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教育教学

离子反应的应用 ——侯德榜与制碱工业探索2(同课异构)

作者:周奕航  编辑:周奕航   发布时间:2023-03-27 16:21

【课标相关要求】

1.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,了解常见离子的检验方法。

2.能根据物质性质的差异选择物质分离的实验方法。

3.认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。

4.认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利和环境保护中的重要价值。

【教材分析】

本节为鲁科版化学必修第一册第二章“元素与物质世界”第2节“电解质的电离 离子反应”的第三课时。本章的教学旨在使学生从物质的种类和元素化合价两个角度去认识物质的各种性质。离子反应作为高中学习的最重要的一种反应类型,承担着将学生的视角从宏观世界的物质性质进一步聚焦到微观世界的离子性质的任务。

本课时是对前两课时知识的总结和应用,在科学上强调从离子而不是物质的角度去认识物质性质;在应用上强调离子反应在生产生活和实验探究中的应用情境。

【学情分析】

1. 学生较为熟悉各种复分解反应的发生与否与反应现象。能够应用“部分酸、碱和盐的沉淀溶解性表”研究各种离子间的反应情况。

2. 学生能够书写常见电解质的电离方程式,能够用离子方程式表示离子反应。

3. 学生对物质的认知仍然停留在宏观的物质水平,缺乏对微观粒子存在形式和化学性质的认识。

【教学重难点】

教学重点:

1. 能正确写出检验Cl-、SO42-的实验设计,并用离子反应方程式表达其原理。

2. 能够设计含有Ca2+、Mg2+、SO42-杂质的食盐样品的精制方案。

教学难点:

1. 能够运用离子反应完成物质中常见离子的检验、杂质离子的去除等任务。

2. 依托电离过程和离子反应原理,能够从离子的角度认识水溶液中的各种物质,发展学生的微粒观。

【学习目标】

1. 通过完成对Cl-、SO42-检验的实验设计,能准确描述检验溶液中Cl-、SO42-的存在性的方法,并准确书写离子方程式,能够判断给定的离子检验方案的合理性,发展宏观辨识与微观探析的学科核心素养。

2. 通过小组讨论粗盐水中杂质离子的去除方案,能够准确描述粗盐提纯的操作顺序,发展宏观辨识与微观探析的学科核心素养。

3. 通过动手完成精制食盐并检验产品中SO42-存在性的实验,掌握水溶液中的杂质离子去除、物质分离、离子检验等基础实验的基本技能。发展科学探究与创新意识的学科核心素养。

【学历案表格】

表1. 设计离子检验方案


表2. 设计食盐精制方案


【评价方式】

1. 评价量表

学习质量评价表

自评环节

评价等级

在课堂中,我能够发现其他同学离子检验方案的不尽合理之处

在实验中,我设计出了能够准确检测目标离子的检验方案

互评环节

评价等级

该同学的食盐中未检测出SO42-杂质

总结与教师评价环节

请用离子方程式表示检验Cl-、SO42-的原理:

请按顺序写出除去食盐样品中的Ca2+、Mg2+、需要添加的除杂剂种类:

2. 成果展示

对学生精制的食盐样品进行SO42-检验,如果显示无SO42-剩余,则说明学习效果良好。

【学习过程】

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

环节一:设计离子检验方案

【情境引入、发布任务】给学生发布身份——侯德榜先生身边的化工工程师。发布学习任务一:完成对比利时Solvay制碱厂生产流程的逆向工程研究。


【展示学生活动成果】请其他“工程师”分析一下所展示的检测方案是否合理,并说明原因。


【讲解指导】板书归纳严谨的检验方案,并书写离子方程式。


【学习效果检测】甲工程师认为:可以向溶液2中加入盐酸,若生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的气体,则说明溶液2中存在CO32-,请你判断他的说法是否正确,并说明原因。挑选学生回答。


【小结】对学生的学习效果进行语言评价,并简单总结离子检验方案的结构。

【独立活动】根据表格和实验室药品指引,设计检验Cl-、SO42-的存在性的方案。





【举手回答】指出所展示方案的不足之处。并使用实验室药品验证。



【生成结论】总结、补充检验溶液中Cl-、SO42-的存在性的合理方案。


【学生回答】分析该检验方案的合理性,指出HCO3-可能干扰实验检测结果。

设置真实历史情境,增加代入感。选用的素材能够激发学生的爱国热情和学习热情。侯德榜与制碱工业在先前课程中有所涉及,不是过分陌生的情境。通过对侯氏制碱法流程的深入学习,学生可以实现认识过程的螺旋上升。

利用学历案的表格,使得学生提前明晰合理方案的叙述结构。

学生自己设计检验方案、由同伴补充完善、并用实验验证,使得知识逐步在学生脑中建构。

利用情境优势,强调出学生在回答问题时容易忽略的取样操作。

此部分的检测可以兼具知识传授和学习目标完成度检测的作用。CO32-的检测方案比较复杂,可以在学生对离子性质的掌握能力提升后,于后续的课程中进一步总结。在提供实验药品时,提供硝酸酸化的硝酸银溶液、氯化钡溶液、盐酸溶液,不提供硝酸溶液和硝酸钡溶液,待学生学习含硫化合物的性质后,再重新讨论SO42-的检验方案。

环节二:设计食盐精制方案并实施

【介绍历史情境、发布任务】介绍侯氏制碱法的诞生背景。发布学习任务二:设计精制食盐水的生产流程。


【方法指导】介绍利用离子反应除杂的一般要求和思路方法。


【发布任务】给学生发放带有离子符号标记的学具,让学生在具象化的操作过程中来测试自己的方案,减轻学生进行抽象思维的难度。



【指导学生活动】巡查学生的除杂方案,并对学生具体操作过程进行指导



【摘取信息】通过阅读真实科学资料,总结食盐样品中的主要杂质。并通过书写电离方程式,总结粗盐中含有的杂质离子。





【独立活动】根据表格指导,独立进行除杂方案设计。


【小组研讨】和小组内的其他“工程师”讨论自己的除杂设计方案。


【实验操作】按照小组内的讨论结果,进行小组实验:精制食盐。


                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

通过阅读材料提取信息,学生提升了从真实情境和资料中获取所需信息的能力。通过书写杂质的电离方程式,学生实现了从宏观的物质种类到微观的离子种类的认知变化。提升了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。

在分析杂质阶段,学生分析列出了三种杂质离子,但在表中却给了六行空白栏用于设计方案,再加上最后一列“引入的新杂质”的暗示,学生很自然地对除杂过程中产生的新杂质进行二次除杂设计。而在这个过程中,通过观察表格中使用的除杂试剂一列,学生又感受到有些除杂剂本身就能除去其他除杂剂带来的杂质离子。于是,在充满暗示的学历案设计中,一小部分学生完成了自行顿悟,开始有意识生成完整的系统性除杂方案,并最终成为其他同学的学习支架,完成社会建构。


环节三:评价学习成果

【发布任务】要求学生化身“质检员”对临组同学精制出的食盐水样品进行SO42-存在性检验。


【小结】使用流程图总结整个除杂过程


【情境回归】介绍侯德榜在中国近代化学史上的重要贡献,进一步丰富精神价值引领。


【评价学习成果】邀请同学总结课堂所学。

【实验操作】完成SO42-的存在性检验



【发言汇报】汇报本组除杂方案、分享实验中的收获与困惑、“质检员”发布质检报告。






【总结、评价】总结课堂学习内容,填写《学习质量评价表》。

使用本节课堂新学习的离子检验方法来检验精制食盐的结果,让学生感受到学习内容的实用性,提升收获感。










通过学生自评、同伴互评、教师批改评价,了解学生的基础知识掌握情况和能力发展情况。

【板书设计】


【作业布置】

1. 设计CO32-的检验方案。

2. 化工厂的废水中含有许多重金属离子和其他有害物质,为了守护我们祖国的大好河山,我们不能直接将化工厂的废水排放。请你设计除去某厂废水中的Cu2+和SO42-的流程。

废水中含有:Na+、Cu2+、Cl-、SO42-、NO3-

3. 周末调查一下郑州市周边有哪些大型的化工厂,他们排放的废水经过了哪些无害化处理?生成一篇调研报告。

【课程实施留影】

                  

                        图 1. 精制食盐                                          图 2. 检验食盐水质量


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