碳酸钠的性质与应用3.doc

2012年江苏省高中化学优秀课评比碳酸钠的性质与应用（苏教版化学必修1）葛珊珊 江苏省扬州中学1 教材分析本节课出现在“从海水中获得的化学物质”这个专题，除因为碳酸钠是含钠的化合物这一原因外，主要原因还在于工业上生产碳酸钠和金属钠的原料都是来源于大海的氯化钠。在第1单元学习了氯、溴、碘这些活泼的非金属单质及其化合物的基础上，本单元安排学习金属钠、镁及其化合物，既让学生体会到了物质的丰富多彩，也为学习元素周期表的知识提供了一定的基础。同时，碳酸钠的化学反应有不少是在水溶液中进行的，可以为后面“离子反应”的学习作好铺垫。学生在初中曾经对碳酸钙的性质有比较全面的认识，知道碳酸钙能与盐酸反应制备二氧化碳气体、碳酸钙与二氧化碳和水化合生成可溶的碳酸氢钙、碳酸氢钙受热易分解成碳酸钙等，这些对本节内容的学习有十分重要的基础作用，可以引导学生从回忆自己熟悉的知识开始，尝试将这些知识迁移到新内容的学习中去，并对出现差异的知识内容进行认知重建，在学生思维中既能组成合理的知识结构，也能养成学生先演绎推测再逐步检验的科学思维方式。同时，学生对碳酸钠的俗名和侯氏制碱法都有初步的了解，却没有深入理解过俗名的来源，没有实际了解过侯氏制碱法的原理，本节课可以安排学生从化学的视角更深入的认识这些具有人文魅力的化学知识，让学生懂得化学、热爱化学。2 教学目标知识与技能：掌握碳酸钠的性质，理解碳酸钠和碳酸氢钠的性质差异，了解侯氏制碱法基本原理。过程与方法：通过实验探究掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质，使学生实验设计过程中懂得如何控制相关变量得出科学的实验结果；通过旧知识引导新知识的学习，引导学生构建物质转化的知识网络，培养学生对比、分析和总结的能力。情感态度价值观：通过引导学生从化学的角度了解人文知识，帮助学生体会从化学学科的视角上认识现象本质的乐趣；通过实验验证科学假设的教学过程，帮助学生体会科学研究的严谨和得到成果的快乐。3 教学重难点学习Na2CO3和NaHCO3的性质是学生建立比较完整的元素化合物知识体系的必然要求，也是增强实验能力和逻辑分析能力的重要途径。所以我认为，本节内容的教学重点就是研究碳酸钠和碳酸氢钠性质的差异。通过先鼓励学生假设、再引导学生设计实验和分析实验结果的方法研究性质差异，教给学生科学实验的基本方法。本节的教学难点是侯氏制碱法的化学原理。当学习了Na2CO3和NaHCO3的性质后，学生具备了理解侯氏制碱法的知识基础，可是学生不容易理解侯氏制碱法为何能让碳酸氢钠这样一种可溶于水的盐以沉淀的形式析出来。学生总觉得化工生产复杂、难懂、高耗能、高污染。要想突破这个难点，可以提供各种盐的溶解度数据帮助学生理解沉淀产生的根本原因、用创新的简单的实验模拟工业原理、引导学生发现操作过程的绿色思想帮助其认识工业设计的精妙。4 教学流程图 本节课通过4个问题、5个活动引领学生思考，帮助学生在理解知识的同时，掌握科学研究的方法。5 教学过程导入 猜一猜：这是什么？教师：这白色晶体一块，流行在八十年代；属于正盐却叫碱，能蒸包子洗碗筷；厨师如今还使用，家庭当中已替代。学生：碳酸钠教师：很好，准确的说，这就是碳酸钠的晶体！有谁知道它的化学式？学生：Na2CO310 H2O过渡：它有着怎样的性质？为何被用来蒸包子洗碗筷，甚至在没有洗发精的时代还被用来洗头？今天，就让我们一起来走进碳酸钠的世界。活动1 尝试写乳酸与碳酸钠的反应方程式，思考蒸包子使用碳酸钠的两方面原因。学生：2C3H6O3+Na2CO3=2C3H5O3Na+H2O+CO2 原因是中和发酵产生的酸，改善口感，并通过产生气体蓬松口感。展示图片，提出矛盾：苏打饼干的配料表中有没有苏打？人们为什么常常将苏打和小苏打的名称混用？他们在性质上是否完全一样呢？（设计意图：初中曾介绍过碳酸钠和碳酸氢钠是性质相似的盐，生活中也经常出现标的是苏打加的却是小苏打的情况，通过这样的情境引发学生的认知冲突，促使其更努力地思考二者的区别和联系。）活动2 探索碳酸钠和碳酸氢钠溶液的性质差异活动步骤一理论分析提问：思考碳酸钠和碳酸氢钠在组成上有什么差异？学生：二者的阴离子不同。活动步骤二实验设计学生根据提供的仪器和药品设计两个实验，对比Na2CO3和NaHCO3溶液的碱性，以及Na2CO3和NaHCO3溶液与酸反应产生气体的速率。教师展示学生设计的实验方案和具体操作，加以点评。点出“同浓度”、“同时”等关键词，引发学生控制实验变量的意识。（设计意图：比较pH和比较反应速率，浓度是一个重要的变量，强调对变量的控制，使实验原理更具科学性。学生在初中学习中缺乏定量的科学研究思路，要注意引导学生逐渐习惯科学地设计实验。）活动步骤三实验总结学生通过实验，得出结论：同浓度溶液，pH（碳酸钠） pH（碳酸氢钠），与酸反应生成气体的速率，v（碳酸氢钠） v（碳酸钠）。过渡：通过该实验，我们不但了解了碳酸钠和碳酸氢钠在性质上的差异，也为鉴别同浓度的两溶液提供了实验思路。活动3 探索碳酸钠和碳酸氢钠固体的性质差异提问：现有两瓶失去标签的固体样品，分别是碳酸钠固体和碳酸氢钠固体，如何鉴别两者？活动步骤一追问学生：取固体溶于水，测定pH。教师：这个方法引用了我们刚才我们所学的性质，需要控制变量做的更具有科学性些吗？学生：可以配制同浓度的两溶液进行测定。教师：如何配置同浓度的溶液，比如同时配制1L0.1mol/L的Na2CO3和NaHCO3溶液？学生：通过计算得到0.1mol/L的碳酸钠10.6g碳酸氢钠8.4g。教师：大家觉得这个方法行得通吗？学生：我们还不知道哪个固体是碳酸钠，哪个是碳酸氢钠，这样的方法行不通。教师：是的，不知道两个固体成份的情况下配制同浓度溶液是行不通的。我们不妨直接用固体进行鉴别。（设计意图：有思维过程的追问，帮助学生科学地选择实验方案。）活动步骤二实验设计提供知识背景：碳酸钙和碳酸氢钙的热稳定性差异。教师引导学生进行科学假设，并设计实验方案和具体操作。操作要点的点评时注意几个关键词：同温、同质量、同时。进一步巩固变量控制的意识。活动步骤三验证假设提问：装置图如右所示，是否可以验证对两种固体热稳定性的假设？学生：可以，内管放碳酸氢钠，外管放碳酸钠。提问：该装置控制了哪些变量？学生：同时加热、同质量固体，假设易分解的物质放在温度更低的内管。（设计意图：利用初中曾经学习过的碳酸钙的知识，带动新内容的学习，加强学生对实验装置和实验方案设计的分析能力。）活动4 探索物质之间的转化关系和定量关系过渡：二者在性质上存在相似性和差异性，这是由他们的组成决定的。让我们来观察他们的组成有什么相似和差别之处。提问：碳酸钠和碳酸氢钠可以由同样的酸、碱反应得到，是什么酸、什么碱？反应比例有什么不同？学生：碳酸、氢氧化钠，比例为1:2和1:1H2CO3+2NaOH=Na2CO3+2H2OH2CO3+NaOH= NaHCO3+H2O提问：两种盐之间的转化也可以通过补加酸碱的方式实现，你能写出对应反应吗？学生：Na2CO3+ CO2+H2O=2NaHCO3 Na2CO3+HCl= NaCl+ NaHCO3NaHCO3+ NaOH= Na2CO3+ H2O教师：请学生尽量多的写出物质之间的转化关系，构建知识网络。展示学生的网络图，点评。（设计意图：通过从碳酸碳酸氢钠碳酸钠氢氧化钠的转化过程，体现了在不同pH条件下物质存在形式的变化。这是一条重要的学习思路，在日后学习铝和其他酸式盐的时候还会反复涉及。学好这一转化关系对于学生建立化学学科特有的知识联系很重要。）活动5 探索侯氏制碱法的基本原理教师：反应的原理都是“强酸制弱酸”，反应的基本原理是什么？学生：复分解反应生成沉淀的同时，产生氢氧化钠。过渡：NH4HCO3和 NaCl能发生复分解反应吗？学生：不能，没有沉淀、气体或水生成，不具备发生复分解反应的条件。教师提供10时几种盐的溶解度数据：盐NaClNH4ClNa2CO3NaHCO3NH4HCO3溶解度35.833.312.58.115.8提问：碳酸氢铵和氯化钠的饱和溶液混合会有什么现象？学生：溶液变浑浊。学生实验 取一支干燥的试管，倒入约2mL饱和NH4HCO3 、 2mL饱和NaCl溶液，另一支试管加入4mL蒸馏水做对比。观察实验现象。实验现象：无浑浊出现。教师：为什么没有出现预想的现象？这就好像是浴室里充满了水汽却没有下雨的道理一样，有时溶液虽然过饱和了，却不一定立刻出现浑浊的现象。让我们来帮帮过饱和溶液！老师提供一个简单有效的方法，用玻璃棒摩擦试管壁。学生：出现浑浊了！过渡：这其实就是侯氏制碱法原理中重要的一步。不过工业上为了能够连续生产，降低成本，将合成氨工业与纯碱制造联合生产，用生产好的氨气通入饱和食盐水中，再通入足量的二氧化碳，起到和饱和碳酸氢铵类似的作用，生成碳酸氢钠。（设计意图：通过对实验的创新改进，将侯氏制碱法搬进课堂，简单易操作，让学生更容易理解侯氏制碱法的基本原理。）侯氏制碱法是中国工业史上的骄傲，这种方法的有点主要在于原料利用率高、成本低。你能在工业流程中找到体现这种优点的操作吗？ 学生：循环1和循环2都体现了对原料充分利用的思想。总结本课，同学们学习了碳酸钠的性质，掌握了碳酸钠与碳酸氢钠的辨识方法，并表现出了优秀的科学素养。希望大家能一直习惯用科学的思维方式对待科学、对待生活。最后让我们轻松一下，一起来鉴赏一张让设计者懊恼、收藏者兴奋、科学家气愤的错票！找找看，错在哪里？希望我们的同学将来不要闹这样的大笑话，我们要做科学素养与人文情怀兼备的人才！6 教学设计反思本教学设计中有这样几点值得关注：培养学生用正确的步骤开展研究：本节教学过程中教师先引导学生养成观察生活的习惯，从小细节上发现问题，再鼓励学生根据知识背景大胆地作出科学假设，帮助学生运用科学实验的方法检验自己的假设，最终学生得出自己的结论并阐述自己的观点。这是比教会学生知识点更为重要的培养目标。过程中尤其注意培养学生设计实验时对变量控制的意识。引导学生自觉建构知识体系：本课中活动4里通过分析“碳酸碳酸氢钠碳酸钠氢氧化钠”的转化过程，体现了在不同pH条件下物质存在形式的变化。这是一条重要的学习思路，在日后学习铝和其他酸式盐的时候还会反复涉及。学好这一转化关系对于学生建立化学学科特有的知识联系很重要。养成学生自我构建知识网络的习惯。将复杂的侯氏制碱法实验进行创新改进。原来在课堂上教师很难做侯氏制碱法的原理模拟实验，因为同时制备氨气和二氧化碳的装