高中化学人教版第二章化学物质及其变化第二节离子反应 离子反应教学片段调整

第二节离子反应促进学困生从微观角度建构离子反应策略研究一、教材分析：教材的地位与作用：“离子反应”是人教版高中化学必修1第二章第二节的内容，是学生学习了物质的分类，初步建立了化学分类观后需要继承学习的一个非常重要的反应类型，是由宏观物质感知进入微观粒子作用的一个大跃进。而离子反应，离子方程式的书写也将是今后学习元素化合物知识的重要纽带。这样的编排承上启下，充分体现了教学大纲“螺旋式上升”的基本思想。课型分析：从显性角度讲本课时属于概念课，基本技能课——化学用语书写技能。从隐性角度讲离子反应要建构微粒观，对学生思维的发展，学生的化学素养更为重要。离子反应是微观层面的知识，抽象难懂，要充分利用实验，示意图，搭建脚手架等手段帮助学生在宏观、微观、符号之间建立连结。运用基本技能课的课型特征，本节课三个教学结构包括（虽然是基本技能课，但更重要的是在过程中以简要的程序建立微粒观，一举多得）：1、获得操作步骤：通过范例讲解呈现解决问题的操作步骤（程序性知识）。2、运用操作步骤解决问题：初步运用操作步骤解决典型问题，并列出操作步骤（程序性知识）。在运用中培养学生的化学核心观念之微粒观。3、巩固操作步骤：通过典型的、题组式的、有逻辑的变式练习在不同情境中巩固操作步骤（程序性知识）。教师的指导逐步减少，直到学生能独立解决问题。（长期过程）二、学情分析：1.高一级招生录取的特殊倒挂现象更导致生源质量急剧下降我们学校地处白云区人和镇，与花都交界，白云机场附近。我们学校三年前通过了水平评估，并获得了高度好评，两年前评上了省一级学校。总所周知，由于各种原因造成白云区整体教学的困境，白云区生源能走的走，特别是今年高一录取出现严重的倒挂，即省一级学校的生源还远不如市一级学校的生源，原因是市一级学校的正常录取不满，补录时反而补录到了较高分的学生，而我们学校正常录取已经满员，没有机会再补录（补录生成绩高很多）。生源质量急剧下降。2.开学到现在的情况反馈从开学的摸底默写方程式，很多同学初中的主要方程式无法书写，写出来的错误百出，化合价不清，原子团混乱，不会配平等等。平时上课的反应，笔记的检查，作业的批改，课后的闲聊结果显示，很多同学根本无心向学。加上长期以来学习积极性差造成了理解能力低，凡此种种，务必要求我们在教学上充分认识到学生的实际情况，铺垫好初中相关知识，分散落实记忆点，降低难度，适当裁剪，想方设法浅入浅出，提高学生的学习积极性。在离子反应这一重要的概念课，化学用语书写技能课上，化学用语、概念、理论杂乱，造成认识混乱障碍，再加上宏观与微观的转换造成的抽象障碍，导致学生学习离子反应的困难。特别是对于生源质量较差的学校，突破障碍，找准方法是我们唯一的出路。三、教学目标：1．进一步强化常见物质在水中的存在形式。易溶于水易电离的以离子存在【强酸：HClH2SO4HNO3强碱（即可溶碱）：KOHNaOHBa(OH)2澄清的石灰水可溶的盐：钾钠铵盐、硝酸盐、氯化物（除AgCl）硫酸盐（除BaSO4、Ag2SO4）——】。其它以非离子形式存在【难溶物（碱：Mg(OH)2Al(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2盐：碳酸盐有CaCO3MgCO3Ag2CO3BaCO3（SO32-盐类似）其它盐BaSO4AgCl），弱酸（醋酸、碳酸），弱碱（一水合氨），水主要以非离子形式存在，氧化物，气体，单质以非离子形式存在】。2．采用示意图等方式从微观角度分析微粒作用，预测实验现象，实验验证，了解哪些微观粒子之间存在相互作用，相互作用需要的条件是什么，完善物质微粒观。了解复分解型离子反应进行的条件，并能判断离子反应能否发生。3．建立微观——符号——宏观之间的三重表征。利用“三步法”采用示意图分析来建立微观与符号之间的联系书写离子方程式，并能预测实验现象，达到半自动化。建立离子反应的概念，知道离子反应方程式代表了一类反应，进一步建立化学反应事实与化学用语之间的联系。四、教学重难点：教学重点：物质的存在形式（微观角度），微粒之间的相互作用，离子方程式的书写教学难点：离子方程式的书写五、教学策略问题提出不少文献显示从微观角度书写离子方程式，从电离和溶解性出发，考虑离子之间可能的反应——简称“三步法”，步骤少，思维长度短，因而耗时少。而“三步法”成功率更高于传统的“四步法”——一写、二拆、三删、四查。因此，对于基础较好的学生选择“三步法”，不仅省时，正答率高，更能培养学生以粒子观的视角思考问题，符合基础较好的学生喜欢使用灵活方法的特点。“四步法”的书写规则简单，思维强度不大，学生容易入手，对于基础较差的学生选择“四步法”有利初学时培养信心。但是“四步法”学生还是从“物质”的角度而不能从“离子”的角度判断反应是否发生，如何发生，不能培养“粒子意识”。对于学生后续的发展不利，特别是对于化学平衡中弱电解质平衡，溶解平衡，溶解度曲线应用除杂，涉及量相关的离子方程式的书写，氧化还原反应离子方程式书写等等知识的学习中，越来越感觉到力不从心，这时候愈加显得“微粒意识”的重要性。所以，我们不能为了一时的成绩而忽略了学生长久的发展和长远的成绩。文献显示“四步法”的书写规则简单，“三步法”规则也简单，但为什么对于基础较差的学生来讲不容易实施？如何在我们这种层次的学校构建学生的微粒观？笔者通过调查研究等发现，如果“三步法”单纯按照“鲁科版”照本宣科来讲的话，对于学困生的确很难操作。“三步法”省略了一些对于基础较差学生来讲非常重要的一些程序，如哪些微粒能够相互作用，相互作用后的微粒是什么，是不是只有离子才能相互作用，电荷守恒如何判断等等。而这些看似简单的抽离的程序对于基础较差的学生来讲是至关重要的，所以不容易实施。那么能不能让“三步法”也变得容易实施？书写规则能否也程序化并且像“四步法”一样能用简洁的几个字归纳容易记忆，实现一箭双雕？（在书写过程中构建微粒观）采取的策略1.以生为本，通过问卷、测验、口语报告等方式及时了解学生子技能的掌握情况，存在哪些相异概念。如如何认识物质的存在形式。2.创设有利于学生形成“微粒观”教学情境。在建构主义理论，程序性技巧理论指导下，采用了实验，归纳，对比，示意图等策略建构微粒观，符合学生的认知规律。3.采用“三步法”并将其程序合理加工，将思维过程，书写过程进行了简化，大大缩短了书写分析的时间,更贴合学困生。写粒子；预测；配平（利用示意图表征，见正文）。六、教学设计过程提供强化记忆支持：见下面的表碱：Mg(OH)2Al(OH)碱：Mg(OH)2Al(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2盐：碳酸盐有CaCO3MgCO3Ag2CO3BaCO3（SO32-盐类似）其它盐BaSO4AgCl非离子形式存非离子形式存存在（按金属活动性顺序联想记忆）目前常见弱酸：H2CO3CH3COOH(醋酸)常见弱碱：NH3.H2O（氨水），难溶的碱（见上表）水；其它如单质，氧化物以离子存在以离子存在强酸：HClH2SO4HNO3强碱（即可溶碱）：KOHNaOHBa(OH)2澄清的石灰水可溶的盐：钾钠铵盐、硝酸盐、氯化物（除AgCl）硫酸盐（除BaSO4、Ag2SO4）【设计意图】由于离子方程式的书写赖于支持的子技能较多，需要将一些子技能分散并提前落实，特别是低层次学校，学习困难学生。他们之所以学习困难是多年来各种恶习累积造成，特别是学习策略的严重匮乏，他们没有能力去自行归纳总结，更需要老师的方法指导，有时甚至要提供一些“拐杖”式的支持。过渡到电解质混合过渡到电解质混合在水中的相互作用。第一个范例Na2SO4+BaCl2教师示范：通过示意图引导学生分析“微观”过程，初步建立微粒观，再进行实验验证复习强化常见物质在水中的存在形式复习强化常见物质在水中的存在形式，强调单一电解质在水溶液中的存在通过补充演示实验：通过补充演示实验：Na2SO4+BaCl2完全反应后电流计导电实验，对比纯水导电实验；让学生“看”到有离子在自由移动没有参与反应。哪些粒子之间会相互作用，为什么有些离子会发生反应，有些离子不会？反应要满足哪些条件？哪些粒子之间会相互作用，为什么有些离子会发生反应，有些离子不会？反应要满足哪些条件？第三范例Na第三范例Na2CO3+HCl，教师提示学生用示意图分析后实验验证。第四个范例Na2SO4＋KCl，学生用示意图分析不实验。（第三、四次放手让学生模仿）第二个范例NaOH+HCl，教师先提问学生先从用示意图从微观上分析哪些离子可能发生作用（学困生更需要老师的引导，第二次是部分放手），分析后再实验验证，得出结论。在刚才分析得基础上引导学生书写离子方程式，简要归纳书写程序。在刚才分析得基础上引导学生书写离子方程式，简要归纳书写程序。模仿练习。使书写离子方程式达到半自动化。分析得出电解质溶液间发生反应的实质是，复分解型离子反分析得出电解质溶液间发生反应的实质是，复分解型离子反应发生的条件（强调复分解型，避免以偏概全，产生相异概念）。初步引出离子反应的概念，离子方程式的书写。在在课后练习中强化物质的存在形式，书写的程序性，建构微粒观。至于弱酸，多离子反应，离子方程式判断，离子共存拓展题等考虑到本校学生实际接受情况将其放到课后作业，在下一课时拓展。由于学生接受程度原因，容量不宜太大，由于学生接受程度原因，容量不宜太大，离子反应，离子方程式的定义，将其放到课后填写思考。在下一节课对课本的表述进行简要的阐述。注意两个概念的阐述：离子反应：有离子参与的反应（离子可以是反应物也可以是生成物）。将课本的描述性概念改为定义性概念，弥补了描述性概念的模糊性、不科学性。发生地点：一般在水中。如在大气中的反应如燃烧不属于离子反应。——教会快速判断哪些是离子反应。目的是避免让学生认为离子反应一定是离子之间的反应，认为金属与酸等的反应不是离子反应。离子方程式：用实际参加反应的粒子符号来表示反应的式子（有离子）——一般在水中将课本的“离子符号”改为“粒子符号”，避免以为一定是离子符号来表示不能用化学式整体来表示。六、教学片段片段一、混合电解质溶液中微粒观的构建【思考】1.物质在水中主要以什么形式存在？如单质铁，氧化物FeO，醋酸，CaCO3？CuSO4以非离子形式存在的有；以离子形式存在的有【引入】2、如果把不同的电解质溶液混合在一起，这些电解质又是通过什么形式接触？如果这些电解质之间能发生反应，实际上是什么微粒在进行反应？这节课我们来学习电解质溶液间混合发生反应的情况，首先请同学们回忆一下初中学过的复分解反应的条件，并从微观角度判断学案中的反应能否发生，模仿用示意图来表示。探究易溶性电解质溶液间反应的本质（即离子之间不能共存）【学生活动】电解质溶液（会反应的恰好完全反应）Na2SO4+BaCl2NaOH+HClNa2CO3+HClNa2SO4＋KCl混合前主要存在粒子用示意图Na+、SO42-;Ba2+、Cl-BaSO4用示意图用示意图用示意图发生作用的粒子(用箭头指示)预测产物实验验证（各取约1mL慢慢混合）现象：现象：注：NaOH溶液先滴加酚酞现象：不实验电解质间反应的条件结论：1、电解质溶液间发生反应的实质是：_________________________。2、复分解型离子反应发生的条件：能生成_______、_________、__________。【补充演示实验】电流计演示导电实验Na2SO4+BaCl2完全反应后，如何证明Na+、Cl-没有参加反应？如何证明依然Na+、Cl-是自由移动？电流计演示导电实验，对比纯水；是谁没有结合，还在自由移动？Na2SO4+BaCl2后完全反应后导电实验纯水导电实验灯泡现象结论相关概念：离子反应，离子方程式初步口述但先不书写【设计意图】通过问卷调查，学生问话等方式了解分析了学生存在的认知偏差，有教材本身的编排原因，有内容本身的抽象性等原因，所以采取了重新筛选样例（如上），利用实验和图表、实验对比手段搭建脚手架等一系列措施，创设情境，帮助学生建立离子反应概念；能够想到要“看见”溶液中的离子，帮助学生解决学习的障碍点，有助于学生离子观的形成。建立宏观一微观一符号三重表征的有机联系。使学生观察到真实的离子反应过程是学生自主建构离子反应概念基本条件。借助实验手段，凸显微观分析过程，并且借助Na2SO4+BaCl2完全反应后导电实验，让学生“亲眼看到”有些离子确实没有参与反应，还是自由移动的。引出离子之间要反应需要满足哪些条件。实验后再将学生原本内隐的思维过程通过借示意图、符号的形式而外显，使学生学习离子反应的困难可以在互动的过程中得以暴露并得到解决，进而引导学生从中找到科学的、有序的、可操作的微观分析思维过程。片段二、在微粒观建构的基础上顺利引出离子方程式的书写【过渡】电解质溶液间的反应实质上是离子间的反应，如何将刚才的分析结果用符号来表述？我们尝试对刚才的微粒的作用用符号来表述。【教师示范】书写Na2CO3+HCl的离子方程式。写出后如何配平？（元素守恒，接着简要讲述电荷守恒。）像这样用实际参与反应的粒子符号表示反应的式子就是离子方程式。（简要介绍这些就是离子反应，但不下明确的定义）下面请用刚才的微观分析方法来书写下列离子方程式。【方法指导】易溶于水易电离的（强酸，强碱，可溶性盐）在水中主要以离子形态存在，故写成对应的离子；其它写成非离子形式，即保留其整体（BaSO4在水中主要以固体的形态存在，与此相似的其它沉淀，弱酸，弱碱，氧化物（包括水），单质，如铁在水中以Fe存在，故也写成Fe。）强化记忆支持（前面的课时中已经分散落实记忆，但由于学生的记忆能力等原因，还需要进一步强化，在此在学案的第一页明确识记要求）：以Na2CO3+HCl为例归纳书写步骤，并且用示意图的形式简化（同上）：1、写粒子：写出反应前的主要粒子存在形态；易溶于水易电离的以离子形式存在，其它以非离子形式存在。2、预测：依据粒子间作用规律（如复分解型、置换型）判断反应的粒子及合理写出产物；3、配平：依据电荷守恒和元素守恒检查补充。如反应物出现氢元素，一般会生成水（置换的生成氢气）HClCaCO3H+、Cl-CaCOHClCaCO3H+、Cl-CaCO3Ca2++CO2+H2OHClHClNa+、CO32-H+、Cl-Na2CO3CO2+H2O主要存在粒子：主要存在粒子：发生作用的粒子发生作用的粒子预测产物：预测产物：书写配平：书写配平：示意图表征示意图表征请用上述示意图法分析微观过程并书写下列离子方程式反应物写出反应的离子方程式注意存在形态H2SO4溶液与NaOH溶液混合（表示一类物质的反应）和的反应KOH溶液与盐酸混合CaCO3固体与盐酸混合难溶物在水中的主要微粒是：以下两个反应，课堂未完成的课后完成铁与盐酸铁在水中的主要微粒：醋酸（CH3COOH）与NaOH溶液混合醋酸中主要的微粒是：Ba(OH)2溶液与H2SO4溶液混合有多个离子反应时，按一定数量比例反应且只能用一个离子方程式表示）结论离子反应：的反应（离子可以是反应物也可以是生成物）。发生地点：一般在。如在大气中的反应如燃烧离子反应。金属与酸等的反应离子反应。（写是或不是）离子方程式：用实际参加反应的符号来表示反应的式子（反应物或生成物中必须有离子）一般在水中粒子：可以是也可以是整体。在离子方程式中易溶于水且易电离的写成离子形式；其它如_难溶物__、难电离物质（弱酸，弱碱，水）、不能电离物质如单质Fe，H2等在水中主要以非离子形式存在，挥发到空气中的物质也以非离子形式存在。课后书写离子反应溶液混合NaHSO4溶液和NaOH溶液混合NaHSO4溶液是否能与Na2CO3溶液NaHSO4溶液与BaCl2溶液用示意图分析离子方程式作业课本P345,6,7,9,10(1)(2)【设计意图】学生只有准确理解离子反应的概念，离子反应方程式的含义，才能掌握离子方程式的书写方法。教师在具体教学中，要注重学生思维能力发展的特点，首先让学生了解离子反应的概念，学生充分理解此概念的同时，训练学生的思维能力，有了认识离子反应这个概念的基础，学生就容易理解离子方程式的含义，进而掌握离子方程式的书写方法。在此过程中，教师要运用切实可行的方法，促进学生理解概念的内涵和外延，掌握概念的实质，避免概念理解的片面性，学生透彻理解概念之后，结合他们自身的能力就能灵活运用概念进行实际应用会写离子方程式，避免错误高频率发生。教师要了解熟悉学生的障碍点——通过文献资料，调查，教师个人的思考综合得出。由于课本表述概念时的呈现方式，选择的样例的局限性等原因，造成学生会出现很多相异概念（也有学者称作迷思概念、教学前概念、直觉概念、错误概念等）需要整合资源，设计相应的样例来纠正错误概念，形成科学概念。主要表现在以下几个方面：1.学生对离子反应概念的建构不完整。原因之一是教材的表述引歧义。人教版关于离子反应的表述“由于电解质溶于水后电离成为离子，所以，电解质在溶液中的反应实质上是离子之间的反应，这样的反应叫做离子反应。”这种概念称为描述性概念。由于概念形成的阶段性、发展性和学生的可接受性，化学概念教学不能过分强调定义的严密性。但也正是由于这个原因，导致出现很多相异概念。在大部分学生的理解中，离子反应“是生成沉淀、气体或水的反应”，“是离子之间的反应”，“是电解质在溶液中的反应”。这些定义对离子反应的概括并不完整。建议将离子反应的概念作适当的修改“有离子参与的反应（离子可以是反应物也可以是生成物）”。将课本的描述性概念改为定义性概念，弥补了描述性概念的模糊性、不科学性。并适当讲述概念的内涵和外延，发生地点：一般在水中。如在大气中的反应如燃烧不属于离子反应。——教会快速判断哪些是离子反应，哪些不是。教材选取的样例的局限性教材采用的第一个样例是Na2SO4溶液和BaCl2和溶液的反应，也给学生造成了离子反应是阴离子和阳离子反应的第一印象的误导。特别是后面的样例选材如NaOH溶液与HCl溶液，CuSO4溶液与NaOH溶液，Na2CO3溶液与HCl溶液等，也都是阴离子和阳离子反应，进一步强化了这个相异概念。为了纠正这个错误概念，在后面的教学中选择了典型样例CaCO3固体与盐酸混合，醋酸（CH3COOH）与NaOH溶液混合。这类离子反应的反应物中有别于教科书提供的样例的特征——CaCO3固体，醋酸（CH3COOH）主要不是以离子形态存在于水中的物质，能够促使学生正确建构离子反应的概念。2.学生对离子反应的本质认识尚不清晰。有的学生认为其本质是“生成沉淀、气体或水”，这部分学生对离子反应本质的认识还只是停留在宏观表象上；有的学生则认为是“离子之间的反应”，这部分学生没有深入认识到离子的变化情况；还有的学生认为是“离子浓度减小”，但这仅仅是针对两种电解质在溶液发生离子反应而言的。3.离子方程式的书写出现障碍。主要原因是离子方程式的书写属于程序性知识，涉及到较多的子技能。程序性知识的学习主要涉及概念、规则的应用。因此，教学中首先要将程序性知识需要具备的相关条件、必备知识、操作程序或规则等言语信息陈述给学生，帮助学生将储存在头脑中的陈述性知识激活、转化为技能。铺垫好了各项子技能，离子方程式的书写就水到渠成。子技能之一——初中的常见的复分解反应，置换反应的熟悉程度低层次学校的学生由于初中的化学基础打得差，导致直接影响到高中离子方程式的书写。他们中不少化合价混乱，原子团不会写，常见的复分解反应，置换反应都不能顺利写出。很多常见的反应的宏观现象没有印象，无法预想，而这宏观现象往往是深入到微观的桥梁。比如CaCO3固体与盐酸混合，这个反应要能直接从微粒角度书写离子方程式需要知道：氢离子作用于CaCO3固体，固体溶解成可溶性的Ca2+，同时释放出CO2气体和水，而学困生根本无法设想CaCO3固体与盐酸混合有什么现象，甚至不知道它们能够这样反应。这个问题要想解决需要我们老师做好初高中的更细致入微的衔接，甚至是补做一些演示实验，而这也势必更多的消耗了有限的学习时间，束缚了学生的发展。子技能之二——识记常见难溶性碱，盐，弱酸，弱碱首先要突破“识记常见难溶性碱，盐，弱酸，弱碱”，而这也是层次比较低的学校的老师头疼的一件事。这需要我们的老师花费更多的精力去思考如何让学生顺利记忆，需要我们更多的遵循学生的认知规律，将记忆生长点建立在已有的记忆知识的基础上。比如结合初中记得滚瓜烂熟的“金属活动性顺序表”，我们将常见的难溶的碱，难溶的盐纳入到他们的已有的知识体系中，就能大大减轻学困生的记忆负担。子技能之三——认清物质在溶液中的存在状态学生缺乏对物质在溶液中的存在状态的认识意识。学生不能正确判断哪些该用离子符号表示，哪些该用化学式表示。要突破这一难点，在第一课时中必须落实常见电解质在水溶液中的存在形式；在第二课时中通过设问强化物质在水中的存在形式。如判断“物质在水中主要以什么形式存在？如单质铁，氧化物FeO，醋酸，CaCO3，CuSO4？以非离子形式存在的有；以离子形式存在的有。”在教学中需要提供更多的机会让学生不断体验，如在书写时不断设问，CaCO3固体难溶物在水中的主要微粒是：，铁在水中的主要微粒：醋酸中主要的微粒是：；使其在遇到溶液时马上能够对自己设问——达到自动化。子技能之四——电荷守恒和元素守恒的应用通过具体的实例让学生知道什么是电荷守恒——反应前后离子所带的总电荷数相等，其中化学式整体是不带电的。常见的一些技巧，如离子方程式中前后只有带正电的离子如何配，当反应物中有带相反电荷离子时如何配。元素守恒如何应用，先配什么元素，后配什么元素等等。子技能之五——将书写的步骤程序化并且利用符号示意图加以加工表征样例表征和图式表征虽然不如教材上所给的概念逻辑性好，但灵活，应用性强。借助示意图，凸显微观分析过程，并将学生原本内隐的思维过程通过图示、符号的形式而外显，使学生学习离子反应的困难可以在互动的过程中得以暴露并得到解决，进而引导学生从中找到科学的、有序的、可操作的微观分析思维过程，建立微观——符号——宏观之间的三重表征。。以Na2CO3+HCl为例归纳书写步骤，并且用示意图的形式简化：1、写粒子：写出反应前的主要粒子存在形态；易溶于水易电离的以离子形式存在，其它以非离子形式存在。2、预测：依据粒子间作用规律（如复分解型、置换型）判断反应的粒子及合理写出产物；3、配平：依据电荷守恒和元素守恒检查补充。如反应物出现氢元素，一般会生成水（置换的生成氢气）HClCaCO3H+、Cl-CaCOHClCaCO3H+、Cl-CaCO3Ca2++CO2+H2OHClHClNa+、CO32-H+、Cl-Na2CO3CO2+H2O主要存在粒子：主要存在粒子：发生作用的粒子发生作用的粒子预测产物：预测产物：书写配平：书写配平：示意图表征示意图表征4.加强学生认知反馈，强化科学概念尽管概念已经发生了转变，但错误概念仍然隐藏于头脑中，如果不进行及时反馈，时间一长它们又会重现甚至还会产生新的错误观点。因此，教师要重视概念转化后的强化练习，使学生能够灵活运用所学概念解决相关问题，真正实现错误概念的转变。例如离子方程式的书写和离