基于“模型认知”融合真实情境的“盐类的水解”教学设计与实践

盛韵

摘要：新课标要求培养学科核心素养，并建议以真实情境设计教学。以“盐类的水解”第一课时为例，呈现了基于“模型认知”、融合了真实情境的教学设计思路，以油条膨胀原理为情境，培养科学态度与社会责任的学科核心素养;以溶液认知模型引导学生自主分析盐溶液中的微观行为，培养宏观辨识与微观探析、模型认知、变化观念与平衡思想的学科核心素养，降低了学习难度，掌握溶液多平衡问题的分析模型。

关键词：模型认知;真实情境;盐类的水解

文章编号：1008-0546（2022）10-0064-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确提出：要以发展化学学科核心素养为主旨，其中“模型认知”要求学生能运用多种认知模型来描述和解释物质的结构、性质和变化，预测物质及其变化的可能结果。同时，也倡导真实问题情境的创设，以开展“素养为本”的教学。[1]“盐类水解”是离子平衡的重难点内容，传统教学一般先通过实验事实得出盐溶液酸碱性及与盐的类别的关系，然后直接讲授实质——盐溶液中微观粒子在溶液中的变化。学生在学习后没有建立起溶液中多平衡体系的分析模型，遇到实际复杂溶液中与离子平衡有关的问题不会预测、解释。为解决该问题，笔者设计了基于“模型认知”、融合了真实情境的“盐类水解”的教学，引导学生运用模型预测、解释盐溶液的酸碱性，为后续多平衡体系问题的解决提供方法模型。

一、学情分析

高二的学生在学习“盐类的水解”之前，已经学习过离子反应及离子方程式的书写，能初步分析出溶液中离子间的相互作用。通过《选择性必修一》第二章和第三章前两节的学习，建立起化学平衡概念，掌握了弱电解质电离平衡和溶液酸碱性的知识，逐步形成了“变化观念与平衡思想”的素养。但盐类水解研究的视角从单一溶质、单一溶剂过渡到溶质和溶剂的相互影响，从单一平衡到多重平衡，学生应用微粒观、平衡观进行综合分析微观粒子行为、解释宏观现象的能力略显不足，有待建构分析多平衡体系的溶液认知模型。

二、教学目标

1.通过油条膨松原理及泡沫灭火器原理，预测盐溶液有不同的酸碱性，体会化学与生活实际的联系。

2.利用溶液认知模型，从微粒角度预测并分析盐溶液的酸碱性，培养模型认知素养、宏观辨识与微观探析素养，树立微粒观、变化观、平衡观。

3.归纳盐类水解的定义、条件、规律，能正确书写盐类水解的离子方程式。

4.通过小组实验验证盐溶液的酸碱性，以及体会油条膨胀原理的实验，增强学生的实验操作能力，提高对生活中与化学有关问题的兴趣。

三、教学设计思路

教学设计思路（见表1）。

四、教学过程

环节1：创设情境，提出问题

【教师导入】油条是常见的早点之一，松脆可口，大家在吃油条的时候会想到炸油条的原理和泡沫灭火器的原理竟然是一样的吗？

【教师展示】播放视频——油条膨胀剂和泡沫灭火器的试剂和反应原理

【教师提问】能使油条膨胀的原料是？

【学生回答】明矾和纯碱。

【教师讲解】原理是Al3+和CO-生成了Al（OH）3和CO2。泡沫灭火器用的是Al2（SO4）3和小苏打，也生成了Al（OH）3和CO2。

【教师追问】这两个反应中，CO-或者HCO都转化成了CO2，应该是和哪种性质的物质反应呢？Al3+转化为Al（OH）3是和哪种性质的物质反应？

【学生回答】CO-或者HCO都转化成了CO2，是与酸性物质反应;Al3+转化为Al（OH）3是与碱性物质反应。

【教师追问】反应物中有酸碱吗？反应物的物质类别都是？据此，你有什么猜想？

【学生猜想】反应物的物质类别是盐，盐溶液可能显酸碱性。

【教师引出主题】本节的内容是盐溶液的酸碱性。

设计意图：从学生熟悉的生活情境导入，利用炸油条和泡沫灭火器的原理相同，快速吸引学生注意力，激发兴趣。通过教师引导学生分析反应原理，自主得出盐溶液可能显酸碱性的猜想，并为后续预测硫酸铝的酸碱性做好铺垫。

环节2：分析预测，实验验证

【教师提问】我们已经知道纯碱和小苏打是碱性的，预测：硫酸铝可能是什么性质？

【学生回答】酸性。

【学生活动】应用教师给出的溶液认知模型（见图1），分析硫酸铝溶液中的行为、判断它是否为酸性。并把分析过程填写在图中。从溶剂、溶质的角度，依次分析物质、存在的離子、哪些离子间可以相互反应，导致平衡如何移动，结果是什么。

【学生展示讲解】溶液组成分为两部分：溶剂和溶质，即水和Al2（SO4）3，存在的离子：有Al2（SO4）3完全电离产生的Al3+、SO水部分电离产生的H+和OH-。而Al3+和OH-可以结合生成Al（OH）3，使c（OH-）减小，水电离平衡就会正向移动，c（H+）增大，最终，c（H+）>c（OH-）溶液显酸性（见图2）。

【教师追问】为什么Al3+和OH-能结合，H+和SO-不结合？

【学生回答】H2SO4是强电解质，完全电离，离子不能结合成H2SO4分子。而Al3+和OH-结合是因为Al（OH）3是弱电解质。

【教师强调】必须是能生成弱电解质的离子间才能结合。

【学生活动】按照同样的分析模型，分析CH3COONa和NaCl溶液的酸碱性。画图并展示讲解。（图像略）CH3COONa溶液中CH3COO-结合水中的H+，水电离平衡正向移动，c（OH-）增大，显碱性。NaCl溶液中离子间不能相互结合，c（H+）=c（OH-），显中性。

【实验验证】分组实验，用pH试纸测硫酸铝、醋酸钠、氯化钠溶液的酸碱性。实验结果与理论分析一致。

设计意图：学生认知盐类水解的障碍点在于之前都是分析单一溶质或单一溶剂的电离平衡，而盐类水解需要从溶剂、溶质两个角度综合分析微粒间的相互作用及平衡的移动。教师给出分析模型，学生运用模型分析，自主突破难点。之后再进行实验验证，符合新课程“POE”（预测-观察-解释）策略。[2]该溶液认知模型也是多平衡体系的分析模型，熟练运用该模型为后续解决多平衡问题打下基础。在过程中通过学生

自主分析、展示和教师追问，强调只有结合后能生成弱电解质的离子才能相互结合，为部分对强、弱电解质区别理解不到位的学生扫清错误认知。发展了学生模型认知、宏观辨识和微观探析的素养。

环节3：梳理归纳，给出定义

【师生对话】归纳盐类水解的定义。再次用溶液模型图示化定义（见图3）。

【教师追问】盐类的水解对水的电离平衡有什么影响？

【学生回答】促进水电离。

【教师追问】所有的盐都能水解吗？盐电离出什么样的离子才能水解？

【学生回答】盐电离出的离子要能和H+或OH-反应生成弱电解质。

【教师小结】盐类水解的条件：有弱才水解，无弱不水解，谁弱谁水解。

设计意图：在环节2的分析基础上，自然归纳出盐类水解的定义，讨论盐类水解的实质和发生的条件，仍然用该模型进行图示化呈现，有助于学生理解。

环节4：符号表征，总结规律

【教师设问】刚才我们是用三个式子表示的Al2（SO4）3水解的过程，那怎么用一个总反应方程式来表示呢？我们一起书写Al2（SO4）3水解的离子方程式。

【教师引导】哪种离子水解？它结合什么微粒？

【学生回答】铝离子，Al3+结合OH-。

【教师追问】离子方程式中能写成OH-吗？为什么？

【学生回答】不能，OH-来源于水，水是弱电解质不能拆。

【教师追问】Al3+和H2O生成Al（OH）3，和H+。中间用什么号？怎么理解？

【师生交流】盐类水解的反应物类别是盐和水，生成物类别是酸和碱，这个反应的逆反应是酸碱中和，中和反应都写“=”是很彻底的，所以盐类水解很微弱，写可逆号。

【教师追问】氢氧化铝标沉淀符号吗？

【学生回答】盐类水解是很微弱的，生成的弱酸弱碱浓度很小，不标沉淀气体符号。

【教师展示】Al2（SO4）3水解的离子方程式：Al3++3H2OAl（OH）3+3H+

【教师提问】碳酸钠中哪种离子水解？CO-和H2O生成？

【学生回答】HCO或H2CO3或H2O和CO2等。

【教师讲解】H2CO3是多元弱酸，是分步电离的，所以多元弱酸的酸根也是分步水解的，每步只结合一个H+。且水解很微弱，H2CO3浓度很小无法分解。

【学生练习并展示交流】书写CO-两步水解的离子方程式。

【教师提问】哪一步程度更大呢？从平衡移动角度解释。

【学生回答】第一步。第一步水解出的OH-对第二步有抑制作用。

【学生活动】写出K2SO3、CH3COONa、FeCl3、NH4Cl水解的离子方程式，并判断其溶液的酸碱性，对上述盐按照强酸弱碱盐、强碱弱酸盐、强酸强碱盐进行分类，并总结盐的类型与盐溶液酸碱性的规律。

【学生展示互评】展示学生成果，通过生生互评再次对水解离子方程式中的注意事项进行强化，并得出水解的规律：谁强显谁性，同强显中性。

设计意图：从盐类水解是中和反应逆反应的角度讲解盐类水解是很微弱的，比较简单。通过师生互动，明确水解离子方程式中的注意事项，之后再让学生练习书写多种盐水解的离子方程式，并在此基础上得出盐类型与酸碱性的规律，自然过渡。规律的总结可发展学生证据推理的素养。

环节5：回归情境，趣味实验

【教师过渡】本节课我们从油条说起，一起分析了盐类水解的微观过程、实质、方程式书写和规律，最后我们还是回到油条中去，实验体验油条的膨化。

【分组实验】用硫酸铝和小苏打真的可以做膨化劑吗？

实验操作：（1）向空烧杯中加入2药匙面粉

（2）加入1药匙硫酸铝固体和1药匙小苏打，玻璃棒搅拌均匀

（3）加入2-3滴管水，观察现象。

实验现象：混合物中有气孔生成，混合物膨胀（见图4）。

【教师设疑】通过实验大家都感受到了产气发面的过程。但要想让油条松软，只加膨化剂是不够的，必须是两根一起炸，这又是为什么呢？

【教师展示】视频：油条两根一起炸的原因（单根炸，油温过高，油条表面迅速变硬难以继续膨胀，较为“瘦弱”;两根一起炸，两根接触的地方不会直接接触到热油，产生的二氧化碳气体可以接触部分为中心向两侧慢慢膨胀）

【学生感悟】看来做油条也不是一件简单的事啊！既要明白原理，还要注意操作！在生活中要养成观察琢磨的好习惯。

【达标检测】学生练习展示。

设计意图：以趣味实验感受盐类水解的应用——膨松剂，推动课堂气氛到达高潮。从“油条”情境中导入，再回归“油条”情境，学生充分体会到化学与生活间紧密的联系，认识到化学的价值，培养了学生的科学态度与社会责任。

五、教学效果及反思

本节课教学设计打破教材的安排体系，以炸油条和泡沫灭火器中相似的化学原理为情境线索，引出盐溶液的酸碱性，学生应用溶液模型自主分析盐溶液中的微粒行为，预测出盐溶液的酸碱性并作出解释，再进行实验验证、归纳出盐类水解。与以往演绎式的教学模式相比，基于模型的教学策略能使学生更深入地理解盐类水解的本质，掌握分析溶液问题的角度、关键要素和步骤，有助于学生打通“离子平衡”大单元的学习。本节课充分调动学生的主观能动性，学生自主分析、讲解展示、师生间深入追问、学生练习、生生互评，将学生内隐的思维过程外显且提炼出来，纠正学生的认知误区。学生课堂参与度高，学习程度较深，展示成果正确率高。本节课选取的炸油条情境，贴近学生生活，激发学生兴趣，充分发挥情境的脉络作用。课前导入，课程最后以趣味实验的形式，让学生真切体会盐类水解原理的应用——制造油条膨松剂产气发面，体会化学的社会价值，首尾呼应。总之，对于概念原理课，要强化模型的建构与应用，外显学生思维并发现纠正其认知错误，才能使学生真正理解概念本质。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]邓琳，王后雄.POE教学策略在化学概念教学中的应用[J].中学化学，2016（3）：1-3.