基于证据推理视角下的钠的性质探究以“钠与硫酸铜反应”为例

1、基于证据推理视角下的钠的性质探究以“钠与硫酸铜反应”为例教学课题高中化学 人教版必修第一册 第二章第一节教学对象高一课型新授课教材分析本节内容选自人教版必修第一册第二章内容，钠是典型的活泼金属元素，在初中所介绍的铁等金属及金属活泼顺序表为知识生长点，让学生以学习钠与盐的反应。同时将第一章所学习的分类思想、离子反应、氧化还原反应融合到预测、分析钠的性质研究中，有助于帮助学生学会从物质类别角度认识物质及其变化。学情分析学生在初中初步接触了以铁为代表的金属研究方法、可以从金属活泼顺序入手思考金属与盐的反应；通过第一章的学习，学生能够从物质的分类角度知道金属钠单质具有金属光泽、可与盐、酸、氧气反应；学

2、生能够从氧化还原的角度去理论去判断预测物质反应的产物。设计理念本节教学内容就是基于证据推理来探究钠与盐反应，根据金属活动性提出钠可以置换铜可能的假设，通过分析钠与硫酸铜溶液能置换铜的探究推理加以证伪；建立基于实验事实的观点、结合金属活泼性和证据之间的逻辑关系分析；推理认识钠与盐反应的本质特征；进而建立证据推理认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。设计思路完善认知完善认知认知冲突得出结论，发现规律：去除水的干扰，钠从盐中置换出相对不活泼的金属实验验证：钠与硫酸铜固体反应实验验证：钠与水是否反应及产物的确定得出结论，发现规律：钠无法从盐溶液中置换出相对不活泼的金属提出假说：钠能

3、与无水的盐反应置换出金属应用验证：钠能否与硫酸铜溶液反应置换出铜单质？理论规律：金属与部分盐溶液反应（活泼金属置换不活泼金属）提出假设：钠与水优先发生了反应活动流程升华基于证据推理在科学探究中激发学生关注生活，用于探究。引导学生总结提出新疑问，引导猜想在探究中论证，让学生感受不同条件下结论不同，学会辩证的分析与推理引导学生根据推理分析归纳结合现象继续推理，培养推理能力。改进实验，激发学生创新意识引发认知冲突, 激发学生质疑、推理、分析、归纳总结的能力诱导, 欣赏实验想象美，体验宏观表现与引导学生推理，培养大胆探索能力，引起认知冲突，激发学生质疑、探究的能力吸引学生注意力，激发学习兴趣，并达到巩

4、固知识的目的设计意图教师活动学生活动学生回归本节课的探索之路，感悟科学探究的一般方法，回味化学反应之美。学生结合本节课所学，得出钠与盐反应的规律。学生根据现象，得出结论学生提供如何去除水干扰的实验方案学生总结，陈述观点，回答疑问，书写相关方程式学生观察实验现象，同时体会老师设计装置的优点在教师的引导下，学生从原子结构、氧化还原反应理论角度讨论分析，理论推测出气体为H2，并提出验证气体的实验装置的方案学生在教师的引导下，从元素组成，物质转化的角度讨论分析，提出理论推测，再通过动手做实验2：Na与H2O的反应，进行验证讨论推测，提出猜想及依据，并用实验1：Na与CuSO4溶液反应，进行验证猜想的“

5、真伪”参与游戏，回顾金属活泼顺序表及金属通性活动2活动1引入游戏检测巩固已学的相关金属的知识分析实验1现象，得出结论，提出疑问2：曾青得钠为什么化为Cu(OH)2沉淀？分析实验2现象，证实猜想，提出疑惑点：Na与H2O反应产生的气体成分是什么？教师总结学生设计方案，演示自己的设计装置，对比学生设计，阐述优缺点，演示实验3：H2的验证总结实验2、3，回归问题：曾青得钠为什么化为Cu(OH)2沉淀？提出问题3：除去水的干扰，曾青得钠，能否化为铜？教师演示Na与CuSO4固体反应回归问题1：曾青得钠，能否化为铜？活动3总结总结：透过化学之美，探寻科学真理简单复习，引出问题1：曾青得钠，能否化为铜？引

6、导学生推理大胆探索能力教学目标通过探究钠与盐溶液的反应，学习钠与水的反应，进而了解钠与盐反应的实质，并能够正确书写方程式；在研究钠与水反应及产物探究实验中，能够依据研究目的分析预测结论，并初步学会设计实验探究，形成证据推理意识，培养实验探究、创新的良好品质；通过实验，感受化学的美。教学重点钠与水的反应、钠与盐反应的规律教学难点证据推理能力的构建教学方法讲授法、讨论法、演示法、探究法教具针筒、陶瓷勺子、烧杯等仪器钠金属、酚酞、洗洁精学具钠金属、酚酞、硫酸铜溶液、烧杯等仪器教学设计教学流程教学过程教师活动学生活动预设设计意图游戏回顾旧知同学们上课今天我们将学习一种与众不同的金属钠金属，在上课之前，

7、我们先来做个游戏检测一下大家对以往知识的掌握程度。游戏规则：在这个小游戏中，需要两位同学分别站立在屏幕左右两边，点选消除游戏中出现的正确选项，进而得分现在我们来看看两位同学作答情况学生上台做游戏吸引学生注意力，激发学习兴趣探究活动1曾青得钠，能够化为铜？提出问题(快速点评结果)这个游戏主要考察的是我们初中所学的金属的活泼顺序表和金属的通性金属还易与部分盐溶液反应进行置换，也是我们冶炼金属的一种常见的手段。那早在西汉时期，古人就已经总结出了:曾青得铁，则化为铜的规律，曾青指的就是硫酸铜，从我们现代化学人的视角来看，其原理就是金属间的置换，将铁投入硫酸铜溶液中，用活泼的铁置换出相对不活泼的铜。根据

8、金属活泼顺序表，我们可以知道，咱们今天的主角钠远比铁铜更为活泼，那么曾青得钠，能否化为铜呢？引导回顾旧知猜想大家先推测一下，能不能化为铜？请根据一定的依据，提出你的猜想。下面请这位同学阐述你的猜想及依据。学生讨论猜想引导学生推理实验验证到底哪一种猜想才是正确的呢？马克思曾经说过，实践是检验真理的唯一标准，我们只需要将钠投入到硫酸铜溶液中，一试便知真伪。下面请同学开展实验验证刚才的猜想是否正确？学生实验实验操作、注意事项的强调（2min）实验现象请这位同学分享你所看到的现象培养动手劳动能力，大胆探索能力分析现象印证猜想得出结论根据实验验证，说明曾青得钠，得到的是氢氧化铜沉淀，无法得到铜单质，因此

9、没有遵循活泼金属置换不活泼金属的规律，这也证实了刚才的猜想1是不恰当的。探究活动2钠与硫酸铜溶液反应为什么得到氢氧化铜？探究活动2钠与硫酸铜溶液反应为什么得到氢氧化铜？提出新问题那为什么钠和硫酸铜溶液反应得到的是氢氧化铜沉淀，得不到铜呢？引发认知冲突解析问题硫酸铜是如何转化成氢氧化铜的？请大家从元素组成，物质转化的角度分析，进行小组讨论，并且请选择一个小组代表发言陈述你们的观点。你是如何想到钠与水发生了反应，导致CuSO4转化成了Cu(OH)2的？需要OH-,水无法直接提供大量的OH-,说明钠与水反应产生了OH-钠与水发生了反应激发学生质疑、推理、分析、归纳总结的能力实验验证到底是不是如此呢？

10、我们依旧可以用实验来验证，那么如何设计实验验证钠是否与水反应了反应？又如何判断有NaOH生成？ 【NaOH的验证】直接将硫酸铜溶液换成水， 选择酚酞作为指示剂，进行验证是否有碱的生成。接下来的时间就交给大家自行按照我们PPT上的步骤进行实验操作，注意取钠时提醒各位同学从以下5个方面观察实验现象，并且根据这个5个方面完成书上34页的实验报告填写完整。下面给各位3分半的时间，开始实验。4min倒计时时间到。请大家将实验仪器整理放好回仪器盒中。拍照上传学生答案分析讲解。浮、熔、游、响、红（分析解释每个现象）（分析到“熔”）（学生无法理解 熔 ）（先用加热钠时钠变成小球的图片进行引导，再播放热成像视频

11、）下面我们通过一个视频来感受一下钠与水反应的热量变化情况，这是一个热成像视频，视频中有颜色的地方就代表热量，颜色越明亮，热量越高。 这个视频也说明了钠与水反应放出了热量（大家再想想为什么钠会变成一个液态的小球？）（Na熔点低 ，反应又放热，想想为什么出现火光？）（分析红）确实有碱生成， 诱导运用推理来认识反应的本质，学会尊重实验事实，尊重科学。欣赏实验想象美，体验宏观表现与微观分析结合的美通过刚才的实验，我们可以证实钠确实与水发生了反应，并且生成了碱，同时还可以生成一种气体。那么为什么钠能与水反应？生成的气体又是什么物质？请大家接着从微观原子结构和氧化还原反应的特征去分析，下面给大家半分钟时间

12、进行小组讨论。【理论推测H2】结构解释钠的活泼，容易失去最外层的1个电子，具有较强的还原性，化合价容易升高。根据氧化还原反应的原理，化合价角度推测出应当有氢气生成学生讨论结合现象继续推理，培养推理能力【氢气的验证】通过理论分析，钠与水反应产生的气体为氢气，那我们又如何进行实验操作验证氢气的存在呢？首先大家回想一下，氢气应当如何验证？验证之前，还得选择装置进行收集。如何收集？（学生简述自己设计的实验装置）【投屏演示针筒实验】演示针筒实验，比较学生的方案说明针筒实验的优点学生提供验证方法装置设计思路改进实验，激发学生创新意识【Na与水反应的方程式书写】通过以上实验，确定了钠与水确实会反应，而且会产

13、生NaOH和H2，请大家写出对应的离子方程式板书 1.与水反应:2Na + 2H2O = 2NaOH + H2离方：2Na + 2H2O = 2Na+2OH- + H2学生书写印证猜想得出结论通过两组实验的探究，证实了我们在进行实验之前的理论分析是正确的。下面回到刚才的问题，请大家现在结和实验验证现象再此解释说明为什么硫酸铜溶液与钠反应得到的是氢氧化铜，而不是铜单质？【得出结论】解释钠与硫酸铜溶液反应现象请同学们用化学方程式表示该过程.板书 （2）结论2Na + 2H2O = 2NaOH + H22NaOH +CuSO4 = Cu(OH)2+Na2SO4总：2Na + 2H2O+CuSO4 =

14、 Cu(OH)2+Na2SO4+ H2钠先与水反应生成了氢氧化钠和氢气，生成的氢氧化钠再与硫酸铜反应生成了氢氧化铜沉淀引导学生根据推理分析归纳探究3没有水时，钠能否置换出铜？提出问题钠与硫酸铜溶液反应，无法置换出铜，是因为有水的存在，钠先于水发生了反应。那么如果没有水的话，钠能否与硫酸铜反应置换铜呢？引起新的质疑猜想学生猜想那同学们想想如何去除水的干扰，选取什么试剂进行实验验证？ 可以、不可以实验验证（勺子实验）投屏搭建好装置，从试剂瓶中用镊子取出钠，再取一部分无水硫酸铜覆盖住钠，常温下，两者无法反应，我们再点燃酒精灯，探究一下加热能否促进两者反应？(实验中引导)大家有注意到我们用的实验发生装

15、置是一个吃饭的勺子，是因为它的材质，导热快能够耐一千多摄氏度的高温，如果反应生成了铜，铜的熔点有一千多，所以如果仪器不耐高温的话，熔化的铜极有可能会烧穿仪器。这个反应发生的会比较迅速，持续时间也很短暂，所以大家注意看这个中心点）大家可以观察到一阵剧烈反应之后，勺子上有少量红色物质生成，理论推测红色物质应当是铜请大家用化学方程式表示该过程板书2.与盐反应（2）与CuSO4固体反应：引导猜想在探究中论证，让学生感受不同条件下结论不同，学会辩证的分析与推理印证猜想得出结论所以当没有水的干扰，活泼金属钠能不能置换出铜单质呢？通过实验我们又一次证实了刚才的猜想可以置换分析得出结论总结钠与盐反应规律通过今

16、天实验活动，现在老师再次问大家：曾青得钠，能否化为铜呢？关键在于硫酸铜的体系。钠金属与盐反应时，一定要看是否为水溶液体系，如果为盐溶液，则无法置换金属，会优先与水反应。如果未非水体系，比如无水固体或熔融状态。就可以与盐反应遵守活泼金属置换不活泼金属的规律。可以、不可以引导学生总结小结今天我们沿着“提出问题，猜想假设，通过实验，验证猜想是否正确从而得出结论”的科学探究之法，敏锐的抓住氢氧化铜沉淀的现象的出现，进行不断探索，刨根到底，从而揭开了钠与硫酸铜反应的真实面目。升华基于证据推理在科学探究中激发学生关注生活，用于探究。同时我们也切身感受到了化学物质间因体系不同、反应不同而产生的美。化学就是一门变化之学、而这些千变万化，不仅产生了各种美的现象，同时有隐藏了许多的“科学真理”，在未来的科学探究中，正需要你们心怀科学探究精神，用你们敏锐的双眼，透过化学之美，探寻科学真理。板书设计1.Na与CuSO4溶液反应：Cu(OH)2沉淀（1）深度辨析: CuSO4Cu(OH)2 需要OH, H2O OHNa可与H2O反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2离子方程式：2Na + 2H2O = 2Na+2OH- + H2（2）结论：2Na + 2H2O = 2NaOH + H22NaOH +CuSO4 = Cu(OH)2+Na2SO4