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关于“酸、碱、盐的电离及离子反应”的教学思考

关于“酸、碱、盐的电离及离子反应”的教学思考

西南位育中学  吴昀赟

 

    摘要:高一化学教材第七章《探究电解质溶液的性质》包含电解质、电离平衡、离子反应、离子方程式等知识。由于连续两章都有大量的化学理论知识需要学生持续这种学习状态,使得一部分学生在这个学习阶段遇到瓶颈。教学上考虑将第七章的部分内容提前到第一学期进行教学,让学生提前认识有关化学反应原理的部分知识,缓解高一第二学期后阶段化学原理“扎堆”的困境。第1课时着重的在酸、碱、盐的电离,第2课时则主要是关于离子反应和离子方程式。

    关键词:电离;离子反应;初高中衔接;化学教学

 

初中与高中课程相比,课程性质、目标、学习方式、评价方法都具有较大差异,学生的知识、技能与现有的高中化学课程的要求差距较大,使得高一教学困难重重[1]。如何进行初、高中衔接教学,成为了新课改后一个值得探讨的问题。尤其在新的高考改革政策下,相较于过去的“3+1”模式,现在的“3+3”模式对学生各学科知识的全面性有了更高的要求,而化学学科在高考中的比重有明显下降,伴之而来的就是高中化学的总课时减少,但知识点的范围却没有明显改变,这就对学生的自主学习能力提出了更高的要求。

从已有研究来看,到了高一,学生依旧采用初中的学习方法,思维能力跟不上[2]。学生思维惰性较大,大多数学生课堂上依赖于教师讲解,缺乏独立思维、自主学习的能力[3]。因此,学生在学习有关化学理论的知识时往往感觉理解较为困难,尤其是涉及到与原子、离子等微粒有关的化学反应原理时,常常需要较长的时间来理解、内化并学会应用。

 

    1 问题的提出

《探究电解质溶液的性质》在高中化学教材中被安排在高一年级第二学期的最后一章,内容包含电解质、非电解质、强电解质、弱电解质、电离、电离平衡、离子反应、离子方程式、盐类水解、电解等知识,理论性强,知识面广、应用广泛、综合性强,充满化学学科思维方式,有利于帮助学生形成粒子观、平衡观,有利于培养学生解决化学问题的能力。因此是中学化学教学中比较关键的一章[4]。然而,也正因为这一章的知识点理论性强,各知识点之间又有较强的联系性,一个知识点的理解不清,会对下一个新的知识点理解产生困难,同时在本章之前的第六章《揭示化学反应速率和平衡之谜》也是高中化学教学中的一大难点,不仅抽象、同时也是化学基本理论中对学生而言较难入门的内容,理解和掌握需要一个过程。因此,往往到了这一阶段的新课教学,就容易出现教师教学和学生掌握两者之间节奏的“不一致”,即教师根据知识点内容和教学进度完成了新课的教学,而相当一部分学生却较难及时理解并掌握,需要一段时间来内化。而由于连续两章都有大量的化学理论知识需要学生持续这种学习状态,使得一部分学生在这个学习阶段遇到瓶颈,觉得较难攻克难点,因而也容易产生畏难情绪,反而“会对学习和理解造成消极的效应”[5]

面对这一现状,是否能根据学生学情调整教学安排,是很多教师在考虑的问题,笔者也就这一问题提出一个较大胆的想法,即考虑是否能将第七章的部分内容提前到高一第一学期进行教学,一方面让学生提前认识有关化学反应原理的部分知识,有一个较长的时间对这类比较抽象的化学原理进行掌握和内化,使得在第二学期学习剩余理论知识时有一个较好的学习基础,同时也缓解高一第二学期后阶段化学原理“扎堆”的困境。然而,将这一部分内容提前教学,对刚刚升入高中的学生而言也有不小的困难,因此如何通过已知知识的复习巩固和内容拓展将初、高中化学的知识内容进行很好地衔接成为教学实施过程中的关键。

    2关于“酸、碱、盐的电离及离子反应”的衔接内容

在初中阶段我们从典型的酸碱盐中仅了解了酸、碱、盐的组成元素,不要求掌握酸、碱、盐、氧化物进一步分类,也没有学习溶液导电的原因,电离及常见酸、碱、盐的电离方程式。高中则要求掌握电解质、非电解质的概念,掌握书写电离方程式、离子方程式的技能[6]

初中化学降低了对于单质、氧化物、酸、碱、盐之间的变化关系及相互反应的要求。例如,复分解反应知识虽是一个重点,但只要求从反应物与生成物的种类及是否有互相交换成分的角度认识,没有揭示反应的本质,对于复分解反应中反应物的条件不作要求。而高中是从离子反应的角度揭示复分解反应的本质,学习的切入点是复分解反应的条件。同时引入电解质、电离以及强弱电解质等概念去认识复分解反应的本质,完成知识点的扩充,知识面的形成。并且通过离子方程式的书写训练不断加深理解,最后通过离子共存问题、离子的鉴别或除杂等的应用,形成相关知识体系。初高中对复分解反应发生的条件要求也不同[7]

一般的衔接教学往往只重视知识与技能的提升,但知识本身并不具备解决问题的能力,还需要将“知识变成方法”,即让知识为问题解决提供分析思路和角度。因此,本次研究课例的衔接内容包括两大方面:知识与技能,过程与方法。

2.1 知识与技能

在知识与技能的衔接教学方面,需要巩固酸、碱、盐的组成、命名和通性,复分解反应发生的条件以及酸、碱、盐及氧化物、单质等物质间的相互转化关系等基础知识,尤其是复分解反应的发生条件,学生即便知道依据生成物是否有沉淀、气体、水来判断能否发生复分解反应,但在评价或设计化学反应时依然存在困难,因此教学中有必要对这一部分内容复习巩固。

除此之外,还需要拓展酸、碱、盐、氧化物(主要指酸性氧化物和碱性氧化物)的进一步分类,为学习酸、碱、盐的电离以及之后学习离子反应和离子方程式奠定基础。

2.2 过程与方法

在初中阶段,很多学生对于化学反应的理解都是就事论事的,即每一个具体的实验或现象对应到具体的化学反应,即便已经有了四大基本反应类型的概念,但对于同一类型反应的反应原理上的认识和理解仍是不够的。由于引入离子反应的概念后,化学反应的学习不在仅限于表面的现象或是物质的种类变化,而更多地需要从反应原理的角度去理解,因此包括复分解反应的发生条件、各类型的反应生成物的预测等内容都需要进一步加强,从本质上理解化学反应发生的原理,以便形成问题解决的能力。

    3教学实施流程

酸、碱、盐的电离及离子反应”在高一年级的教材中是第七章的内容,如果要将其提前,需要考虑到学习这一内容所需要的知识储备。由于涉及离子,所以必然要在第一章《打开原子世界的大门》学习完之后进行,此时进行这一内容的教学,既能让学生对有关化学反应原理的知识有所认知,有一个较长的时间对这类比较抽象的化学原理进行掌握和内化,减缓高一第二学期“理论扎堆”的压力,同时也能对第一章学习的关于离子的知识进行加深巩固。

当然,将这一内容提前,在具体实施教学时,仍有许多细节问题需要解决。如:既然讲到了“酸、碱、盐的电离”,那么有关电解质的一系列概念是否也要提前教学。如果提前了,概念部分的理解并不困难,但涉及到离子方程式书写时弱电解质不写离子而是以化学式表示的原因与弱电解质在溶液中的电离平衡有关,而此时学生尚未学习第六章《揭示化学反应速率和平衡之谜》,对“化学平衡”这一理论几乎没有什么概念,教师的教学和学生的学习都有巨大的困难;如果不提前,仍旧以“酸、碱、盐的电离”来进行教学,那么在离子方程式书写的教学时,则需要解决由于“弱电解质”这一部分知识的欠缺而造成的困难。笔者通过对整个高一年级教材的分析以及当下高一学生的学习习惯和现状的观察,更倾向于不提前,即仍旧以“酸、碱、盐的电离”来进行教学,而将有关电解质的内容仍放在第二学期。希望通过将知识重、难点分散,使学生有更充裕的时间对理论知识进行理解和掌握。

本节课一共设置2课时的教学内容,第1课时着重的在酸、碱、盐的电离,第2课时则主要是关于离子反应和离子方程式,2课时联系紧密、层层递进。

3.1酸、碱、盐的电离

由于这一课时研究的对象是酸、碱、盐,课的一开始可以选择从物质的分类为切入点,回顾初中阶段学习的物质分类体系,引入本堂课的主要研究对象——酸、碱、盐,从溶液的导电性入手,引出电离的概念。由于当时学生对于酸、碱、盐的理解仍停留在初中阶段,对于离子的概念也才刚有所理解和掌握,又缺乏有关化学键和物质结构的知识,同时也没有关于电解质的概念,在学习时需要教师层层递进的引导,因此,课堂上教师如何通过有效而巧妙的提问对学生进行启发思考成为关键。

问题1:为什么酸、碱、盐溶液能导电?

该问题的背景是溶液的导电性实验,根据不同类别的物质溶液其导电性不同的现象,我们可以得出酸、碱、盐溶液能导电的结论。通过这一问题,引导学生思考酸、碱、盐溶液导电的原因。学生在物理学科中曾学习过关于导电的知识,因此教师可以从这一点类比到化学学科中,引入“自由离子”的概念。由于在第一章刚学习关于离子的知识,因此学生对“自由离子即能够自由移动的离子”理解起来并不困难。而通过“自由离子”的来源又可引出“电离”的概念。

问题2:哪些物质可以发生电离?

该问题要引导学生从物质构成的角度去分析。然而,由于初中阶段并没有学习离子和化学键的相关知识,因此对于物质结构并不是十分了解,停留在绝大部分物质由分子构成,少部分由原子构成的认知阶段,因此,此处需要有初、高中衔接的教学,将酸、碱、盐三类物质的结构进行浅显易懂地介绍(不必涉及化学键的知识),以及在溶于水或是熔化时为什么会发生电离进行分析。例如:酸由分子构成,物质中本不含有离子,在水分子的作用下削弱了各构成原子间的作用力,使其离解成自由移动的离子;碱和盐由离子构成,物质中含有离子,有在溶液或熔融状态下离解成能自由移动的离子的趋势。为了让学生有更直观的认识和理解,可以配上相应的物质结构的动画。

以上两个问题看似简单,但却能够将本堂课需要研究的核心内容——电离逐步展现,让学生沿着问题的思路去思考,同时也能把初、高中化学中需要衔接的部分加入到其中。学生在真正理解了“电离”的概念后,对于电离方程式的书写也会更好理解。当然,电离方程式的书写要遵循两个关键的守恒:原子守恒和电荷守恒。

3.2离子反应

离子反应的教学中主要要把握好两个难点。

一是揭示复分解反应的本质。初中化学降低了对于单质、氧化物、酸、碱、盐之间的变化关系及相互反应的要求。复分解反应知识虽是一个重点,但只要求从反应物与生成物的种类及是否有互相交换成分的角度认识,对复分解反应中反应物的条件基本也不作要求。而到了高中,有了第一章关于原子结构和离子的学习,又有了上一课时关于酸、碱、盐电离的知识,对于复分解反应的理解要从反应本质上分析,学习的切入点是复分解反应的条件,理解复分解反应的本质是酸、碱、盐在溶液中电离成离子后,离子间相互反应。

二是在离子方程式的书写时准确分析各物质在溶液中的微粒存在形式,即易溶于水、易电离的物质拆写成离子符号,难溶的物质或难电离物质以及气体仍用化学式表示。这里所说的“难溶的物质或难电离物质”需要特别说明,在学生还没有“电解质”的概念时,可归纳为“难溶物、气体、酸性氧化物和水”,至于弱酸、弱碱等弱电解质则在将来学习了强、弱电解质的概念时再加以补充。当然,在那之前关于离子方程式书写的练习中,也避免涉及弱电解质的概念。

在平时的教学过程中往往会发现学生在学习新授课时不可谓不用心,在听讲时大多数还是能够理解的,但是真正需要应用时,却不能很好的迁移和运用,说明这个过程中的内化程度不够。这一内容中有电离方程式和离子方程式两种不一样的方程式需要学生学会书写,因此在教学过程中也需要适当地留给学生自己思考、消化、练习和交流的时间,提高掌握程度。

4教学反思

离子反应和离子方程式在《高中阶段课程标准》中只对置换反应和复分解反应有较高的要求。而在初中阶段,学生对于这两类反应已经有了一定的认识和理解,只要把握好离子反应的本质以及离子方程式书写的规律,理解和掌握起来其实难度并不是非常高。然而,高一化学的知识点涉及到如化学键、化学速率和平衡等化学基本原理,对学生的理解和内化知识的能力就有非常高的要求,尤其是第二学期的后阶段,更是化学理论连续出现,短时间内要让学生很好的理解和掌握相当困难。

因此,对于“离子反应和离子方程式”的教学可以适当提前,让学生提早适应离子反应,有更长适应和熟练的时间。在教学中,从酸、碱、盐三类物质的物质结构入手,不必涉及化学键和晶体结构的知识,但要将刚学的离子的相关知识运用和渗透,并以此引出电离的概念,让学生对于酸、碱、盐在溶液中以自由移动离子的形式存在有所认识,为将来学习电解质的概念做好铺垫。而在离子方程式的书写中则从酸、碱、盐电离的角度入手分析反应物溶液中所含的微粒类型,再对照酸、碱、盐之间反应的发生条件,分析哪些离子可结合成沉淀、气体、水,然后用离子符号及结合成的物质的化学式写离子方程式。在学生还没有“电解质”的概念时,可以不必出现生成弱酸、弱碱的情况,将来学习了强、弱电解质的概念时再加以补充。当然,在教学过程中可以参考“翻转课堂教学模式”,设计让学生来独立思考和反馈的教学环节以弥补课时不足的问题。本学年笔者按上述方法实践下来,取得了较好的效果。学生在学习高一年级遇到的化学反应,尤其是水溶液中的复分解反应时,能始终贯穿离子反应的本质,形成了一定的粒子观。在第二学期学习第七章时,接受度大大提高,从而“轻松”化解了电解质溶液这一难点。其实,这也是本套教材化整为零、螺旋提升的理念的一种运用。

 

参考文献:

    [1]王伯强.化学教学中关注初高中衔接问题[J].中学生数理化(教与学),2011,(4):18.

    [2]黄威雷,魏樟庆.初高中衔接期学生学习化学的心理剖析[J].化学教育,2004,(7):23~27.

    [3]胡瑞英.初高中化学教学衔接问题的思考和建议[J].化学教育,2009,(10):34~36.

    [4]化学教学参考资料.高中一年级.第二学期[M].上海:上海科学技术出版社,2007:44.

    [5]邹正.新编高中教师手册•化学[M].南京:南京大学出版社,2012:415.

    [6]姚秋平.初高中衔接读本•化学[M].上海:上海科学技术出版社,2010:64~78.