初中化學(xué)“鹽”復(fù)習(xí)課探究式教學(xué)江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十四期重點(diǎn)自籌課題

摘要：以制作豆腐為真實(shí)情境設(shè)計(jì)并實(shí)施“豆腐制作中的點(diǎn)鹵劑”探究式教學(xué)。通過設(shè)置“探究課堂中點(diǎn)鹵用的鹽類凝固劑成分”“設(shè)計(jì)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(yīng)用價(jià)值”三項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，完成鹽類章節(jié)的復(fù)習(xí)，建構(gòu)“鹽的化學(xué)性質(zhì)”乃至“酸、堿、鹽”的知識(shí)體系。關(guān)鍵詞：探究式教學(xué)；真實(shí)情境；鹽；復(fù)分解反應(yīng)1教學(xué)背景1.1知識(shí)結(jié)構(gòu)化的需要“鹽”復(fù)習(xí)課選自人教版九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)第十一單元“鹽化肥”，在新授課中學(xué)生已認(rèn)識(shí)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(chǎn)生活中的應(yīng)用，以及化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。作為一節(jié)復(fù)習(xí)課，不僅需要讓學(xué)生掌握鹽的化學(xué)性質(zhì)，更應(yīng)該將碎片化的知識(shí)建立關(guān)聯(lián)，通過“復(fù)分解反應(yīng)”這一橋梁，建立起結(jié)構(gòu)化的“酸、堿、鹽”知識(shí)體系。1.2學(xué)段銜接的需要《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（下文簡(jiǎn)稱“化學(xué)新課標(biāo)”）提出“要加強(qiáng)學(xué)段銜接”“合理安排不同學(xué)段內(nèi)容，體現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的連續(xù)性和進(jìn)階性”“了解高中階段學(xué)科特色，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備”［1］。初中化學(xué)對(duì)于“復(fù)分解反應(yīng)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(fù)分解反應(yīng)實(shí)際上是兩種電解質(zhì)互相交換離子的反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)能否發(fā)生，進(jìn)行到什么程度，要通過平衡常數(shù)定量分析。因此在復(fù)習(xí)課中對(duì)復(fù)分解反應(yīng)的概念可作適當(dāng)?shù)难由?，有助于銜接高中教學(xué)。2設(shè)計(jì)思路本課題對(duì)應(yīng)化學(xué)新課標(biāo)中“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”和“物質(zhì)的化學(xué)變化”兩大學(xué)習(xí)主題，利用化學(xué)變化圍繞鹽類物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)、制取、應(yīng)用，真正理解鹽的化學(xué)性質(zhì)和復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，學(xué)會(huì)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)到物質(zhì)性質(zhì)和應(yīng)用之間的關(guān)系。選取生活中常見的黃豆制作豆腐為教學(xué)情境，“點(diǎn)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(xué)生在自制豆腐時(shí)會(huì)對(duì)所用鹽類凝固劑成分產(chǎn)生好奇，通過物質(zhì)鑒別與實(shí)驗(yàn)探究得出選用的鹽類凝固劑為MgCl2，該過程復(fù)習(xí)了鹽的化學(xué)性質(zhì)，更深入理解復(fù)分解反應(yīng)，并歸納得出物質(zhì)檢驗(yàn)的一般思路與方法。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)多種制取凝固劑MgCl2的方案，涵蓋了鹽的化學(xué)性質(zhì)復(fù)習(xí)。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)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(shí)提供文獻(xiàn)資料，引導(dǎo)學(xué)生打破思維定勢(shì)，多角度發(fā)散，從離子角度理解復(fù)分解反應(yīng)，利用鹽的化學(xué)性質(zhì)對(duì)不同的工藝方案進(jìn)行探究、反思、評(píng)價(jià)。在對(duì)文獻(xiàn)具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析歸納中選擇最佳反應(yīng)條件，得到最佳實(shí)驗(yàn)方案，形成證據(jù)意識(shí)，提升思維能力。學(xué)生在真實(shí)情境中對(duì)知識(shí)重組、應(yīng)用和升華，感受鹽在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用價(jià)值，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的魅力。3教學(xué)目標(biāo)（1）能根據(jù)鹽的性質(zhì)對(duì)鹽類凝固劑成分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，建立混合物體系中物質(zhì)鑒別的方法模型，并建構(gòu)鹽的化學(xué)性質(zhì)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。（2）能夠利用鹽的化學(xué)性質(zhì)和復(fù)分解反應(yīng)等相關(guān)知識(shí)，分析解決工業(yè)生產(chǎn)中的問題，初步形成工程意識(shí)和條件控制意識(shí)。（3）能將化學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)生活相聯(lián)系，動(dòng)手實(shí)踐，體悟化學(xué)學(xué)科在資源利用和創(chuàng)造美好生活中的價(jià)值。4學(xué)習(xí)任務(wù)及教學(xué)流程學(xué)習(xí)任務(wù)及教學(xué)流程見表1。5實(shí)施過程及學(xué)習(xí)成果［播放視頻］課前播放視頻《舌尖上的中國(guó)（第一季）》第三集：轉(zhuǎn)化的靈感（部分）。［創(chuàng)設(shè)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(xué)們，硫酸鈣在化學(xué)上屬于什么物質(zhì)類別呢？［學(xué)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(diǎn)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(zhuǎn)小火再煮5分鐘后關(guān)火，除去浮渣；⑤等豆?jié){冷卻至80℃左右，進(jìn)行點(diǎn)鹵，這一步至關(guān)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(zhì)凝聚沉降；⑥最后將其放入模具制成豆腐。［互動(dòng)］今天，老師想邀請(qǐng)同學(xué)們一起完成最重要的一步——點(diǎn)鹵。同學(xué)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(dāng)豆?jié){內(nèi)出現(xiàn)一半的豆花時(shí)，就停止加鹵水，停止攪拌，蓋上蓋子，靜置15～20分鐘。［學(xué)生活動(dòng)］用事先煮好的熱豆?jié){進(jìn)行點(diǎn)鹵操作。［提問］同學(xué)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?cè)趺床拍苤绖倓傆玫氖悄囊环N凝固劑呢？請(qǐng)同學(xué)們小組討論，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)？［學(xué)生活動(dòng)］展示實(shí)驗(yàn)方案：A小組提出滴加AgNO3溶液，如果有氯化鎂，就會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：MgCl2+2AgNO32AgCl↓+Mg（NO3）2，產(chǎn)生白色沉淀。B小組提出滴加NaOH溶液，如果有氯化鎂，就會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：MgCl2+2NaOH2NaCl+Mg（OH）2↓，產(chǎn)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(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：CaSO4+Ba（NO3）2BaSO4↓+Ca（NO3）2，產(chǎn)生白色沉淀。［對(duì)各方案的評(píng)價(jià)］師生逐一研討A、B、C三個(gè)小組的方案是否可行。A小組方案：有學(xué)生認(rèn)為不可行，因?yàn)榱蛩徙y微溶于水，濃度大了也是沉淀。B小組方案：有學(xué)生認(rèn)為不可行，因?yàn)镃aSO4和NaOH溶液也可以生成溶解度更低的Ca（OH）2，濃度高時(shí)Ca（OH）2便會(huì)析出。但也有學(xué)生結(jié)合澄清石灰水的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為Ca（OH）2仍然有一定的溶解度，當(dāng)它濃度較低時(shí)未必會(huì)析出。因此他們完成了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，1%的NaOH溶液遇CaSO4無明顯現(xiàn)象，不干擾實(shí)驗(yàn)。C小組方案：利用Ba（NO3）2溶液的不會(huì)有干擾現(xiàn)象，這個(gè)方法最好。［小結(jié)］可用多種方法解決同一個(gè)問題。利用Ba（NO3）2溶液最沒有爭(zhēng)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］將用凝固劑配制的鹵水分別加入井穴板三個(gè)卡槽內(nèi)，分別滴入1%NaOH溶液、AgNO3溶液、Ba（NO3）2溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。［觀察現(xiàn)象］滴入1%NaOH溶液和AgNO3溶液后的卡槽內(nèi)均有白色沉淀產(chǎn)生，滴入Ba（NO3）2溶液的卡槽內(nèi)無白色沉淀產(chǎn)生。［得出結(jié)論］用的凝固劑是MgCl2。［整理歸納］上述實(shí)驗(yàn)，可以歸納出鹽的主要性質(zhì)：鹽+鹽→新鹽+新鹽（A、C組）；鹽+堿→新鹽+新堿（B組）。［拓展］同學(xué)們用自己想出的方案解決了問題，現(xiàn)在老師再補(bǔ)充一個(gè)信息：20℃時(shí)CaSO4溶解度是0.255g，MgCl2溶解度是54.6g。你還能設(shè)計(jì)出其他的實(shí)驗(yàn)方案嗎？［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生用溶解度差異，加水鑒別物質(zhì)種類。教師強(qiáng)調(diào)體現(xiàn)控制變量思想和明確加入水的量，并引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究。［總結(jié)升華］同學(xué)們最先提出了用化學(xué)方法進(jìn)行定性的檢驗(yàn)，現(xiàn)在我們又嘗試了用物理方法進(jìn)行定量的檢驗(yàn)，這說明定性和定量的方法、不同學(xué)科的視角都能幫助我們解決問題，即使是同一個(gè)問題也可以用不同的思路去解決。5.2制鹽有“術(shù)”：設(shè)計(jì)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(xué)的化學(xué)知識(shí)中，又可以通過哪些方法制取MgCl2呢？請(qǐng)同學(xué)們盡可能選用不同類別的反應(yīng)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(xué)生說出方案的時(shí)候，讓學(xué)生說出反應(yīng)物的物質(zhì)類別）［提問］同學(xué)們?cè)趺聪氲竭@么多方案的？［學(xué)生回答1］想到復(fù)分解反應(yīng)的特點(diǎn)是兩個(gè)化合物互相交換成分，而且反應(yīng)前后元素種類不變，所以就在思考，哪些物質(zhì)含鎂元素，哪些物質(zhì)含氯元素，可以滿足條件發(fā)生反應(yīng)。［學(xué)生回答2］氯化鎂屬于鹽，鹽和鹽反應(yīng)能生成鹽，鹽和堿反應(yīng)能生成鹽。然后根據(jù)物質(zhì)類別猜想具體哪些物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng)。［小結(jié)］鹽的化學(xué)性質(zhì)：鹽能與酸、堿、鹽和金屬發(fā)生反應(yīng)（見圖3）。［過渡］我們寫出了那么多方案，其實(shí)在實(shí)際工業(yè)中要節(jié)約成本，如果反應(yīng)物（原料）的價(jià)格超過了生成物（產(chǎn)品）的價(jià)格，就不會(huì)有人愿意去生產(chǎn)了。從原料看，金屬鎂價(jià)格最高，碳酸鎂、硫酸鎂等的價(jià)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(jìn)一步利用。你能完善海水中提取MgCl2的方案（見圖4）嗎？［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生以小組為單位進(jìn)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(xué)生提出將苦鹵中的鎂離子轉(zhuǎn)化為碳酸鎂或氫氧化鎂。［資料展示］20℃時(shí)，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(xué)生回答］將苦鹵中的鎂離子轉(zhuǎn)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(zhì)上是利用堿溶液中的什么與苦鹵中的Mg2+反應(yīng)生成沉淀？［學(xué)生回答］OH-。［過渡］本質(zhì)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(jià)格（在相關(guān)網(wǎng)站上查閱兩種物質(zhì)的最新價(jià)格）。［追問］同學(xué)們，從成本角度考慮，你們會(huì)選擇氫氧化鈉還是氫氧化鈣？［學(xué)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(zhì)？如何制得？［學(xué)生回答］石灰乳?？捎蒙液退磻?yīng)。［追問］生石灰如何制得？［學(xué)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(xué)生畫出了圖5所示的流程圖：用貝殼煅燒制得生石灰，進(jìn)一步制得熟石灰。隨后將鎂離子進(jìn)行沉淀過濾，后加鹽酸，結(jié)晶析出，制得氯化鎂。［提問］實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，在沉淀池中獲取氫氧化鎂的同時(shí)也會(huì)引入氫氧化鈣，在過濾工序中工藝動(dòng)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(jià)格較高的氫氧化鈉，但卻可以盡量避免后續(xù)雜質(zhì)進(jìn)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(xué)生回答］碳酸鈉中的碳酸根可以同時(shí)與鈣離子和鎂離子反應(yīng)。［過渡］工業(yè)生產(chǎn)有竅門的！其實(shí)該工藝通過改變反應(yīng)條件，盡可能除盡鈣離子，同時(shí)減少鎂離子的損耗。請(qǐng)同學(xué)們看看下列哪組實(shí)驗(yàn)中脫鈣條件更優(yōu)（見表4）？［提問］面對(duì)這么多數(shù)據(jù)，眼花繚亂，你最想關(guān)注哪組數(shù)據(jù)？［學(xué)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(xué)生回答］第五組和第七組。［追問］這兩組數(shù)據(jù)，同學(xué)們通過對(duì)比分析，關(guān)注其他變量，每組的優(yōu)點(diǎn)各是什么？［學(xué)生回答］第5組的優(yōu)點(diǎn)是：①消耗Na2CO3少，成本低；②靜置時(shí)間短；③Mg2+損失率更低。第7組的優(yōu)點(diǎn)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(gè)方案更好呢？［學(xué)生回答］第5組。［提問］此工藝在實(shí)驗(yàn)5方案基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，將反應(yīng)溫度從原來的30℃改為25℃，請(qǐng)問下列哪個(gè)反應(yīng)時(shí)間作為脫鈣條件更優(yōu)（見圖6）？［學(xué)生回答］6分鐘。［教師歸納］在上述反應(yīng)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(yīng)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(yīng)向更有利方向進(jìn)行。生產(chǎn)生活中的工藝流程是復(fù)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(xué)習(xí)化學(xué)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(yīng)用價(jià)值［師生互動(dòng)］現(xiàn)在靜置時(shí)間結(jié)束，請(qǐng)同學(xué)們打開蓋子，看看你們點(diǎn)鹵成功了沒？這其實(shí)就是我們平時(shí)吃的豆腐花。請(qǐng)同學(xué)們把點(diǎn)鹵后的成品拿到講臺(tái)上來，感興趣的同學(xué)可以課后與老師一起壓制豆腐，需要1～2小時(shí)，后續(xù)我會(huì)將成品豆腐再交給同學(xué)們。［豆腐展示］同學(xué)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(xué)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(xì)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(zhì)，但是不同豆腐中蛋白質(zhì)含量是不一樣的，如果要攝取更多蛋白質(zhì)應(yīng)食用哪種豆腐？如果要攝取更多鈣元素呢（見表5）？其實(shí)現(xiàn)在市場(chǎng)上的豆腐種類，遠(yuǎn)不止這兩種，同學(xué)們課后可以去了解更多的知識(shí)。［提問］今天，我們圍繞鹽討論了很多化學(xué)變化，你能否總結(jié)歸納鹽的化學(xué)性質(zhì)呢？［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生討論回答，結(jié)合MgCl2鑒別和制取方案交流反饋。［小結(jié)］鹽與酸、堿、鹽和金屬發(fā)生反應(yīng)。鹽的性質(zhì)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(jiān)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(jīng)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(xué)反思初中化學(xué)中有關(guān)“海水制鹽”的學(xué)習(xí)通常只限于食鹽（氯化鈉），而對(duì)于剩下母液（氯化鎂等）的學(xué)習(xí)要在高中“從海水中提取鎂工藝”時(shí)才會(huì)展開。初中化學(xué)新課標(biāo)提出要重視初、高中化學(xué)知識(shí)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(shí)現(xiàn)了初中知識(shí)的拓展延伸，為高中學(xué)段的學(xué)習(xí)預(yù)設(shè)線索。整個(gè)探究式學(xué)習(xí)中，學(xué)生利用酸、堿、鹽、金屬等不同種類物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)來檢驗(yàn)和制備凝固劑氯化鎂，從而培養(yǎng)學(xué)生能從元素層面細(xì)化物質(zhì)分類，從元素守恒角度實(shí)現(xiàn)含鎂物質(zhì)和含氯物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氯化鎂，促進(jìn)學(xué)生形成元素觀和物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀。培養(yǎng)學(xué)生從離子角度理解復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、酸和堿具