【正文】

  【摘 要】 化学反应原理中的专题3溶液中的离子反应，一直是学生很难理解到融会贯通的一个专题。它的内容比较抽象，若单从理论上分析，很难使学生在理解和应用上达到较高的高度。笔者通过实际的课堂教学，总结了如下三种教堂教学模式。即：证据推理引导下的方法教学、科学探究引导下的概念教学、平衡思想引导下的观念教学。化学核心素养导向下的课堂教学使学生处理化学问题时多了方式和方法，能降低学生对知识的遗忘程度，让课堂成为学生质疑和乐学的场所。
　　【关键词】 核心素养；离子反应；课堂实践

　　宇文森教授在《核心素养导向的课堂教学》一书中指出，学科核心素养=学科+核心素养。学科核心素养是核心素养在特定学科（或学习领域）的具体化，是学生学习一门学科之后所形成的、具有学科特点的成就（包括必备品格和关键能力），是学科育人价值的集中体现。
　　化学反应原理中的专题3溶液中的离子反应，一直是学生很难理解到融会贯通的一个专题。它的内容比较抽象，若单从理论上分析，很难使生在理解和应用上达到较高的高度。为此，通过化学核心素养的具体内容来引导学生掌握化学学习的基本方法和技能显得尤为必要。以下是笔者在实际的课堂中采用的一些教学方法。
　　一、证据推理引导下的方法教学
　　化学核心素养中的证据推理的水平2的核心内容为：能从宏观和微观结合上收集证据，能依据证据从不同视角分析问题，推出合理的结论。将上面的内容进行总结便可形成这样一条简单路线在课堂中实施。

　　（一）证据推理引导下的酸式盐表现酸碱性的方法教学
　　笔者在酸式盐的酸碱性教学中曾采用过这样的教学设计。
　　【学生真实困惑】不同的酸式盐表现酸碱性有无规律可循？
　　【实验结果】硫酸氢钠溶液呈酸性，亚硫酸氢钠溶液呈酸性，碳酸氢钠溶液呈碱性
　　【讨论和探究】
　　【方式1】酸式根只电离不水解
　　硫酸氢钠溶液中，硫酸氢钠是强电解质，完全电离产生钠离子、氢离子、硫酸根。故它的水溶液显酸性。
　　【方式2】亚硫酸氢钠和碳酸氢钠溶液中的亚硫酸根或碳酸氢根既存在电离又存在水解。
　　【师生共同解释】亚硫酸氢根的电离能力大于水解能力，而碳酸氢根的水解能力大于电离能力。
　　【证据推理】
　　HSO3—?葑SO32—+ H+                  ①   K1
　　H2O+HSO3—?葑H2SO3+ OH—     ②     K2
　　化学平衡常数只与温度有关，亚硫酸氢钠和亚硫酸的混合溶液中的同样存在上述的两个平衡常数且大小是不变的。不难发现②与H2SO3?葑HSO3— + H+ ③叠加后便是水的电离平衡，故K2×Ka1(H2SO3)=Kw 把25℃的Kw和Ka1(H2SO3)代入此公式中，得到了K2的大小，K2=6.49×10—13，而K1= Ka2(H2SO3)=1.02×10—7，所以K1>>K2，即亚硫酸氢根的电离常数远远大于水解常数，故亚硫酸氢钠溶液显酸性。
　　按照同样的模式进行推导，发现碳酸氢根的水解常数远远大于电离常数，故碳酸氢钠溶液显碱性。
　　【得出结论】强酸的酸式盐，通常只电离不水解，因而显酸性。多元弱酸的酸式盐的酸碱性需要比其电离常数和其水解常数的大小。
　　【变式练习1】根据《化学反应原理》100页中给出的数据判断Na2HPO4 、NaH2PO4、KHC2O4溶液的酸碱性？
　　【变式练习2】常温下，同浓度的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液，溶液呈(酸性、碱性、中性)？（已知CH3COOH的K（CH3COOH）=1.76×10—5）
　　【变式练习3】常温下，K（HCN）=4.93×10—10，则同浓度的HCN和NaCN混合溶液显什么性？
　　【师生共同解释】不难发现，弱酸酸式盐的矛盾体是酸式根的电离和水解，而变式练习中的酸和盐的矛盾体是酸的电离能力和盐中弱酸根离子的水解能力。关键是看哪方面占据主导优势，通常就表现什么性质。上述变式练习1中的Na2HPO4显碱性，NaH2PO4溶液显酸性，KHC2O4溶液显酸性。变式练习2显酸性，变式练习3显碱性。
　　（二）证据推理引导下的对比式方法教学
　　【学生真实问题】次氯酸钠溶液中通少量CO2和次氯酸钙溶液中通入少量CO2？
　　【查阅资料】H2CO3的Ka1=4.30×10—7  Ka2=5.61×10—11  HClO的Ka=2.95×10—8
　　【教师分析】根据常数判断酸性由强到弱的顺序为：H2CO3、HClO、HCO3—。这两个反应，从酸性强弱角度应该都生成碳酸氢盐。
　　【真实结果】  NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO            ①
　　Ca(ClO)2+ H2O+CO2 =HClO+CaCO3↓                            ②
　　【探究和分析】
　　从酸性角度来看反应②也应该生成HCO3—，但反应 ②为何能生成碳酸钙？是什么原因使HCO3—?葑CO32—+ H+的电离平衡正向移动？HCO3—?葑CO32—+ H+  的电离平衡正向移动后多出来的氢离子谁来接收？不接收会引发什么问题？
　　【证据推理下得出结论】
　　从反应物来看，解决设问1的唯一区别是反应中的钙离子和钠离子是不同的，钙离子能使HCO3—?葑CO32—+ H+ 的电离平衡正向移动，而钠离子无此功能。另外溶液中多余的次氯酸根会接收多出来的氢离子，这就避免了碳酸钙和氢离子的反应。
　　【教师评价】证据推理下的课堂教学能使学生在分析和解决困惑问题时，经常会用到宏微结合、对比归纳、定性定量分析等行之有效的化学学习方法，为学生形成具有学科特点的学习方法打下了坚实的基础。
　　二、科学探究引导下的概念教学
　　化学核心素养中的科学探究的水平2的核心内容为：能对简单问题的解决提出可能的假设，依据假设设计实验方案，组装仪器，与同学合作完成实验操作，能运用多种方式收集实验证据，基于实验事实得出结论，提出自己的看法。将上面的内容进行总结便可形成这样一条简单路线在课堂中实施。

　　（一）围绕部分电离科学探究下的弱电解质概念教学
　　弱电解质的概念很简单，《化学反应原理》64页中指出，在水溶液中只能部分电离的电解质称为弱电解质。但教师要把这种比较抽象的文字具体化，需要教师应用化学独特的分析和解决问题的方式方法。
　　【课堂问题】设计多种方案证明醋酸是弱电解质
　　【教师分析】从概念中不难发现，弱电解质的关键词是部分电离，既存在弱电解质分子本身，又存在弱电解质分子电离产生的阴、阳离子。
　　【学生和教师共同完成的理论方案设计】

　　【一元强酸做对比实验的科学探究】
　　【学生困惑1】为何用一元强酸？
　　【教师解释】因为醋酸也是一元酸。
　　【学生困惑2】导电性强弱可通过什么现象来说明？
　　【教师解释】通过灯泡的明亮程度。
　　【学生困惑3】由于电解质溶液的浓度比较低，很难通过灯泡的明亮程度来判断时，可采用什么方法来解决？
　　【教师解释】可通过电流表，若电流表不灵敏时，可通过灵敏电流计来判断。
　　【学生困惑4】起始氢离子浓度怎么比较？
　　【教师解释】如测定相同浓度的盐酸和醋酸的pH，但知道醋酸浓度和实际测定的pH结果也可说明醋酸是弱酸。显然，可通过物质与氢离子反应的化学反应速率来判断，故需要考虑现象明显的实验，如酸和金属镁反应时起始产生氢气的速率。
　　【学生困惑5】直接观察氢气速率的现象不直观，该怎么解决这个问题？
　　【教师解释】在两只锥形瓶中分别加入等体积、物质的量浓度均为1mol·L—1的醋酸和盐酸，在两个气球中分别加入经砂纸打磨过的表面积相同的镁条，然后将气球套在锥形瓶口，同时将气球中的镁条送入锥形瓶中，观察、比较气球鼓起的快慢，发现放盐酸的锥形瓶上方的气球鼓的要快。
　　（二）围绕电离平衡科学探究下的弱电解质概念教学
　　【教师引入】既然是弱电解质，那么它在水溶液中的电离势必会达到电离平衡状态。有电离平衡状态，它势必会受到外界条件的影响。通常可以考虑的影响平衡移动的因素是温度和浓度。
　　【问题呈现】电离平衡移动条件下，证明醋酸是弱电解质
　　【学生困惑1】选择温度来证明时，要注意哪些实验细节？
　　【师生共同分析和条件选择】
　　1．做一组对比实验，一个是常温，一个是低于常温，一个是高于常温。
　　2．温度不能太高，水蒸发和乙酸挥发的太多，会引起浓度的变化，选择40℃左右比较合适。
　　3．温度引起平衡移动后测氢离子的浓度比较合适，但选择的仪器要灵敏，毕竟电离的程度不是很大，pH的变化幅度不会很大。
　　【学生困惑2】醋酸电离出来的离子是氢离子和醋酸根，若要使醋酸的电离平衡发生移动，选择什么试剂比较合适？
　　【师生共同分析和条件选择】
　　1．平衡移动后，要测定的是氢离子的浓度，故不要选择酸。氢离子的浓度应该前后测定两次。
　　2．选择醋酸盐的溶液还是固体，显然溶液不太合适，因为它还有水，水的稀释作用也会使平衡发生移动。
　　3、醋酸盐会水解表现酸碱性，故最好选择显中性的醋酸盐固体比较合适，显然醋酸铵固体是不错的选择。
　　【实验结果】40℃左右的乙酸溶液的pH比常温下的要低，故乙酸是弱电解质。加了醋酸铵固体后的乙酸溶液的pH比未加之前高很多，故乙酸是弱电解质。
　　【教师总结】其实，有电离平衡必定也会有盐溶液的水解平衡，故只要证明醋酸钠溶液显碱性，也可证明乙酸是弱酸。
　　【教师评价】科学探究下的弱电解质概念的教学，不仅使学生能从宏观与微观结合的视觉对物质及其变化进行分类和表征，而且培养了学生较强的问题意识和处理问题的实验设计和装置组装能力。
　　三、平衡思想引导下的观念教学
　　核心素养2的平衡思想的水平2和水平3中指出：学生要认识到反应条件对化学平衡的影响，运用动态平衡的观点看待和分析化学变化。将上面的内容进行总结便可形成这样一条简单路线在课堂中实施。

　　（一）盐溶液蒸干后产物分析的观念教学
　　化学反应原理中的盐类水解的影响因素中，包括了一个重要的环节，即温度对盐类水解的影响。适当加热，会促进盐类的水解，但持续加热至水蒸干会出现一些特殊的情况。
　　【学生困惑1】碳酸钠溶液蒸干为何主要成分是碳酸钠，而氯化铁溶液蒸干主要成分是氢氧化铁。
　　【证据推理】H2O+CO32—?葑HCO3—+ OH—  温度升高，体系中的碳酸氢根和氢氧根的浓度越来越大，逆反应速率也会随之加快，平衡不能持续的正向移动，且这两个离子都不能从体系脱离，故只能最终反应又变成碳酸根。
　　但氯化铁就不同了，Fe3++3H2O?葑Fe(OH)3+3H+，氢离子会搭配体系中的氯离子，由于盐酸的沸点较低，它会从体系脱离，而氢氧化铁的量越积越多，一个往上，一个往下，盐酸和氢氧化铁不能充分接触，从而使铁离子的水解平衡持续正向移动。但改成硫酸铁时，由于硫酸是难挥发性酸，故硫酸铁溶液蒸干后的主要成分还是硫酸铁。
　　【学生困惑2】碳酸氢钙溶液蒸干后的主要成分是碳酸钙。
　　【证据推理】首先要找到一个合适的可逆反应，Ca2++2HCO3— ?葑CaCO3+CO2+H2O。
　　从表面上看，不难发现，它与氯化铁溶液也是类似，温度升高，平衡正向一定，二氧化碳要逸出，而碳酸钙往下沉，两者不能充分接触，使平衡持续正向移动。
　　其实该过程的平衡移动比我们想象的要复杂一些，温度升高和钙离子的存在都会使
　　HCO3— ?葑H+ + CO32—的平衡正向移动，多出来的氢离子被碳酸氢根结合变成二氧化碳，导致碳酸钙越积越多。碳酸氢根与氢离子的反应速率优先于碳酸钙和氢离子的反应，主要是由于碰撞的机会问题。
　　（二）平衡移动思想引导下的彻底双水解的观念教学
　　在化学反应原理84页的教材中有泡沫灭火器的工作原理这一生活常识，它的核心是盐类的水解得到了互相促进，最终导致彻底双水解。泡沫灭火器中的硫酸铝和碳酸氢钠溶液在倒置时相互接触发生反应3HCO3—+ Al3+ = Al(OH)3↓+3CO2↑。
　　【学生困惑1】是不是水解显酸性的阳离子和水解显碱性的阴离子混到一起，就会彻底双水解。什么样的能水解的阴阳离子能彻底双水解。
　　【教师解释】碳酸铵是一种肥料，铵根水解成酸性，碳酸根水解显碱性。但植物还能吸收铵根作为肥料，显然碳酸铵不会彻底双水解。
　　【提出假设】
　　假设1：铝离子保留不变，换一种比碳酸氢根水解还厉害的阴离子
　　假设2：碳酸氢根不变，换一种比铝离子水解还厉害的金属阳离子
　　假设3：阴阳离子都换掉，且水解程度都比原来的厉害。
　　【教师解释】假设1、2、3都是有一种或两种离子的水解比铝离子或碳酸氢根离子的水解更厉害，对另一种离子的水解起到促进作用，使它的水解平衡发生更大程度的正向移动。根据已经学习过的知识，比碳酸还弱的酸有次氯酸、硅酸、氢氧化铝等
　　【设计实验】氯化铝溶液分别和次氯酸钠溶液，硅酸钠溶液、偏铝酸钠溶液混合。
　　【实验结果】都产生了白色絮状沉淀。
　　【结论】假设1大多成立，依次类推假设2和假设3大多也成立。
　　【学生困惑2】若酸的强弱无法直接通过书本已经学过的知识来判断时，可通过什么方法来确定？
　　【交流讨论】根据弱酸根的水解平衡常数，水解平衡常数越大，就类似于假设1。结合化学反应原理书的弱酸的电离平衡常数，不难发现CO32—、S2—、HS—、CN—等水解常数都比碳酸氢根离子的水解常数大，这样的阴离子遇到铝离子同样会发生彻底双水解。
　　【学生和教师共同总结归纳】

　　【教师教师】该课堂教学模式，将彻底双水解从个性问题发展到了普遍问题。将彻底双水解从定性猜测发展到了定量判断，这是很符合核心素养倡导的一种教学模式。
　　【教师评价】基于平衡思想引导下的课堂教学，能使学生在面对矛盾体时，会想到用平衡移动的思想去解决，不但能帮助学生解决溶液中的离子反应这个专题的相关知识，还能帮助学生理解很多无机反应能够发生的原因。它可以实现有理解个别问题到理解普遍问题的功效。
　　四、结束语
　　通过核心素养导向下的溶液中的离子反应的课堂实践，一方面充分调动了学生的学习积极性，使学生在课堂中有充分发挥的余地，同时为学生学会学习做好了大量的铺垫工作。另一方面，为教师备课提出了新的挑战，在备课和课堂实施过程中不断强化了教师的提问水平、多角度解决问题、驾驭课堂、知识总结升华等多方面的能力。这样的课堂是学生和教师双赢的课堂，值得推广。
　　参考文献：
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