劉綺思 李春紅

摘要：分析了復(fù)分解反應(yīng)教學(xué)中存在的問題：“首因效應(yīng)”會(huì)導(dǎo)致復(fù)分解反應(yīng)原理的認(rèn)知困境；學(xué)生缺乏在真情境中策略性解決問題的思路。以NaCl為載體創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，完成“從粗鹽中獲得純凈NaCl”和“尋找生成NaCl的反應(yīng)”兩個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)。在解決認(rèn)知沖突過程中建構(gòu)并應(yīng)用復(fù)分解反應(yīng)除雜模型，理解復(fù)分解反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)；根據(jù)元素守恒思想，利用基本反應(yīng)類型的特征找到生成NaCl的反應(yīng)物；總結(jié)解決酸、堿、鹽類問題的思路，提高在綜合體系中問題解決的能力。

關(guān)鍵詞：復(fù)分解反應(yīng)；模型認(rèn)知；問題解決

文章編號(hào)：1008-0546（2023）09-0008-06

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2023.09.002

一、教學(xué)主題內(nèi)容及教學(xué)現(xiàn)狀分析

節(jié)課之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了人教版化學(xué)九年級下冊[1]第十單元“常見的酸和堿”“酸和堿的中和反應(yīng)”、第十一單元“生活中常見的鹽”。學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了常見的酸、堿、鹽的組成、主要性質(zhì)和用途，建構(gòu)了復(fù)分解反應(yīng)的認(rèn)知模型，如圖1所示，完善了對物質(zhì)分類及化學(xué)基本反應(yīng)類型的認(rèn)識(shí)。本節(jié)課是完成上述教學(xué)之后開設(shè)的一節(jié)復(fù)習(xí)課，主要教學(xué)內(nèi)容包括：（1）依據(jù)物質(zhì)組成對物質(zhì)進(jìn)行分類，知道從物質(zhì)組成角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)——酸、堿、鹽之間可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。（2）理解復(fù)分解反應(yīng)的宏觀特征和微觀實(shí)質(zhì)，宏觀特征包括反應(yīng)過程中化合價(jià)是否變化、元素重組的方式等；微觀實(shí)質(zhì)為溶液中自由移動(dòng)的陰陽離子碰撞結(jié)合，使某些離子數(shù)目減少，反應(yīng)發(fā)生。（3）從元素守恒角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)基本反應(yīng)類型的特征，預(yù)測與分析物質(zhì)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物。

通過訪談、調(diào)查問卷兩種方式檢測學(xué)生有關(guān)已學(xué)知識(shí)的掌握情況，有兩點(diǎn)值得關(guān)注：（1）關(guān)于NaCl溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液都能導(dǎo)電的原因分析：認(rèn)同溶液中有自由移動(dòng)的帶電粒子的同學(xué)有55.12%，但很少有同學(xué)能表達(dá)出來。（2）關(guān)于Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是“鐵原子和溶液中銅離子發(fā)生反應(yīng)”：認(rèn)同或完全認(rèn)同的同學(xué)有29.12%。

已有的教學(xué)設(shè)計(jì)中主要存在兩種教學(xué)思路認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)：（1）強(qiáng)化宏觀物質(zhì)角度——學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究判斷反應(yīng)是否發(fā)生，根據(jù)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析歸納此類反應(yīng)的特點(diǎn)，得到復(fù)分解反應(yīng)的定義及發(fā)生條件。[2，3]（2）強(qiáng)化微觀離子角度——學(xué)生分析中和反應(yīng)中微觀離子的變化，通過實(shí)驗(yàn)獲取宏觀物質(zhì)轉(zhuǎn)化的事實(shí)，應(yīng)用微粒觀抽提出“特征離子對”，得到復(fù)分解反應(yīng)的定義及微觀實(shí)質(zhì)。[4-6]此外，由于化學(xué)為中考選考科目，考試難度和前幾年相比有所下降；學(xué)生重視程度不夠，教師不易控制教學(xué)難易度，“難度增加型”和“要求不明型”都易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)無章法，思緒混亂。[7]

基于上述分析，教學(xué)中存在的問題有：（1）學(xué)生對于酸、堿、鹽在水溶液中的存在形式，微粒之間如何作用，如何發(fā)生化學(xué)反應(yīng)存在認(rèn)知障礙；（2）學(xué)生不了解復(fù)分解反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)，“首兇效應(yīng)”[8]會(huì)導(dǎo)致復(fù)分解反應(yīng)原理的認(rèn)知困境，給高中的離子反應(yīng)教學(xué)留下隱患；（3）學(xué)生即便可以從微觀角度認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)，但各教學(xué)環(huán)節(jié)較為割裂，缺乏在真實(shí)情境中策略性解決問題思路，應(yīng)用知識(shí)能力較弱。因此，為了解決以上問題，建議：（1）精心設(shè)計(jì)教學(xué)問題，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，在建構(gòu)并應(yīng)用認(rèn)知模型的過程中加強(qiáng)從微粒角度理解復(fù)分解反應(yīng)，幫助學(xué)生站在反應(yīng)規(guī)律的高度再認(rèn)識(shí)酸、堿、鹽三類物質(zhì)；（2）以學(xué)生熟悉的物質(zhì)和生活經(jīng)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)復(fù)分解反應(yīng)的有效教學(xué)情境，提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力，幫助學(xué)生建立解決一類問題的思路。

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點(diǎn)

1．精心設(shè)計(jì)，引發(fā)認(rèn)知沖突，建構(gòu)認(rèn)知模型

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中，重視“模型認(rèn)知”將有利于學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科特有的學(xué)科觀念和思想方法，針對初中學(xué)生的特點(diǎn)，教學(xué)中需特別關(guān)注理論聯(lián)系實(shí)際，基于教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生既有認(rèn)知，精心設(shè)計(jì)情境問題，讓學(xué)生形成認(rèn)知沖突。[9]本節(jié)課將學(xué)生的認(rèn)知沖突有效融人建構(gòu)及應(yīng)用模型的過程中：（1）在選擇除雜試劑時(shí)，學(xué)生習(xí)慣從宏觀物質(zhì)角度人手，找到NaOH、Ba（OH）2、BaC12等除雜試劑，學(xué)生認(rèn)為NaOH只和MgC12發(fā)生反應(yīng)，忽略了和MgSO4的反應(yīng)。教師通過“燒杯畫圖法”引導(dǎo)學(xué)生從微觀離子角度分析物質(zhì)組成，將學(xué)生的思維難點(diǎn)外顯，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)NaOH除去的是溶液中所有的Mg2+，逐步建構(gòu)出復(fù)分解反應(yīng)的除雜模型，呈現(xiàn)出解決問題的思維路徑，如圖2所示。（2）在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)用Ba（OH）2溶液的確可以除去粗鹽水中所有的Mg2+和SO2-，但此時(shí)是否得到純凈的NaCI？教師通過演示實(shí)驗(yàn)，向上層清液中滴加酚酞溶液后變紅，讓學(xué)生產(chǎn)生直接的認(rèn)知沖突，引出除雜試劑過量問題。幫助學(xué)生意識(shí)到在實(shí)際生產(chǎn)中過量問題是普遍存在的，它的好處是可以保證雜質(zhì)被完全去除，但是也會(huì)帶來新的過量問題。學(xué)生應(yīng)用已有認(rèn)知模型（見圖2）解決問題，鞏固所學(xué)內(nèi)容，在解決認(rèn)知沖突的過程中理解復(fù)分解反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)。因此，將“認(rèn)知沖突”和“模型認(rèn)知”有效結(jié)合，可以凸顯學(xué)生思維的進(jìn)階過程，提升學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

2．創(chuàng)設(shè)情境，解決真實(shí)問題，實(shí)現(xiàn)概念應(yīng)用

以“物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一大概念為統(tǒng)領(lǐng)，物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是通過化學(xué)反應(yīng)來體現(xiàn)的，而物質(zhì)的性質(zhì)與反應(yīng)是由其元素組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的，不從組成和結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)與反應(yīng)，就難以形成對物質(zhì)性質(zhì)與反應(yīng)的深入理解。[10]酸、堿、鹽類化合物在溶液中以自由移動(dòng)的陰陽離子形式存在，這些自由移動(dòng)的離子有哪些行為特征？通過解決“從粗鹽中獲得純凈NaCI”的問題，學(xué)生從復(fù)分解反應(yīng)的角度認(rèn)識(shí)到陰陽離子在水溶液中的行為是“雙交換”且交換是有條件的：陰陽離子相互結(jié)合生成水、氣體或者沉淀，使溶液中離子數(shù)目減少，反應(yīng)發(fā)生。因此，利用復(fù)分解反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)可以幫助學(xué)生找到除雜試劑，去除粗鹽中的可溶性雜質(zhì)。

在“物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一大概念下，可以抽提出次級大概念：物質(zhì)由元素組成，依據(jù)物質(zhì)的元素組成可以將物質(zhì)分類，同類物質(zhì)具有相似的性質(zhì)，在一定條件下含有同一元素的各類物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化。[10]通過解決“尋找生成NaCI的反應(yīng)”的問題，學(xué)生根據(jù)“化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變”的思想，體會(huì)四種基本反應(yīng)類型的特征。復(fù)分解反應(yīng)的特征文中已陳述；化合反應(yīng)的特征：從組成簡單的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成組成復(fù)雜的物質(zhì)；分解反應(yīng)的特征：從組成復(fù)雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成組成簡單的物質(zhì)；置換反應(yīng)的特征：有條件的“單交換”，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬置換出活動(dòng)性弱的金屬。因此，利用基本反應(yīng)類型的特征可以幫助學(xué)生更快地找到生成NaCI的反應(yīng)物?？偨Y(jié)解決酸、堿、鹽類問題的思路，如圖3所示。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

1．教學(xué)目標(biāo)

（1）通過完成“從粗鹽中獲得純凈NaCl”的任務(wù)，建構(gòu)并應(yīng)用復(fù)分解反應(yīng)除雜模型，深入理解復(fù)分解反應(yīng)的宏觀特征與微觀實(shí)質(zhì)。

（2）通過完成“尋找生成NaCl的反應(yīng)”的任務(wù)，從元素守恒角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步體會(huì)復(fù)分解反應(yīng)及其他三種基本反應(yīng)類型的特征。

（3）總結(jié)得出解決酸、堿、鹽類問題的思路，在真情境、真問題中提升對綜合體系中知識(shí)理解和問題解決的能力，為高中學(xué)習(xí)離子反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。

2．教學(xué)流程

四、教學(xué)片段

1．從粗鹽中獲得純凈NaCI

【展示資料】NaCI的用途、來源（海水曬鹽）及海水中鹽類成分含量統(tǒng)計(jì)表，如表2所示，[11]部分酸、堿、鹽的溶解性表，如表3所示。[1]

【學(xué)習(xí)任務(wù)】以粗鹽中含量較多的NaCl、MgC12和MgSO4為例，如何從過濾后的粗鹽水中獲得純凈的NaCl？寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，畫出流程圖。

【學(xué)生方案1】大部分同學(xué)先加NaOH溶液再加Ba（OH）2溶液，如圖4所示。

【學(xué)生方案 2】小部分同學(xué)先加 BaCl2溶液再加NaOH溶液，如圖5所示。

【學(xué)生方案3】個(gè)別同學(xué)先加NaOH溶液再加BaCl2溶液。

MgCl2 + 2NaOH=Mg（OH）2↓+ 2NaCl；

MgSO4 + BaCl2=BaSO4↓+ MgCl2

【教師提問】以學(xué)生方案1為例：這兩個(gè)反應(yīng)屬于哪種基本反應(yīng)類型？反應(yīng)是如何發(fā)生的？

【學(xué)生回答】復(fù)分解反應(yīng)。這些物質(zhì)在溶液中以離子形式存在，離子在溶液中進(jìn)行“雙交換”，生成沉淀和另外一種物質(zhì)。

【教師追問】既然這些物質(zhì)在溶液中以離子形式存在，裝有粗鹽水的燒杯里有什么離子？雜質(zhì)離子是誰？

【學(xué)生回答】燒杯里有Na+、Cl-、Mg2+、SO24-，雜質(zhì)離子是Mg2+和SO24-。

【教師質(zhì)疑】查閱溶解性表發(fā)現(xiàn)（見表 3），OH-可以和Mg2+結(jié)合生成Mg（OH）2沉淀，但是，OH-除去的只是MgCl2中的Mg2+嗎？

【學(xué)生回答】OH-除去的是溶液中所有的Mg2+，包括MgCl2的Mg2+和MgSO4的Mg2+。

【教師小結(jié)】雖然要除去的是MgCl2和MgSO4兩種宏觀物質(zhì)，但從微觀角度分析，實(shí)際上要除去的是Mg2+和SO2-4 兩種雜質(zhì)離子，根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)中離子的行為特征可以快速找到解決方案，例如：要除去Mg2+，與它相對應(yīng)的離子是OH-；要除去SO2-4 ，與它相對應(yīng)的離子是Ba2+。

【教師提問】找到OH-和Ba2+就可以了嗎？能直接向溶液中加離子嗎？

【學(xué)生回答】不能加離子，要加宏觀的物質(zhì)。

【教師追問】選擇哪種含有OH-的物質(zhì)？為什么？

【學(xué)生回答】NaOH。因?yàn)?OH-是一種陰離子，要想組成物質(zhì)，需要找一種陽離子；這種陽離子最好不是雜質(zhì)離子，所以選擇 Na +，構(gòu)成 NaOH 這種宏觀物質(zhì)。同理，含有Ba2+的物質(zhì)就是BaCl2。

【學(xué)生補(bǔ)充】用Ba（OH）2可以同時(shí)除去Mg2+和SO2-4（見圖2）。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪肂a（OH）2溶液除去混合液中的Mg2+和SO2-4 。

實(shí)驗(yàn)步驟：向裝有 5 mL 10%的 NaCl、MgCl2、Mg？SO4混合溶液的西林瓶中加入一滴管Ba（OH）2飽和溶液，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀。

【教師提問】如何驗(yàn)證Mg2+和SO2-4 已去除干凈？

【學(xué)生回答】繼續(xù)滴加Ba（OH）2溶液，觀察是否有白色沉淀生成，如果沒有，說明雜質(zhì)離子已去除干凈。

【演示實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鹤C明Mg2+和SO2-一已去除干凈。

【實(shí)驗(yàn)步驟】沉降后取上層清液，繼續(xù)滴加Ba（OH）2飽和溶液，觀察現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】不產(chǎn)生白色沉淀。

【師生歸納】建構(gòu)復(fù)分解反應(yīng)的除雜模型（見圖2）：從微觀角度分析物質(zhì)組成，酸、堿、鹽類化合物在溶液中以陰陽離子形式存在；聚焦物質(zhì)的性質(zhì)，根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)中離子的行為特征，找到能形成水或氣體或沉淀的離子對進(jìn)行雜質(zhì)離子的去除；根據(jù)除雜試劑不引入新雜質(zhì)的原則從微觀離子轉(zhuǎn)化成宏觀物質(zhì)，找到除雜試劑，也就是載體物質(zhì)。

【演示實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂鯞a（OH）2過量問題

【實(shí)驗(yàn)步驟】沉降后取上層清液，滴加兩滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】溶液變紅。

【教師提問】滴加酚酞溶液后，為什么會(huì)變紅？

【學(xué)生回答】溶液變紅說明溶液顯堿性，Ba（OH）2過量了。

【學(xué)習(xí)任務(wù)】應(yīng)用復(fù)分解反應(yīng)除雜模型解決Ba（OH）2過量問題。

【小組討論匯報(bào)】加H2CO3；加H2SO4；加MgSO4。兇為從微觀角度分析，要除去的雜質(zhì)離子是Ba2+和OH一，查閱溶解性表發(fā)現(xiàn)（見表3），與Ba2+相對應(yīng)的離子是CO3一和SO4一，與OH一相對應(yīng)的離子是H+和Mg2+；陰陽離子結(jié)合構(gòu)成宏觀物質(zhì)。

【教師質(zhì)疑】SO2一和Mg2+是之前要除去的雜質(zhì)離子，不優(yōu)先選擇它們；H2CO3不穩(wěn)定、易分解。怎么辦？

【學(xué)生回答】可以選擇兩種除雜試劑：Na2CO3和HCl（見圖6）。

【課后思考】（1）加入Na2CO3和HCI后發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；（2）為了得到純凈的NaCI，還需要考慮哪些問題，解決方案是什么？

2．尋找生成NaCI的反應(yīng)

【教師提問】利用復(fù)分解反應(yīng)的特征尋找生成NaCI的化學(xué)反應(yīng)。

【學(xué)生回答】如圖7所示。

【師生歸納】復(fù)分解反應(yīng)的特征——“雙交換”：一部分交換用于形成NaCl，滿足元素守恒；另一部分交換滿足復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，生成水、氣體或者沉淀。

【學(xué)習(xí)任務(wù)】根據(jù)所給物質(zhì)：Na、C12、HCI、NaCIO3，利用其他三種基本反應(yīng)類型的特征尋找生成NaCl的反應(yīng)。

【小組討論匯報(bào)】如圖8所示。

【師生歸納】根據(jù)元素守恒思想，明確了反應(yīng)物中要含有鈉元素和氯元素。根據(jù)反應(yīng)類型的特點(diǎn)，聚焦其他三種基本反應(yīng)類型：岡為NaClO3中既含有鈉元素也含有氯元素，它的組成和NaCl的組成相比更復(fù)雜，所以，從組成復(fù)雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成組成簡單的物質(zhì)，可以考慮分解反應(yīng)；Na、Cl2和NaCl相比，它們的組成更簡單，因此，從組成簡單的物質(zhì)變成組成復(fù)雜的物質(zhì)，可以考慮化合反應(yīng)；置換反應(yīng)的特點(diǎn)是“單交換”，這個(gè)交換也是有條件的，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬置換出活動(dòng)性弱的金屬。最后尋找到合適的反應(yīng)物來生成NaCl。

3．總結(jié)提升

【總結(jié)提升】總結(jié)解決酸、堿、鹽類問題的思路（見圖3），板書設(shè)計(jì)見圖9。

五、教學(xué)反思

本節(jié)課所在的教學(xué)班級共36人，4人為一組，分成9組進(jìn)行教學(xué)。本節(jié)課圍繞NaCl這種物質(zhì)，將物質(zhì)組成與分類、元素守恒、復(fù)分解反應(yīng)及其他三種基本反應(yīng)類型等相關(guān)知識(shí)融合于真實(shí)情境問題的解決過程中。在“從粗鹽中獲得純凈NaCl"的教學(xué)環(huán)節(jié)中，2組學(xué)生能畫出正確的除雜流程圖（見圖5），5組學(xué)生在用NaOH溶液除雜的過程中考慮不周全（見圖4），不清楚NaOH和MgC12 、MgS04兩種物質(zhì)都會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，因此，在教師引導(dǎo)下，學(xué)生能從微觀角度分析物質(zhì)組成，理解復(fù)分解反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)，建構(gòu)復(fù)分解反應(yīng)除雜模型；在解決除雜試劑Ba（OH）2溶液過量的問題中，8組學(xué)生能利用已建構(gòu)的除雜模型找到合理的除雜試劑（見圖6），應(yīng)用復(fù)分解反應(yīng)相關(guān)知識(shí)解決問題的能力得以提升。在“尋找生成NaCI的反應(yīng)”的教學(xué)環(huán)節(jié)中，絕大多數(shù)學(xué)生能應(yīng)用元素守恒思想，知道反應(yīng)物中一定含有Na元素和CI元素；6組學(xué)生能在白板上呈現(xiàn)出正確的化學(xué)方程式，但只有少部分學(xué)生能流利地表達(dá)出生成NaCI的化學(xué)反應(yīng)的原因，大部分學(xué)生需要在教師引導(dǎo)下總結(jié)基本反應(yīng)類型的特征，學(xué)生應(yīng)用化學(xué)語言表達(dá)的能力有待提高。在今后的教學(xué)中，教師要做好示范作用，用標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)語言教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生的記憶與理解；教師要多給學(xué)生表達(dá)的機(jī)會(huì)，多給學(xué)生糾錯(cuò)的機(jī)會(huì)，以學(xué)生為主體的課堂才能更好地傳授知識(shí)。

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