九年级化学 实验探究：盐酸中使紫色石蕊变红的粒子身份确认 导学案

九年级化学实验探究：盐酸中使紫色石蕊变红的粒子身份确认导学案

一、课标分析与教材解读

【基础·定位】本实验位于九年级全一册（科粤版）酸与碱章节，是学生首次系统接触微观粒子行为与宏观现象联系的关键节点。课程标准对此部分的要求从单纯的“知道酸能使石蕊变红”提升为“通过实验探究，初步认识酸溶液中使石蕊变红的粒子”，体现了从宏观辨识到微观探析的化学学科核心素养培育要求。

【重要·价值】教材中该实验通常以盐酸为例进行探究。其深层教学价值不仅在于得出“H+使石蕊变红”的结论，更在于引导学生建立“控制变量”和“对比实验”的科学探究思想。通过设计实验方案，对比盐酸（HCl）、水（H2O）、氯化钠溶液（NaCl）等不同体系对石蕊试剂的影响，使学生能够剥离出干扰因素，直击核心反应本质。

【难点·剖析】本实验的教学难点在于学生对于“离子”概念的初步接触和抽象理解。学生容易混淆宏观物质（盐酸）与微观粒子（H+、Cl-、H2O）的关系。如何设计一套逻辑清晰、层层递进的实验方案，帮助学生跨越从“盐酸能使石蕊变红”到“是盐酸中的H+使石蕊变红”这一思维鸿沟，是教学设计成功与否的关键。

二、学情分析

【基础·起点】九年级学生具备初步的实验操作技能（如滴管使用、溶液取用），并对酸的通性有浅层了解（尝起来酸、能与金属反应等）。但对于“电解质电离”和“溶液中存在自由移动的离子”这一微观概念尚处于模糊认知阶段。

【难点·预判】学生普遍存在的前概念是“盐酸能使石蕊变红”，容易笼统地认为这是盐酸整体的性质，而难以进行粒子层面的归因。在实验设计上，学生初次面对“如何证明是哪种粒子起作用”的问题时，往往缺乏系统性的控制变量思想，容易提出无效或逻辑不严密的实验方案。

【高频考点·对接】此探究过程是中考实验探究题的常见素材。考察点不仅在于最终结论，更在于探究过程的逻辑性（为什么要做对照实验？为什么选用氯化钠溶液？）、实验方案的完善（如何排除水的干扰？如何排除氯离子的干扰？）以及对异常现象的分析（如石蕊试剂本身是否含有杂质？）。

三、教学目标设计

（一）核心素养导向目标

1.宏观辨识与微观探析：通过实验现象，能从宏观（溶液变色）进入微观（特定粒子作用），理解物质的性质与其微观结构的关系。

2.变化观念与平衡思想：认识到溶液中粒子不是孤立存在的，而是相互联系、共同影响体系的性质。

3.证据推理与模型认知：基于实验现象（证据），通过对比分析，推理出使石蕊变红的粒子，初步建立“探明粒子作用”的认知模型。

4.科学探究与创新意识：经历“提出问题—猜想假设—设计方案—进行实验—收集证据—解释结论—反思交流”的完整探究过程，发展控制变量和设计对比实验的能力。

5.科学精神与社会责任：养成严谨求实的科学态度，不主观臆断，用实验事实说话。

（二）具体目标

1.【基础】学生能复述紫色石蕊溶液在酸性、中性、碱性溶液中的变色规律。

2.【重要】学生能说出盐酸溶液中存在的三种主要粒子（H2O、H+、Cl-）。

3.【核心】学生能设计对比实验，分别验证水分子、氯离子能否使石蕊变红，并最终确认氢离子是使紫色石蕊变红的本质原因。

4.【拓展】学生能运用本实验的探究思路，尝试解释其他酸（如稀硫酸）也能使石蕊变红的原因。

四、教学重难点

（一）教学重点

1.通过对比实验，探究盐酸中使紫色石蕊变红的粒子。

2.初步学习运用控制变量法设计实验方案。

（二）教学难点

1.从微观粒子层面分析宏观实验现象，建立微观与宏观的联系。

2.实验方案中对照组的设置意图与逻辑推理过程。

五、教学方法与准备

（一）教学方法

启发式教学、小组合作探究法、实验-归纳法、问题驱动法。

（二）教学准备

1.【教师准备】多媒体课件（展示微观粒子示意图）、实验探究报告模板。

2.【实验准备】（每四人小组一套）

试剂：稀盐酸（浓度不宜过高，如0.1mol/L）、蒸馏水、氯化钠溶液（浓度与稀盐酸相近）、紫色石蕊试液、酒精灯、试管夹、火柴。

仪器：小试管（5-6支）、试管架、滴管、玻璃棒、表面皿、废液缸。

六、教学实施过程（核心环节）

（一）激趣导入，提出问题

【教师活动】展示两瓶无色溶液，一瓶是蒸馏水，一瓶是稀盐酸。提问学生：“如何用最简单的方法区分它们？”（学生：用紫色石蕊试液）。请一位学生上台演示：分别向两瓶溶液中滴加紫色石蕊试液，引导学生观察现象——蒸馏水不变色，稀盐酸变红。

【教师追问】稀盐酸能使紫色石蕊变红。那么，盐酸是由什么组成的？其中存在哪些粒子？请大家写出盐酸的化学式，并思考其在水中的存在形式。（引导学生回答：HCl在水中会解离成H+和Cl-，再加上大量的H2O分子。所以盐酸溶液中存在H2O、H+、Cl-三种主要粒子。）

【核心问题驱动】现在，一个关键的科学问题摆在我们面前：在这三种粒子中，究竟是哪一种粒子，具有使紫色石蕊试液变红色的“本领”呢？今天，我们就化身科学侦探，通过实验来探究盐酸中哪种粒子使紫色石蕊溶液变红色。

【设计意图】从学生熟悉的鉴别实验入手，自然引出核心问题，将宏观现象与微观组成建立第一层联系，激发学生的探究欲望。

（二）组内讨论，猜想假设

【教师引导】面对“H2O、H+、Cl-谁才是‘真凶’”这个问题，请各小组根据已有知识，提出你们的猜想，并简单说明理由。

【小组活动】学生热烈讨论。

猜想一：可能是H2O。因为水是溶剂，可能具有某种潜在性质。（教师引导反驳：但蒸馏水不能使石蕊变红，所以水分子嫌疑基本排除。）

猜想二：可能是Cl-。因为氯元素是非金属，可能具有酸性。

猜想三：可能是H+。因为所有的酸都有H+，而且酸都有酸性。

【教师总结并明确方向】很好，大家基于直觉和已有知识提出了猜想。根据蒸馏水不能使石蕊变红的客观事实，我们可以首先排除水分子的嫌疑。现在，问题聚焦在H+和Cl-身上。接下来，我们的任务就是设计实验，分别验证这两种粒子是否具有使石蕊变红的能力。

【设计意图】培养学生的猜想与假设能力，并通过小组讨论初步暴露学生的前概念，教师进行引导性排除，缩小探究范围，使后续实验更具针对性。

（三）方案设计，思维建模（核心环节1）

【教师布置任务】我们的任务是“验证Cl-能否使石蕊变红”以及“验证H+能否使石蕊变红”。请各小组设计实验方案。设计时要思考：为了单独验证某一种粒子的作用，我们该如何排除其他粒子的干扰？这就是【重要·科学方法】——控制变量法。

【小组合作，设计实验】学生围绕“如何获得只含有Cl-而不含H+的溶液？”和“如何获得只含有H+而不含Cl-的溶液？”这两个问题展开头脑风暴。

【教师巡视，引导点拨】

针对Cl-的验证：

师：要验证Cl-的作用，我们需要一种溶液，其中只含有Cl-，不能有H+。大家想想，我们学过的什么物质可以提供Cl-，但溶液本身不是酸性的？（引导：盐类，比如我们生活常见的食盐——氯化钠。）

生：用氯化钠溶液！氯化钠在水中解离成Na+和Cl-，有Cl-，但没有H+。

师：非常棒！氯化钠溶液是中性的，不能使石蕊变红。如果我们向氯化钠溶液中滴加石蕊，它不变红，就证明了Cl-不能使石蕊变红。

针对H+的验证：

师：要验证H+的作用，我们需要一种溶液，其中只含有H+，不能有Cl-。这能做到吗？（学生陷入沉思）

师：（提示）盐酸中除了H+，还有Cl-。我们要去掉Cl-，只保留H+。有没有这样一种酸，它不含氯元素？（引导学生回顾常见的酸）

生：稀硫酸！硫酸是H2SO4，它也能解离出H+和SO42-。SO42-和Cl-是不同的离子。

师：太聪明了！我们可以用稀硫酸来代替盐酸，它含有H+，但不含Cl-。如果稀硫酸也能使石蕊变红，就证明了使石蕊变红的是H+，而不是Cl-。因为如果Cl-是原因，那么不含Cl-的稀硫酸就不应该使石蕊变红。

【设计方案汇总与优化】

经过讨论，形成最终的【核心实验方案】：

1.验证H2O的作用：向蒸馏水中滴加紫色石蕊试液。（对照组A）

2.验证Cl-的作用：向氯化钠溶液中滴加紫色石蕊试液。（对照组B）

3.验证H+的作用：向稀硫酸溶液中滴加紫色石蕊试液。（实验组C）

并与原实验（稀盐酸使石蕊变红）形成完整的证据链。

【设计意图】此环节是本课的灵魂。通过层层递进的追问和引导，让学生亲身经历方案设计的艰辛与乐趣，深刻理解“对照实验”和“控制变量”的精髓，从被动接受知识转变为主动构建知识。

（四）动手实验，收集证据

【教师强调】实验前，请各小组明确分工（操作员、观察员、记录员）。【重要·操作规范】注意滴管的使用，不能混用，防止污染试剂。取用液体时，标签朝向手心，瓶塞倒放。观察颜色变化时，以白色为背景对比观察更明显。

【学生分组实验】学生按照设计好的方案进行实验操作，观察并记录现象。

组1：在盛有2mL蒸馏水的试管中，滴加2-3滴紫色石蕊试液，振荡。现象：不变色，仍为紫色。

组2：在盛有2mL氯化钠溶液的试管中，滴加2-3滴紫色石蕊试液，振荡。现象：不变色，仍为紫色。

组3：在盛有2mL稀硫酸的试管中，滴加2-3滴紫色石蕊试液，振荡。现象：溶液由紫色变为红色。

组4：重温稀盐酸使石蕊变红的实验，作为现象参照。

【教师巡视指导】及时纠正学生不规范操作，提醒学生仔细观察，并将现象如实记录在实验报告上。关注各组实验是否顺利，有无异常（如个别组氯化钠溶液未配好导致结果偏差，及时引导分析原因）。

【设计意图】将设计付诸实践，让学生在动手操作中获取第一手资料，培养严谨求实的科学态度和实验技能。

（五）证据分析，得出结论

【教师引导】现在，我们有了一手的实验数据。请各小组整理现象，进行分析推理，并派代表发言。

【小组汇报与交流】

组1：我们观察到，蒸馏水和氯化钠溶液都不能使石蕊变色，这说明水分子和氯离子都没有使石蕊变红的能力。

组2：我们观察到稀硫酸能使石蕊变红，稀盐酸（已知）也能使石蕊变红。稀硫酸中不含氯离子，但含有氢离子。稀盐酸和稀硫酸的共同点是都含有氢离子。

【全班归纳，得出结论】

教师引导学生总结：

现象1：蒸馏水（只有H2O）→不变红→排除H2O。

现象2：NaCl溶液（有Na+和Cl-，无H+）→不变红→排除Cl-。

现象3：稀H2SO4（有H+和SO42-，无Cl-）→变红。

现象4：稀HCl（有H+和Cl-）→变红。

综合分析：现象3和现象4的共同点是都含有H+，且都使石蕊变红。现象1和现象2的共同点是都不含H+，且都不使石蕊变红。

【最终结论】盐酸中使紫色石蕊溶液变红色的粒子是氢离子（H+）。

【教师板书】酸具有相似化学性质的原因：不同的酸溶液中都含有H+。

【设计意图】通过对比现象、归纳共性、去伪存真，培养学生基于证据进行逻辑推理的能力。最终结论的得出水到渠成，深刻揭示了酸的共性的微观本质。

（六）反思评价，深化理解

【问题驱动反思】

1.【高频考点·思辨】我们的实验设计中，为什么选用氯化钠溶液来验证Cl-的作用？能否用氯化钙溶液代替？为什么？（引导学生回答：只要提供Cl-且不含H+的盐溶液都可以，但要注意阳离子不能对石蕊有影响，事实证明Na+、Ca2+等均不影响，所以可以。此问题考察对控制变量本质的理解，即只关注Cl-，其他离子只要不干扰实验即可。）

2.【难点突破·精进】如果我们没有稀硫酸，只有稀盐酸，我们还能设计实验来证明是H+起作用而不是Cl-吗？（开放性思考题，激发高阶思维。提示：能否将盐酸中的Cl-除去？或者能否将H+中和掉再检验？引导思考中和反应的逆运用。例如，可以向滴有石蕊的盐酸中逐滴加入氢氧化钠溶液，观察红色褪去，证明H+被消耗后红色消失，也从反面证明了是H+的作用。）

3.【微观可视化】教师通过动画或模型展示盐酸和硫酸在水中的解离过程，强化H+的存在，并解释H+与石蕊分子结合使其结构改变而变色的微观机理（适度拓展，不作深究）。

【设计意图】通过对实验方案的进一步追问和变式思考，帮助学生跳出具体实验，上升到方法论层面。同时，引入反证法和微观动画，多维度巩固对核心概念的理解，实现难点突破。

（七）迁移应用，拓展视野

【情境迁移】现在大家知道了是H+使石蕊变红。那么，老师这里有另外几种酸溶液：醋酸（CH3COOH）、硝酸（HNO3）。你们预测它们能使紫色石蕊变红吗？为什么？（学生：能，因为它们也含有H+。）

【生活链接】展示柠檬、食醋、碳酸饮料的图片。请学生解释为什么这些物质尝起来是酸的，而且能使紫色石蕊试纸变红？

【跨学科视野】联系生物学科，人体胃液中含有盐酸帮助消化，如果胃酸过多会引起胃痛，医生会建议服用含氢氧化铝（碱性物质）的药物，这其中的原理是什么？（中和多余的H+。）

【设计意图】实现知识的迁移应用，解释生活和跨学科问题，让学生体会到化学知识的价值，拓宽科学视野。

七、板书设计

九年级化学实验探究：盐酸中使紫色石蕊变红的粒子身份确认导学案

一、提出问题

盐酸（H+、Cl-、H2O）中，哪种粒子使紫色石蕊变红？

二、猜想与假设

可能是H2O、H+、Cl-。（排除H2O：蒸馏水不变红）

三、实验方案（控制变量法）

1.验证Cl-：选择NaCl溶液（含Cl-，无H+）→现象：不变色→Cl-不能。

2.验证H+：选择稀H2SO4（含H+，无Cl-）→现象：变红色→H+能。

（对照：稀HCl变红色）

四、结论

盐酸中使紫色石蕊变红的粒子是氢离子（H+）。

→酸的共性：酸溶液中都含有H+。

八、教学评价设计

（一）过程性评价

1.【基础】能否正确进行石蕊试液的滴加和振荡操作。（观察记录）

2.【重要】能否在小组讨论中提出有价值的猜想或实验设计思路。（课堂观察）

3.【核心】能否准确解释实验设计中选用氯化钠溶液和稀硫酸的目的。（提问反馈）

4.【难点】能否根据实验现象，完整、逻辑清晰地推理出最终结论。（小组汇报表现）

（二）量化评价（课后练习）

1.【基础】紫色石蕊溶液遇酸变_色，遇中性溶液变_色。

2.【重要】某同学为了证明盐酸中的H+能使石蕊变红，他设计了如下实验：向一烧杯中加入NaCl溶液，滴加石蕊，不变色；再向该烧杯中滴加稀盐酸，溶液变红。该实验设计是否严密？为什么？应如何改进？

3.【高频考点】下列物质中，不能使紫色石蕊溶液变红的是（）

A.稀硫酸B.蒸馏水C.食醋D.盐酸

4.【难点·拓展】请你设计一个简单的实验，证明稀硝酸（含H+和NO3-）使石蕊变红的原因也是H+在起作用。

九、教学反思与预设

（一）成功标准预设

本课的成功关键在于学生能否在思维上经历一次“科学探究之旅”。如果大部分学生能够从“只知道盐酸能使石蕊变红”跃迁到“能用控制变量法设计实验，并从微观粒子层面解释原因”，则教学目标达成度高。课堂上学生激烈的争论和严谨的思维交锋，是比结论本身更宝贵的成果。

（二）可能遇到的问题及应对策