資源簡介

基于“深度學習”視域下——
碳酸鈉和碳酸氫鈉鑒別方法的再探究
一、使用教材
高中化學人教版必修一第二章第一節(jié)《鈉及其化合物》
教學中，Na2CO3 與 NaHCO3 鑒別方法中 NaHCO3 只考慮固態(tài)時分解，不考慮在水溶液中分解；同時認為 CaCl2 溶液與 NaHCO3 溶液不反應，CaCl2 溶液可以作為 Na2CO3 與 NaHCO3 的鑒別試劑。但客觀事實和已有認知則存在一定的沖突。
二、實驗器材與試劑
微型實驗：
滅菌水藥瓶兩支（5ml），阿奇霉素藥瓶兩支、細銅絲、粗銅絲、塑料 L 型管
兩個、乳膠頭四個、塑料滴管兩個、酒精燈、碳酸鈉、碳酸氫鈉、澄清石灰水
數字實驗：
電腦、數據采集器、二氧化碳傳感器、溫度傳感器、三頸燒瓶、注射器、鐵
架臺、1mol/LNaHCO3 溶液、0.5mol/LCaCl2 溶液
學生實驗及演示實驗：
學生：試管、燒杯、膠頭滴管、火柴、酒精燈、試管夾、三腳架、石棉網、
酚酞、0.01mol/LNaHCO3、0.01mol/LCaCl2、0.1mol/LNaHCO3
教師：1mol/LNaHCO3、1mol/LNa2CO3、1mol/LCaCl2、0.5mol/LCaCl2 溶液
三、實驗設計創(chuàng)新點
設計思路：
通過已有認知和客觀事實產生的認知沖突，設計本節(jié)實驗探究課，通過實驗
探究，完成對知識的進階，學生對教材內容的認識得到了提升，對碳酸鈉和碳酸
氫鈉鑒別方法的認識由淺表學習過渡到深度學習。
實驗創(chuàng)新點：
對用熱分解法鑒別 Na2CO3 與 NaHCO3 實驗改進
實驗設計：一個裝置中同時進行兩個實驗且互不干擾
實驗改進要點：
1.保證兩者同時均勻受熱
2.保證兩邊空間相對獨立
3.操作簡單
微型實驗裝置：滅菌水藥瓶兩支（5ml），阿奇霉素藥瓶兩支、細銅絲、粗銅
絲、塑料 L 型管兩個、乳膠頭四個、塑料滴管兩個、酒精燈
微型實驗裝置優(yōu)點：1.原料源于生活、易于獲得；2.對比性強、可操作性強；3.
快速高效
四、實驗原理
教學中，NaHCO3 只考慮固態(tài)時分解，沒有涉及在水溶液中是否分解的知識；而且認為 CaCl2 溶液不與 NaHCO3 溶液反應，因此 CaCl2 溶液可以作為 Na2CO3 與
NaHCO3 的鑒別試劑
學生通過實驗得知：NaHCO3 在水溶液中加熱也可以分解；CaCl2 溶液與 NaHCO3 溶液可以反應；CaCl2 與 Na2CO3、NaHCO3 溶液反應現象與其濃度和用量有關
五、實驗教學目標
1、探究 NaHCO3 在水溶液中受熱是否分解的過程，對實驗方案交流、點評、完善，診斷并發(fā)展了學生的實驗探究水平和運用控制變量法設計實驗的思維
2、通過探究 CaCl2 溶液是否可以作為鑒別 Na2CO3 與 NaHCO3 的試劑，診斷并發(fā)展學生由定性走向定量的科學思維
3、基于已有的實驗結論，結合學生已有的化學認知水平，引導學生勇于質疑，發(fā)現問題，并借助手持儀器進行驗證，診斷并發(fā)展學生對兩者鑒別方法的認知進階
六、實驗教學內容
任務一：對用熱分解法鑒別 Na2CO3 與 NaHCO3 實驗改進
任務二：探究 NaHCO3 在水溶液中受熱是否分解
任務三：探究 NaHCO3 溶液和 CaCl2 溶液反應原理
任務四：討論 Na2CO3 與 NaHCO3 溶液和 CaCl2 溶液反應現象
七、實驗教學過程
環(huán)節(jié)一：課前微課 自主探究
課前任務一：設計鑒別 Na2CO3 與 NaHCO3 的實驗方案
課前任務二：動手驗證實驗方案的可行性
通過課前微課，既能鞏固舊知，又可提高課堂效率，為接下來的深度探究做
好鋪墊。
環(huán)節(jié)二：優(yōu)化創(chuàng)新 改進實驗
任務一：熱分解法鑒別 Na2CO3 與 NaHCO3 實驗改進
問題 1：能否一個裝置同時進行兩個實驗且互不干擾？
學生活動 1：設計實驗裝置圖
很多學生設計了經典的套管實驗，經過師生交流點評找到套管實驗的局限
性：1.套管復雜 2.不知道哪種為碳酸氫鈉，不能作為鑒別實驗的裝置，只能作
為驗證實驗的裝置
實驗改進：
實驗改進要點：
1.保證兩者同時均勻受熱
2.保證兩邊空間相對獨立
3.操作簡單
學生活動 2：優(yōu)化實驗裝置圖
實驗創(chuàng)新：教師展示微型實驗裝置、介紹選材和設計思路并動手演示實驗
該微型裝置原料源于生活，易于獲得；對比性強、可操作性強；快速高效；
微型實驗的設計加深了學生對“綠色化學”理念的認識，也可以激發(fā)學生的創(chuàng)新
意識。
環(huán)節(jié)三：深度探究 揭示實質
任務二：探究 NaHCO3 在水溶液中受熱是否分解問題 2：NaHCO3 在水溶液中加熱能否分解？
問卷調查：展示課前問卷星調查報告，結果顯示如下：87.5%學生認為不能
分解
問題 3：光合作用實驗中為什么采用 NaHCO3 溶液為碳源？
作出猜想：NaHCO3 在水溶液中加熱也能分解
學生活動 3：實驗方案設計
方案一：NaHCO3 溶液中滴加酚酞，加熱，觀察顏色是否加深，恢復到原溫度，觀
察是否比之前深
方案二：分別向不加熱和加熱一段時間后的 NaHCO3 溶液中滴加 CaCl2 溶液，觀察
是否產生白色沉淀
方案三：分別對等體積的水和 NaHCO3 溶液加熱，觀察氣泡冒出的多少
實驗驗證：幾種方案結果均符合預期，NaHCO3 溶液受熱也可以分解
數字實驗：二氧化碳傳感器、溫度傳感器測定 NaHCO3 溶液受熱時分解情況，
曲線表明：NaHCO3 溶液在常溫下就開始分解，52℃左右分解速率明顯加快
實驗結論：加熱法鑒別 Na2CO3 和 NaHCO3 在固態(tài)和水溶液中均適用
任務三：探究 NaHCO3 溶液和 CaCl2 溶液反應原理
在課前探究時，學生用 CaCl2 溶液成功鑒別了 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液。
實驗設疑：向 2mL 濃度均為 1mol/LNa2CO3 與 NaHCO3 溶液中分別滴入等量
0.5mol/LCaCl2 溶液，發(fā)現兩者均出現白色沉淀，一段時間后，NaHCO3 的試管中
出現極其少量的氣泡
問題 4：教師實驗和學生實驗為何現象不同？
發(fā)現問題：兩組實驗溶液的濃度不同
學生實驗：0.01mol/LCaCl2 分別與 0.01mol/L Na2CO3 與 NaHCO3 溶液
老師實驗：0.5mol/LCaCl2 分別與 1mol/L Na2CO3 與 NaHCO3 溶液
問題 5：NaHCO3 和 CaCl2 溶液混合后沉淀和氣泡的成分是什么？、
學生認為白色沉淀為碳酸鈣，氣泡可能為 CO2，由于氣泡量較少，學生提出
不方便采用常規(guī)實驗驗證，可以借助二氧化碳傳感器進行測定
數字實驗：二氧化碳傳感器測定 1mol/LNaHCO3 溶液與 0.5mol/LCaCl2 溶液混
合后是否產生 CO2
得出結論：反應產生 CO2，試管中進行該反應氣泡極少而且需要等待一段時
間，但三頸燒瓶內部的氣泡肉眼可見，并且迅速，因此得出 CO2 產生的快慢和反
應物體積也有關系的結論。
學生活動 4：寫出對應的離子方程式并分析碳酸鈣和二氧化碳產生需要滿足
的條件
任務四：討論 Na2CO3 與 NaHCO3 溶液和 CaCl2 溶液反應現象
學生活動 5：向 2mL 濃度均為 1mol/LNa2CO3 與 NaHCO3 溶液中分別滴入等量
1mol/LCaCl2 溶液
實驗現象：兩支試管中均出現白色沉淀，NaHCO3 溶液試管中立刻產生明顯氣
泡
實驗結論：三組實驗現象不同，因此濃度不同、現象則不同，查閱文獻又知，碳酸氫鈉溶液與氯化鈣溶液反應現象與試劑濃度和用量均有關系，因此，用 CaCl2 溶液鑒別 Na2CO3 與 NaHCO3 有一定局限性
環(huán)節(jié)四：探討規(guī)律 總結提升
1、熱分解法鑒別兩者，既適用于固態(tài)，也適用于水溶液
2、用 CaCl2 溶液鑒別 Na2CO3 與 NaHCO3 有一定局限性
八、實驗效果評價
本節(jié)課，我采用“四重表征”教學模式，以實驗探究為載體，融合數字實驗
以及微型實驗，較好的落實了化學核心素養(yǎng)，同時，也發(fā)現了一些問題：學生實
驗方案設計、實驗操作規(guī)范性、證據推理等方面還存在一定的不足，這也提醒我，
以后教學中要鼓勵學生勇于質疑，善于思考、勤于動手。

展開更多......

收起↑