从多角度理解化学反应--以二氧化碳和碱的回顾过程为例_化学反应论文

多角度地认识化学反应——以“二氧化碳与碱的反应”复习课教学为例，本文主要内容关键词为：化学反应论文,为例论文,多角度论文,课教学论文,二氧化论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      学生需要一定的复习才能掌握学习内容。复习教学不是知识的简单再现和梳理，而是需要将重心落在知识的整合、应用与提升方面，促进学生对化学知识的理解，提升学生的化学思维水平以及解决问题的能力。以“二氧化碳与碱的反应”为教学素材，以“多角度地认识化学反应”为导向，可以将物质的性质、检验、转化以及化学反应的验证等知识同学科的重要概念与方法进行整合，有利于引导学生多角度看问题，实现学生知识结构的改造，使复习更富有意义。

      一、复习的内容及其教学价值

      物质的性质与反应是初中化学的核心知识。有关化学反应的学习涉及两个层面：①对化学反应的认识，包括定性和定量认识化学反应。前者如认识化学反应的条件、现象、本质和规律等，后者如有关反应物的用量与生成物的质量、体积等的测定与计算等。②基于化学反应认识物质及其转化。如依据化学反应认识反应物的性质、依据典型或特征反应进行物质（反应物）的检验、依据化学反应实现物质的转化来制备物质与除去杂质、依据化学反应及其生成物来分析反应物的变质等。

      “二氧化碳与碱的反应”是初中化学学习的重要内容。以“二氧化碳与碱的反应”为载体，能够做到：进一步巩固二氧化碳与碱的反应、碳酸钠的检验等知识；较全面地提升对化学反应及其应用的认识，如基于反应认识反应物（如二氧化碳、氢氧化钠、氢氧化钙）的化学性质和用途、从生成物（如碳酸钠、碳酸钙）是否存在说明化学反应是否发生以及物质（氢氧化钠、氢氧化钙）是否变质等；帮助学生分析和解决综合性较大的问题，如有关气压差的综合实验，解决实验装置的分析及实验中某物质质量分数的计算等问题。

      有研究表明，影响和促进知识迁移的两个重要因素是知识的概括抽象程度以及获取知识的情境。从知识的概括抽象程度来看，孤立的某一两个化学反应的实例及其应用往往价值有限。要使它们变得真正富有教育意义，就必须把它们纳入到学科知识的结构中，需要把事实（实例）、概念和规律与化学观念、学科中普适性更高的重要概念和方法，如物质的性质、物质的检验、物质的转化、化学反应的验证等组合起来，让学生能够基于这些不同层次知识间的内在联系实现知识的拓展和知识结构的改造（见图1），让学生能够从中领悟更有普遍意义、具有持久迁移价值的学科思想观点与解决问题的思路和方法，以提升学生的化学思维水平。

      

      以“二氧化碳与碱的反应”为载体来感悟学科中普适性更高的化学观念、重要概念与方法，需要学生“穿越”事实，需要让学生经历以事实、现象、规律为基础的比较与分析、归纳与概括、观点表达与质疑等思维活动。这是实现学生知识改造、完善学生认知结构的重要保障。例如，以二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊、二氧化碳与氢氧化钠溶液反应无明显现象等内容为认识对象，围绕“探究化学反应发生的证据”这一核心任务，需要引导学生利用联系和变化的观点，整合之前所学的相关知识，通过比较、分析、概括等思维过程，逐步完善相应的分析思路与方法（见下页表1）。

      

      二、学生的认识发展与障碍分析

      物质的性质、反应与检验，化学反应发生的验证与物质的变质等内容涉及的知识点多，其综合性较强，学生学习存在一定困难。表现：少数学生对实验现象的描述不准确，对实验原理的分析及化学方程式的书写有错误；在有关实验探究及方案设计方面，大多数学生没有思路或思路混乱，对实验过程的描述和分析不清楚等。多数学生能够依据物质的性质对单一物质进行检验、解释相关现象等，但对于相对复杂的问题，如两种物质同时存在如何检验某一种物质时，想不到或不会分析排除干扰，不能将知识综合运用。

      基于上述分析，学生在复习过程中需要发展的方面主要如下：①知识的巩固与提升。以“二氧化碳与碱的反应”为载体，将常见物质（二氧化碳、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钙）与上述反应建立关联，建立这几种物质的性质、反应、检验与转化的认识，帮助学生建立有联系的知识，促进知识的巩固、整合与系统化。②分析思路与方法的完善。以二氧化碳与氢氧化钠是否反应为探究点，从验证反应物减少、验证有新物质生成两个角度来探究反应是否发生，在问题解决的过程中促进学生完善分析思路与方法。③认识角度的拓展，将知识应用于解决较为复杂的问题。如，换个角度看“二氧化碳与碱的反应”，引出氢氧化钠溶液的变质问题，按照是否变质、是部分变质还是完全变质等问题的探究，将常见的碱（氢氧化钠）与盐（碳酸钠）的性质、反应与检验融入其中。物质的检验需利用物质的性质差异来进行。利用氢氧化钠与碳酸钠的化学性质差异来分析和解决氢氧化钠溶液的变质问题（见表2），可以帮助学生形成较为清晰的思考问题的路径，有利于帮助学生应用所学知识解决实际问题。

      

      三、复习教学活动设计

      1.复习教学的整体思路

      基于上述分析，在“二氧化碳与碱的反应”复习教学中，基于学生的认知基础与发展需要，从物质的性质、检验、转化（变质）以及化学反应的验证等多角度来深入认识化学反应便成为复习的核心所在。为此，将“二氧化碳与碱的反应”专题进行整体复习教学设计：第1课时，定性分析二氧化碳与碱的反应，侧重物质检验、反应发生的验证以及碱的变质问题；第2课时，定量分析二氧化碳与碱的反应，解决实验装置的分析及实验中某物质质量分数的计算等问题。

      2.主要复习活动举例

      以第1课时的教学为例。教学思路如下：（课的引入）二氧化碳与碱反应的再认识→（任务1）探究二氧化碳与氢氧化钠溶液是否发生了反应→（任务2）分析碱的变质问题一（任务3）提升思路与方法，解决新的问题。任务1和任务2的设计，体现了同一问题的不同认识角度，即通过检验生成物不仅能判断氢氧化钠溶液与二氧化碳是否发生了反应，还能分析碱液是否变质的问题。任务3的设计，注重在解决新的问题过程中，增进学生的理解力，并形成应用化学反应分析问题的思路和方法。现就其中的主要活动设计简要说明如下。

      任务1 探究二氧化碳与氢氧化钠是否发生了反应

      [问题1]如何用实验证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应？

      [素材1]2013年北京化学中考32题实验装置（见图2）

      

      [学生活动1]分析此装置的特点及小气球的作用。思考并讨论：证明二氧化碳与氢氧化钠反应需进行的操作、相应的实现现象及发生的相关反应是什么。

      

      [素材2]学生探究二氧化碳与氢氧化钠反应的实验微视频。

      [问题2]想一想实验还有需要完善的地方吗？有哪些干扰因素？如何排除干扰？

      [学生活动2.1]观看学生实验视频，思考和交流实验探究二氧化碳与氢氧化钠的反应的思路：通过验证生成物碳酸钠的存在，即加酸有气泡，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊，说明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应。讨论和分析实验的干扰物质及排除方法：瓶中有可能存在没有反应完的二氧化碳。而要排除瓶中二氧化碳的干扰，需在推入盐酸前，先向外拉注射器3。若无明显现象，说明瓶中二氧化碳已完全反应。

      [追问]设计实验通过气压差能否验证二氧化碳与氢氧化钠发生了反应？

      [学生活动2.2]思考并交流需排除氢氧化钠溶液中水的干扰，学生能想到做对比和控制变量的实验。观看用氢氧化钠固体与二氧化碳反应的视频，说明通过证明二氧化碳减少，产生气压差也能证明二氧化碳与氢氧化钠反应发生。

      [方法提升]在互动交流中师生共同总结检验无明显现象反应发生的方法。

      [设计意图]播放学生实验的微视频，将实验原理、装置的理论分析与学生探究实验的实践相结合，能有效地激发学生新的学习。利用连续性的问题引导学生思考、讨论和交流，让学生参与实验探究的全过程。一方面帮助学生理清检验无明显现象反应发生的思路，即可以从验证反应物的减少、验证有新物质生成两个角度来考虑；另一方面引导学生发现验证实验中的干扰因素并考虑如何排除干扰，在问题分析与解决的过程中提升化学思维，培养思维的严谨和发散性。

      任务2 对氢氧化钠溶液是否变质及变质程度的探究

      [素材3]一瓶久置的氢氧化钠溶液。

      [学生活动3.1]思考久置的氢氧化钠溶液有可能发生的变化：氢氧化钠溶液与空气中的二氧化碳可能发生了反应。

      [问题3]如何检验这瓶氢氧化钠溶液是否变质及变质的程度呢？

      [学生活动3.2]思考如何来分析氢氧化钠溶液的变质问题，设计相应的实验方案并完成学案中的相关内容。

      [追问]若证明氢氧化钠溶液部分变质，如何排除碳酸钠对氢氧化钠检验的干扰？

      [学生活动3.3]交流完成的学案（见表3）及设计的实验方案（见表4）。

      

      

      

      [方法提升]在互动交流中师生共同总结判断碱液是否变质及变质程度的方法。

      [设计意图]提出氢氧化钠溶液的变质问题，给学生一个新的视角，通过分析与讨论，让学生体会到通过检验生成物不仅能判断氢氧化钠溶液与二氧化碳发生了反应，还能帮助分析碱液是否变质，这样给学生之前已完成的复习增添了新的意义。分析氢氧化钠溶液是否变质的关键要看是否有碳酸钠存在，因此可以利用碳酸钠的性质进行检验。分析氢氧化钠的变质程度关键在于分析生成物的成分：如果是全部变质，生成物只有碳酸钠；如果是部分变质，生成物中既有碳酸钠，又有氢氧化钠。要说明变质程度关键是要证明氢氧化钠是否存在。要检验氢氧化钠的存在，还需要考虑如何排除碳酸钠的干扰。基于上述的分析思路的讨论，引导学生学会从哪些角度分析、如何通过实验来证明氢氧化钠碱液的变质问题，促进学生将知识转化为解决实际问题的能力。在实验方案的书写与交流方面，要求学生从“取、加、若、则”四个方面做答，以规范和提升学生实验方案的书写与表达水平。

      任务3 提升思路与方法，解决新的问题

      [问题]利用二氧化碳与碱液反应能解决哪些问题？如何解决呢？

      [学生活动]总结所复习的内容，在教师引导下学生完善板书内容（见图3）。

      

      [拓展应用]有一包久置的生石灰干燥剂，你能探究哪些问题？请说出你的思路与方法。

      [设计意图]通过“二氧化碳与碱的反应”特点及其应用的分析，整理所复习的知识内容，让学生进一步体会多角度地认识化学反应；通过板书（见图3）结构化地呈现的内容与分析要点，将分析问题的角度与思维可视化，让学生清晰地知道证明化学反应发生的思路、分析碱液是否变质及变质程度的方法。设计的拓展应用，重在促进学生运用所学知识解决相关的不同问题，既是给学生提供更多的练习与应用的机会，也可以用此来说明或检测学生是否掌握了所复习的内容。

      四、结束语

      总之，物质发生的化学反应是物质化学性质的具体体现，是实现物质转化的基本途径，是进行物质检验、分离、提纯的基本依据与重要方法，是研究物质、探究化学反应的重要载体。某些典型物质的化学反应（如二氧化碳与碱的反应），是引领学生深入研究物质、多角度地认识化学反应的重要素材。在教学中，需要充分挖掘这些具体素材所承载的学科重要概念、学科思想观点与方法，以此为导向展开教学，将学习重心从记忆事实转移到理解可迁移的化学观念和对更为根本的学科知识结构的深层理解，使学生的认识能够基于具体知识但又超越具体的知识，以实现学生知识的结构改造、观察与认识事物的方式发生变化。这是提升学生的化学思维水平与解决问题能力的重要教学策略。

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