
[2]
。
不同版本的教材对该内容的呈现也各有特色。人教版教材以“水溶液中的
离子反应与平衡”为小标题。设计了“探究”和“思考与讨论”等多种活动形
式。重点介绍盐类水解的知识,涉及水与盐之间的作用,应用化学平衡理论建
立盐类水解平衡,得出盐溶液呈酸性、碱性的原因及其应用。
苏教版教材以“溶液中的离子反应”为小标题。设计为首先实验探究盐溶
液的酸碱性,认识盐溶液并不都是中性;其次是归纳不同类型盐溶液显酸碱性
的微观原因,认识盐类水解的本质;最后是“盐类的水解”概念定义、概念表
达及概念应用。
鲁教版教材以“物质在水溶液中的行为”为小标题。设计为首先通过实验探究不同盐
溶液的酸碱性及其微观原因,认识盐类水解的本质、规律;其次通过实验和讨论,推测影
响盐类水解平衡的因素;最后通过泡沫灭火器实验演示,引导学生利用“盐类的水解”原
理解决实际问题的思路。
笔者认为,教学时应充分挖掘不同版本素材,从宏观现象(不同盐溶液的 pH)入手,
围绕溶液中存在的粒子、粒子之间的反应、水解平衡的建立及其移动等微观本质,借助实
验手段让学生从宏观辨识走进微观探析,理解盐类水解的规律;注意引导学生紧密联系生
活,综合运用水解知识,强化学生理论联系实际的运用观念。
二、 学生认知及教学目标研究
从学生素养提升角度看,需要关注:(1)宏观辨识与微观探析:从盐的组
成和结构上预测、探究验证盐类溶液的酸碱性,理解组成盐的离子在水中的反
应规律;(2)模型认知与证据推理:以任务导向为前提,项目驱动盐类水解教
学,发展学生建模观念;(3)变化观念与平衡思想:通过实验探究,理解盐类
水解的本质和内在规律;(4)科学探究与创新意识:初步具备利用盐类水解知
识去解决问题的能力,需要进一步提升科学探究能力,增强创新意识和社会责
任感。
从学生可能存在的模糊概念和教学难点角度看,需要增加探究实验中加水、
盐酸对氯化铁水解平衡的影响。学生在理解弱电解质概念与盐、水电离形成的
离子之间反应的内在联系;盐的水解常数与水的离子积、弱电解质的电离常数
之间的定量关系方面可能会存在困难。
三、 教学设计思想及创新点
从探究氯化钠、碳酸钠等盐溶液的酸碱性入手,通过对实验现象的分析和讨论,引导
本文系江苏省教育科学“十四五”规划课题《高中化学认知模型建构的实践研究》(D/2021/02/540)阶
段性研究成果之一。
学生预测盐溶液的酸碱性与组成该盐的酸和碱相对强弱之间的关系,以符号表征盐溶液中
粒子间发生的反应及建立的平衡,引导学生从微观层面理解盐溶液呈酸碱性的本质。通过
实验探究,揭示盐的水解内在规律,形成思维模型。引导学生利用盐类水解的原理净水、
灭火等,将理论知识与实际应用相结合。
通过新颖的呈现方式激发学生主动参与学习过程,启发思维,培养其证据推理意识,
突出了粒子观、变化观、平衡观等学科观念;将盐类水解的过程示意图化,将抽象的内容
图示化,有利于学生从微观层面理解盐类水解平衡建立及移动的过程,从而降低学习难度
减少理论学习的枯燥感。
四、 教学流程
教学流程如图 1 所示:
图 1 教学流程
五、任务导向的主要教学环节
任务一:Na
2
CO
3
溶液呈碱性——认识盐类水解的原理
学习环节 情境与问题 任务与活动 设计意图
课题引入
日常生活中使用的
食盐主要是 NaCl,测定
NaCl 溶液的 pH=7,呈
中性。Na
2
CO
3
也是日常
生活中常用的盐,俗称
纯碱,常在面点加工时
用于中和酸并使食品松
软或酥脆,也常用于油
污 的 清 洗 等 。 为 什 么
Na
2
CO
3
可被当做“碱”
使用呢?什么离子引起
了 溶 液 的 碱 性 变 化 ?
CO
3
2-
是如何引起水溶液
的 pH 变化的?
利 用 NaCl 溶 液
呈中性的结论,测定
Na
2
CO
3
溶液的 pH,
说 明 Na
2
CO
3
溶 液 呈
碱 性 是 由 CO
3
2-
引 起
的 。 CO
3
2-
没 有 带 来
OH
-
,但是可以带走
H
+
; 当 CO
3
2-
结 合水
电 离 产 生 的 H
+
, 变
成 难 电 离 的
HCO
3
-
、 H
2
CO
3
, 水
的电离平衡被破坏并
正 向 移 动 , c(H
+
) 减
小,c(OH
-
)增加,溶
液呈碱性。
食 盐 的 物 质 组 成
中没有 H
+
或 OH
-
,但
物质组 成中同样 没有
H
+
或 OH
-
的 Na
2
CO
3
却
改变了水的 pH,冲突
符合学生的认知基础 。
引导学生从微粒 角度
看待平 衡的移动 ,用
辩证的 观点对待 物质
的宏观表现,为理解
盐类水解的科学 本质
奠定良好的认知基础。
预测探究
推 测
CH
3
COONa 、 NaHCO
3
、 K
NO
3
、NH
4
Cl、Al
2
(SO
4
)
3
五
种盐溶液的酸碱性,实验
验证。
用 pH 试 纸 测 试 不
同盐溶液的酸碱性。
培 养 学 生 实 验 探
究 和 基 于 “ 证 据 推
理”的素养。
归纳建模
盐溶液酸碱性与盐的
类型之间有什么关系?
同类型的盐溶液呈现不同
酸碱性的原因和规律?
对不同盐溶液中存
在的离子之间的相互作
用进行分析,找出不同
类型的盐溶液呈现不同
酸碱性的原因。
引 导 学 生 建 立 盐
溶液呈酸碱性的微观
分析模 型,发展 学生
“模型认知”的素养。
任务二:Na
2
CO
3
溶液去油污——探究盐类水解的影响因素
学习环节 情境与问题 任务与活动 设计意图
问题引入
Na
2
CO
3
溶 液 能 去 油 污
是因为其水溶液显碱性。
Na
2
CO
3
、 CH
3
COONa
溶液均呈碱性,同浓度时,
碱性大小一样吗?
学生思考,互相讨论,比
较不同盐的水解平衡常数大小,
得出结论。
发展学生“宏
观 辨 析 与 微 观 探
析”的素养。
预测探究
从反应条件角度考虑
设置实验,探究影响盐类
水解的因素。
1、加热氯化铁溶液;
2、向氯化铁溶液中加入少量
氯化铁晶体;
3、向氯化铁溶液中滴加少量
浓盐酸。
4、向氯化铁溶液中滴加蒸馏
水。
[3]
激发学生“科
学 探 究 与 创 新 意
识”。
归纳建模
归纳反应条件对水解
平衡影响?
小组讨论、整理归纳
树 立 学 生 的
“变化观念和平衡
思想”。
任务三:明矾净水——了解盐类水解的应用
学习环节 情境与问题 任务与活动 设计意图
提出问题
早年民间多取河水
作为生活用水,人们通
常会向其中加入少量明
矾起净水作用。请分析
其原理。
引导学生,运用盐类
水解的模型解释。 Al
3+
在
溶 液 中 水 解 生 成 Al(OH)
3
胶体,吸附水中微小悬浮
物颗粒,使它们聚集在一
起形成较大颗粒沉降下来,
从而除去水中悬浮的杂质。
从理论层面,深
化学生对概念的理解,
进一步应用水解模型,
树立守恒观念。
猜想验证
在净水过程中,除
了加入明矾,人们常常
加入少量碳酸氢钠,增
强明矾的净水能力。请
分析其原理。
学生讨论、分析。Al
3+
和 HCO
3
-
能分别与水电离
出来的 OH
-
、H
+
反应,两
者相互促进水解反应正向
移 动 , 使 得 Al
3+
和 HCO
3
-
最终水解完全。实验验证。
联系实际,应用
水解反应的模型,解
决生活问题,把科学
精神与社会责任相融
合,更进一步了解泡
沫灭火器的原理。
问题解决
人们发现保存的古
籍会慢慢发霉腐烂,不
仅是空气中水分的作用
纸张中的 Al
2
(SO
4
)
3
也变
身为古籍的破坏者。它
会与空气中的水发生水
解,加速了古书的腐烂
如何解决古书的腐烂问
题?
造纸术作为中国古代四大
发明之一,彰显着中国古代劳
动人民的智慧。人们摸索出在
造纸过程中加钒、加胶等技术,
提 高 了 纸 张 的 质 量 。 其 中
“ 钒 ” 的 主 要 成 分 即 为
Al
2
(SO
4
)
3
,增强了纸张的抗水
和防渗能力。
从实践层面,深
化理解,控制水解条
件,解决具体问题,
培养学生灵活变通的
思维能力。
六、教学反思
本节课的主要内容通过实验探究,从微观视角去探析离子之间的行为,构
建盐类水解的概念和模型,形成对盐类水解本质认识;通过宏观辨识和证据推
理,建立变化观念与平衡思想,进一步对盐类水解模型的发展和应用,增强学
生的科学探究精神和对社会、生活的关注及责任意识。在介绍盐类水解的原理、
影响因素和应用时,以“探究”、“思考与讨论”、“方法引导”“资料卡
片”等形式,引导和培养学生举一反三、辩证思考的思维习惯和能力。
在教学设计时,将教学内容依据知识要点、学生认识发展点来分板块设计,
以任务导向,项目驱动展开教学。以知识为线索的设计分为:水解概念→影响
因素→应用;以学生的认识发展点为线索的设计分为:酸碱性如何→酸碱性强
弱→酸碱性的启示。以碳酸盐溶液呈碱性引入课题,碳酸盐浓度不同碱性不同
引入水解平衡因素,最后明矾水解在净水中的实际应用这样一条线把三项任务
进行串联,每项任务里面以“问题提出→预想推测→验证建模”为组织构建展
开教学。
在教学环节注重对学生方法引领,自主探究以及思维建模,没有追求面面
俱到,力求方法介绍;没有追求知识呈现上的按部就班,力求问题整合。盐类
水解概念引入打破常规设计的先实验后分析,改为先预测再探究分析;水解平
衡移动影响中增加蒸馏水实验探究;水解应用在介绍了铝离子水解和双水解基
础上模仿、迁移和拓展,增加了鲁教版灭火器双水解、古书的修复的实际应用
等,让教学环节更接地气。整个教学环节将核心概念和核心知识融合,在解决
问题的过程中提升学生的思维能力,发展学生的化学核心素养。
当然在教学实践中,教师也要力求能把教材实验处理得当、分析到位。例
如,在水解平衡移动影响的探究中,教师引导学生对蒸馏水影响平衡移动的原
因 分 析 时 , 要 注 意 Fe(OH)
3
只 是 最 终 形 式
[4]
, 其 实 还 有 中 间 产 物
[Fe(H
2
O)
5
OH]
2+
、[Fe(H
2
O)
4
(OH)
2
]
+
、[Fe
2
(H
2
O)
4
(OH)
2
]
4+
等
[5] [6]
,辩证理解浓度商
与水解平衡常数 K
h
的比较;如果机械的分析,把 Fe(OH)
3
当做 Fe
3+
水解的唯一
形式,学生将会对类似的盐类水解无所适从,如 Ag
+
+H
2
O AgOH+H
+
,当
不考虑 Ag
+
水解存在的中间各种络合形式,就会发现=K
h
,水解平衡不移动,这
与加入蒸馏水促进水解平衡是矛盾的。另外,实验中向棕黄色 FeCl
3
溶液中滴入
2-3 滴浓盐酸,瞬间变黄色,颜色变浅;当继续滴入浓盐酸时,黄色液体又变成
了亮黄色。教师在演示中需要控制好浓盐酸的量,因为随着浓盐酸加入量的增
多,Cl
-
浓度增大,下述络合平衡与 FeCl
3
水解平衡之间可能形成竞争,从而导
致溶液颜色的变化。为减少 Cl
-
的竞争反应对实验的干扰,建议选择中等浓度的
硫酸。苏教版教材在该实验探究时选择向硝酸铁溶液中滴加硝酸溶液,回避氯
化铁,避免 Cl
-
的影响,值得借鉴。
[FeCl(H
2
O)
5
]
2+
+Cl
-
[FeCl
2
(H
2
O)
4
]
+
+H
2
O
[FeCl
2
(H
2
O)
4
]
+
+2Cl
-
[FeCl
4
(H
2
O)
2
]
-
+2H
2
O
参考文献
[1]教育部基础教育课程教材专家工作委员会,普通高中课程标准修订组.普通高
中化学课程标准[M].北京:人民教育出版社,2020:33-67
[2]王湛等.普通高中化学课程标准(2017 年版解读)[M].北京:人民教育出版社,
2018:122-174
[3]王晶,郑长龙主编.普通高中教科书•化学反应原理(选择性必修 1)[M].北京:
人民教育出版社,2020:73
[4]王晶,郑长龙主编.普通高中教科书(必修 1)[M].北京:人民教育出版社,
2020:8
[5]北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学无机化学教研室编 .无机化学
(下册第四版)[M].北京.高等教育出版社,2007:770
[6]宋天佑,徐家宁,程功臻,王莉主编.无机化学(下册第一版)[M].北京.高等
教育出版社,2012:641