“未知溶液的离子鉴别”教学设计

曾瑶

摘要：以“未知溶液的离子鉴别”为例，探讨如何通过“从做中学”的实验探究手段构建及巩固《化学1》中的核心观念“微粒观”和“分类观”。通过设计半开放式实验，引导学生在自主探究中构建核心观念，并发展自己的能力，使学生真正成为学习的主体。

关键词：微粒观；分类观；离子鉴别；半开放式实验

文章编号：1008-0546（2017）04-0070-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.024

一、指导思想与理论依据

杜威的“从做中学”的教学理论，提供了一种构建化学核心观念的方法。“从做中学”也就是“从活动中学”“从经验中学”，它使得知识的获得与活动联系了起来，学习者能从那些真正有教育意义和有兴趣的活动中学习，从而有助于学习者的成长和发展。

在化学学科中，这种活动就是实验探究，因此“从做中学”就是“从实验中学”，以实验探究的方式来构建和落实核心观念。本课就是以实验“未知溶液的离子鉴别”为载体，通过实验探究来构建和落实“分类观”和“微粒观”。在本实验探究中，首先由教师提出问题“如何鉴别未知溶液中的阴阳离子”并提供试剂，学生明确问题并设计方案，接着通过共同讨论进一步改进和优化实验方案，并通过动手实验来验证方案是否可行、是否能够解决问题，最后进行归纳总结，得到“未知溶液的离子鉴别”的一般规律。这就是著名的“从做中学”的五步教学法，让学生从半开放式实验中建立起“分类观”和“微粒观”。为了进一步巩固和落实这两个核心观念，本课最后设计了“未知固体的组成推断”的练习。通过这种“从做中学”的方式，教学不再是简单地注入知识，而是运用一种最有效的方法，引导学生在自主探究中构建核心观念，并发展自己的能力，使学生真正成为学习的主体。

二、教学内容及学生情况分析

授课内容为人教版《化学1》复习课“未知溶液的离子鉴别”，共2课时，授课时间安排在学习完必修1所有课程之后。

离子反应是整个高中阶段的一个非常重要的知识点，贯穿、延伸于中学化学元素化合物学习的始终。在人教版《化学1》中的第二章第二节引入离子反应，学生通过宏观反应现象开始认识“微粒”及其相互作用，从而建立起“微粒观”，有了离子的概念，并学会离子反应方程式的书写。在第三章和第四章金属和非金属化合物的学习中，学生了解常见阴阳离子的鉴别方法和具备相应的实验技能。然而由于高一学生接触离子反应的时间较短，没有形成系统的微粒观，不能从微粒的角度全面理解物质性质，不能从离子的角度看待问题、分析问题和解决问题。

本课作为必修1的复习课，在学生已建立的离子反应基础上，首先以“未知溶液的离子鉴别”为载体，以学生自主探究为手段，以任务为驱动，应用“分类观”和“微粒观”，解决未知溶液的离子鉴别的现实问题，帮助学生建立未知溶液的离子鉴别的一般程序和思路。第二部分则加大难度到“未知固体的组成推断”，进一步巩固并加深对“微粒观”和“分类观”的认识，从而在理解的基础上深化对离子的认识，提高学生解决问题的综合能力，引导学生有效进行整个高中阶段的化学学习，具有承前启后的作用。

三、教学目标

（1）知识与技能：了解溶液中常见阴阳离子的种类及鉴别方法；学会常见离子检验的实验技能。

（2）过程与方法：通过方案设计、实验验证和归纳总结的过程学习离子鉴别的基本思路；培养学生通过观察实验现象，判断溶液中离子是否存在的能力。

（3）情感态度与价值观：体会分类观在离子鉴别中的应用；体會实验是研究物质的重要方法；体会小组合作的学习方式在化学课程的重要意义，培养团队合作意识。

四、教学重难点

（1）教学重点：溶液中常见阴阳离子的鉴别方法，未知溶液的离子鉴别一般思路。

（2）教学难点：分类观在离子鉴别中的应用，未知固体分子式的推断。

五、教学过程

1. 整体思路设计（图1）

2. 教学活动的具体实施

（1）课前预习，布置任务

[任务1]PPT展示以下内容：

实验名称：未知溶液的离子鉴别

实验提供药品：一未知无色溶液25mL：含有两种阳离子和两种阴离子，溶液中离子浓度均大于0.1mol/L；（不考虑H+及OH-）。

稀溶液各25mL：HCl，H2SO4，HNO3，NaOH，Na2CO3，KSCN，AgNO3，BaCl2，pH试纸及实验室常见仪器。

实验设计中用流程图表示鉴别步骤。

实验完成目标：通过所提供试剂，将未知溶液的离子鉴别出来，并填在给定表格里。

已知：2Al3++3CO32-+3H2O[=]2Al（OH）3↓+3CO2↑

[学生]以小组为单位，自主讨论、设计实验方案，并于课前提交实验设计报告。

[设计意图] 学生已学习过常见金属及非金属的性质，可据此完成初步的实验方案设计。

（2）提出问题，引入新课

[引入]在上几周的课程中，我们已经学习了金属以及非金属的性质，而在水溶液中，这些金属以及非金属元素主要是以离子形式存在。为了检验是否掌握，现提供常见试剂和仪器，设计实验将溶液中的两种阴阳离子分别鉴别出来。

[设计意图]结合学生学过的金属与非金属性质和离子反应，提出一个实际问题，引入新课。

[任务2]这是某一组的实验设计方案，每组对照自己的设计，讨论一下这个实验设计的优点，并指出这个实验设计的错误。

[展示设计方案]PPT展示以下内容：

[学生]观察，思考，分组讨论，在方案上标记，总结，汇报。

[设计意图]以一个小组设计方案为例，引导学生找出方案的优点，存在的错误（现象结论不匹配，试剂滴加顺序错误，重要离子的遗漏等），得到一个初步可行的方案。

[学生]思考，小组讨论，回答问题。

[追问]提问取试剂时量的多少，反应容器选用试管还是烧杯。

[讲解]无明显现象也是一个重要的实验现象，从无明显现象虽然不能推断出溶液中含有什么离子，但有时候可以推测出一定不含某些离子。因此实验记录时，不能忽视对无明显现象的记录和分析。

[设计意图]强调对定性试管实验量的概念，以及对无明显现象的记录及分析。

（3）学生动手实验

[任务3]小组改进实验设计。

[学生]思考，分组讨论，完成实验设计的修改。

[教师]巡视，适当帮助学生进行方案修改。

[设计意图]根据讨论的结果，对本组方案进行改进，保证方案的可行性。巡视时重点留意实验设计较薄弱的小组，适当引导帮助修改方案。

[引导]实验是检验设计是否可行的唯一标准，下面我们就通过实验来验证一下。

[任务4]学生分组实验。

[学生]动手实验，记录实验现象，上传实验记录至在线文档，鉴别结果登记在黑板。

[教师]巡视学生实验，确保学生实验过程规范操作，督促及时做好实验记录。

[设计意图] 利用实验检验方案是否可行，观察NaOH从少量到过量的实验现象的异同，体会实验在化学学习中的作用。

[公布结果] 此无色溶液中存在的四种离子为Al3+、NH4+、SO42-和Cl-。

[引导]实验结果错误的小组，结合在线文档中的实验记录，引导学生分析错误原因。

[设计意图]根据实验结果总结小组完成情况，对鉴别结果出现错误的小组通过查看实验记录，引导学生自己分析出现错误的原因。

（4）总结离子鉴别思路

[引导] 现在我们来总结一下未知溶液的离子鉴别的思路。对未知溶液进行分析，从性质入手，可以分为哪两类？

[学生]物理性质和化学性质。

[提问]对于物理性质，可以观察溶液的颜色，判断出哪些离子的存在？

[学生]Fe3+，Fe2+ 和Cu2+。

[设计意图]引导学生对未知溶液进行分类，先从物理性质入手，通过颜色判断Fe3+，Fe2+ 和Cu2+ 的存在。

[引导]为了便于鉴别，可以把溶液中的离子分成两类，分别是什么？

[学生]阳离子和阴离子。

[设计意图]通过分类观，对溶液的离子进行阴阳离子分类后再逐一鉴别。

[引导]对于阳离子，第一步总是先把有特殊颜色反应的离子先鉴别出来。这种特殊的阳离子是什么？鉴别需要滴加的是？

[学生]Fe3+，用KSCN溶液鉴别。

[提问] 另外还有两种阳离子无法通过滴加试剂产生沉淀，但有一种特殊的方法来鉴别，这种方法是什么？

[学生]焰色反应来鉴别Na+和K+。

[讲解]对于其他阳离子，没有特殊的颜色反应，我们只能通过出现沉淀和气体的现象来鉴定。通常我们将滴加试剂分成酸、碱、盐三类，依次滴加，根据现象具体判断。

[提问]常见的酸有哪些？能鉴别出哪些离子？

[回答]可以用盐酸来鉴别Ag+，H2SO4来鉴别Ba2+。

[提问]常见的碱呢？滴加之后有可能出现什么现象？证明有哪些离子？

[学生]NaOH溶液，先产生白色沉淀后消失的是 Al3+，白色沉淀不消失的是Mg2+，白色沉淀迅速變成灰绿色，最后变成红褐色是Fe2+，加热后使湿润的石蕊（pH）试纸变蓝的是NH4+。

[讲解]鉴别Al3+注意滴加NaOH溶液从少量到过量；鉴别NH4+离子一定要加热，pH试纸需润湿。

[提问]还有一种常见的盐能很快鉴别一种常见的阳离子，这种盐和对应的阳离子是什么？

[学生]用Na2CO3溶液鉴别Ca2+。

[设计意图]通过分类观，将滴加试剂分为酸、碱、盐三类，再根据现象依次鉴别。

[提问]对于阴离子，常见的阴离子都有相应的试剂和对应的现象可以鉴别，比如Cl-，如何鉴别？

[学生]用HNO3酸化的AgNO3溶液可以鉴别Cl-。

[提问]最后，可以通过先加BaCl2溶液，再滴加稀盐酸将其他常见的阴离子都鉴别出来，可能出现哪些现象，说明有哪些离子存在？

[学生]先滴加BaCl2溶液再滴加稀盐酸，白色沉淀不消失的是SO42-，白色沉淀消失，产色无色气味的是CO32-，有刺激性气味的气体的是SO32-，有臭鸡蛋气味的是S2-。

[设计意图]常见阴离子种类较少，并基本可以通过对应的试剂一一鉴别，直接引导学生对常见的阴离子归纳，逐一进行鉴别。

[总结]未知溶液的离子鉴别是从溶液可能含有的离子出发，对离子进行分类，再选择相应的试剂根据实验现象来判断是否存在该离子。

（5）重新设计方案，加深理解

[任务5]根据未知溶液的离子鉴别思路，重新设计本实验的实验方案，并写出对应的实验现象，判断溶液中的阴阳离子。

[讲解]重新设计的实验方案只需要四步实验，依次滴加KSCN、NaOH溶液并加热、AgNO3溶液和稀硝酸、BaCl2溶液和稀盐酸，就可以将溶液中的四种离子鉴别出来，相比于学生最初的实验设计，思路清晰，方法简单。

[设计意图]让学生重新设计实验方案，对比最初的方案，体会刚总结的离子鉴别思路的简明高效。

[总结]未知溶液的离子鉴别，不是根据提供的试剂进行随机滴加，根据现象来判断离子种类；而是需要根据溶液中可能存在的离子先进行分类，并选择对应的试剂，根据现象来进行判断。

[设计意图]再次总结升华离子鉴别的思路，强调分类观的思想。

（6）巩固练习，提高拓展对未知固体的鉴别

[任务6]现有一浅绿色固体，为无机复盐。已知复盐是由两种金属离子（或铵根离子）和一种酸根离子构成的盐。请利用实验室常见试剂及仪器设计方案检验该无机复盐离子的组成。

[学生]小组讨论，设计方案。

[提示]对于固体，一定要先溶解成溶液再进行实验。

[设计意图]学生再次体会离子鉴定流程图的思路，巩固并提高难度。

[任务7]已知该复盐的摩尔质量为392 g/mol，含有6个结晶水，下图是某同学对该复盐进行检验的实验步骤及现象。请推测该复盐的化学式。

[学生]复盐化学式是（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O。

[设计意图]引入具体实例，再次让学生体会离子鉴别的流程。加大难度，将离子鉴别推广到固体化学式的测定，小结本课内容，及时巩固加深印象。

3. 板书设计

六、教学反思

1. “从做中学”落实核心观念

离子反应是人教版必修1中的经典内容，教学资源较多，然而大多教学设计存在的主要问题是强调离子反应的书写、条件等知识点，而忽略了让学生从离子这一微观角度来认识物质，用离子反应解决实际问题的能力的培养。在本教学设计中，以“未知溶液的离子鉴别”为载体，以半开放式实验探究为手段，以七个任务为驱动，激发学生的好奇心，促使学生主动进入分析问题和解决问题的活动中。学生从课前主要关注单纯物质的性质，到设计最初方案时开始关注离子的性质，通过实验探究经历离子鉴别的过程，最终巩固总结，能够从“分类观”和“微粒观”的角度理解未知溶液的离子种类并掌握离子鉴别的一般流程，从而对物质的认识从感性上升为理性。

2.“从做中学”学生收获颇丰

课后调查问卷表明学生“从做中学”收获很大，完成了本课的三维目标。学生写到“通过实验设计时锻炼了分析问题的能力，通过实验操作复习和掌握很多离子的性质，帮助记住很多离子反应方程式。”“分析能力变强，考虑问题更全面。”“学习了分类的方法对未知溶液进行鉴别，相比课前自己设计的方案中胡乱滴加试剂，更有逻辑更高效率。”

通过“从做中学”这种自主探究的方式，激发学生的学习兴趣，让学生真正成为学习的主体，整个教学中通过“做”的过程，促进“思”的升华，最终完成对“学”的积累，达到巩固落实“分类观”和“微粒观”的目的，培养学生综合运用知识解决实际问题的能力。

参考文献

[1] 刘鸿雁.杜威的“从做中学”理论在高职教学中的应用研究[J].读与写杂志，2010，7（7）：75

[2] 王磊，张毅强，乔敏.观念建构为本的化学教学设计研究[J].化學教育，2008，29（6）：7-12