以竞争反应为载体的化学学科核心素养思辨价值探究

张道年

摘要：Fe³⁺与SO^2-₃;可以发生氧化还原反应也可以发生双水解反应，以研究性学习活动为提升学生化学学科核心素养的重要载体，在化学学科实践中培养学生“量变引起质变”的化学思维方式，引导学生“思辨”型的认知方式。

关键词：化学学科核心素养;竞争反应;量变引起质变;思辨性

文章编号：1008-0546（2019）04-0071-07

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.020

Cu2+、Fe3+和Ag+是较为常见的金属离子，都具有一定的氧化性，且氧化性逐渐增强。理论上三种离子都可以氧化I-，例如2Cu2++4I-2Cul↓+I2，2Fe3++2I-=2Fe2++I2，三者之中氧化性最强的Ag+却因为与生成难溶的AgI间接地保护了I-使之不被Ag+氧化。那么Ag+与I-是不是就不发生氧化还原反应了呢？结果是否定的，金剑锋用电化学的方法证明了Ag+与I-之间肯定存在氧化还原反应，只是在程度上较弱而已。因此水溶液中的两种离子之间可能会同时发生氧化还原反应、复分解反应，甚至是双水解反应，且不同反应类型之间存在着竞争，不同反应所占比例随着外界条件的变化而变化。理论上Fe3+与SO2-3之间的反应既可以是氧化还原反应，也可以是双水解反应，那么到底这两种离子之间的反应是如何进行的呢？根据中学实验室可以提供简单的电导率仪等手持仪器作为研究的工具，因此笔者就借助学校高二年级的研究性学习活动这一平台，带领一批有兴趣的理科班学生进行研究活动，这一活动也成为了培养学生化学学科核心素养的重要契机。化学学科核心素养包含“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思想”“宏观辨识与微观探析”等五个方面，本研究活动也是从这五个方面出发的。

一、科学探究与创新意识

化学是一门以实验为基础的学科，实验前的推理与实验现象常存在一定的差距，要根据实验现象结合理论探究判断出准确的结论。如何设计探究性实验是一项非常艰巨的任务，在研究Fe3+与SO2-3反应类型时，活动小组的同学一时找不到头绪，胡乱地将不同浓度的Fe3+离子与SO2-3离子混在一起，由于两种离子的浓度差距太大或者差距不大导致得到的现象五彩斑斓（图1），但正是这种带探究性质实验的体验使得同学们用更深刻的眼光来看待实验，来看待化学学科。同学们明白化学实验是一种艰苦的学习活动，并非纯粹在玩。当然虽然现象“五彩斑斓”，但其内部还是存在一定规律的，这是一种“科学探究与创新意识”化学学习思维。

竞争反应存在着“热力学控制”和“动力学控制”之分。若两种离子的反应速度较快，则能迅速得到产物，这类反应属于动力学控制。但若产物不能长期稳定存在，最终还是转化为其他物质，这就属于热力学控制。例如Fe3+与SO2-3的反应类型较为复杂，可以是氧化还原反应，也可以是双水解反应。反应方程式分别是?与SO2-3+H2O?2Fe2++SO2-4+2H+和2Fe3++3SO2-3+6H2O?2Fe（OH）3↓+3H2SO3，两者反应现象不完全一样，前者理论上会生成Fe2*的浅绿色溶液，但是反应前是Fet的浅黄色溶液，实际上由于离子浓度较小，所以可见的基本上都是无色透明溶液。为了使結果更加科学合理，笔者结合采用电导率法进行研究。电导率法是研究溶液行为的一种重要的方式，电导率的大小取决于离子的类型、浓度和所带电荷等因素。当然电导率法不能解决所有的探究性问题，还必须有其他的实验手段予以配合，例如pH计等。因此活动小组的同学进行下述的实验。

[实验一]固定Fe2浓度，改变SO2-3分离子浓度，完成11组系列实验，观察实验现象。

1.仪器及药品

仪器：250mL烧杯（若干）、小试管（若干）、10mL移液管（3支）、三量程电导率传感器（0-20，000μs/cm）、pH传感器（0-14）;

药品：FeCl3溶液（0.32mol/L）、Na2SO3溶液（0.04mol/L）、NaOH溶液（1.0mol/L）、KSCN溶液（0.1mol/L）、蒸馏水。

2.实验步骤

（1）配制Na2SO3（0.04mol/L）溶液，FeCl3溶液（0.32mol/L）。

（2）***按V（SO2-3）/V（Fe3+）为0.5、1.0、2.0、2.5、4.0、5.0、7.5、10.0、11.0、12.0和13.0等11组混合溶液分别于小烧杯中，编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10和11等，溶液总体积40.0mL（详见表1）。

（3）使用“三量程电导率传感器”和“pH传感器”分别测量各组溶液及去离子水的电导率（k）和pH值，记录数据;

（4）将各组溶液静置6小时，观察现象。

（5）取8.9号试管内上层清液，都分成两份，分别滴加2-3滴KSCN溶液和1.0mol/LNaOH溶液，观察现象。

[小结]大量实验摸索后小组同学最终确定了用简单的试管实验方案探知离子反应类型，其本质是“实验探究和创新意识”的理念。实验过程中，小组同学运用了重要的化学方法“控制变量法”，1-11号试管中的Fe+的物质的量是固定的，不断改变加入的SO个离子的浓度，为了维持Fe+浓度相同，而SO号浓度不断变化的规律，在实验中通过1-11号试管中加入不同体积的水，使得反应溶液的总体积固定。

二、宏观辨识与微观探析

经过艰苦的系列实验之后，现象是令人振奋的。小组的同学感到非常满意的原因是实验现象具有可比性，观察1-11号试管，在刚反应时1-7号试管仍然呈无色，而8-11号试管则出现黄褐色颗粒状物质，而且颜色存在愈来愈深的趋势（图2）。将所有试管静置6小时后的1-7号试管仍然无色，而8-11号试管上层无色，底部出现红褐色沉淀（图3），根据基础知识和试管中的元素种类基本上可以判断8-11号试管中生成的是氢氧化铁[Fe（OH）3]。

教材中没有出现过的实验步骤或实验现象也大大激发了学生的探究热情，这也就是化学学科核心素养在教学中的要求和体现。出现的宏观现象可以从微观角度出发寻找原因，通过宏观现象可以基本判断出8-11号试管中生成了Fe（OH）3，那么为什么1-7号没有出现（或者生成氢氧化铁的现象不明显）红褐色呢？“1-7号”与“8-11号”现象不同的深层原因是什么呢？表观现象等感性认识不足以探究清楚整个实验的本质，要想客观地和理性地厘清整个实验现象背后包含的为什么必须采用更多的物理和化学方法。因此本实验中活动小组采用测量溶液的电导率以及pH值的方案。立足实验，建立模型，运用证据去理性推导出实验现象背后的未知原因。

[小结]实验现象差异性较大，具有很强的对比性，这样的结果令我和同学们感到振奋，我们隐隐的感觉到现象的背后必定会有一股不一样的力量在支撑着，激发了同学们继续进行实验探究和理论探讨的热情。我也感觉到前期的研究是卓有成效的，应该继续带领同学们通过补充实验和理论研究完成整个探究实验的过程。

三、变化观念与平衡思想

在实际的中学化学教学中，有很多教师认为竞争反应是有先后次序的。讲到Cl2与FeBr溶液的反应时，很多教师说Cl2是先与Fe2+反应，后与Br2反应的。讲到Cl2与KI和NaBr混合溶液的反应时，很多教师说Cl2先与I-反应，后与Br-反应的。讲到铜粉和铁粉的混合物与FeCl3溶液的反应时，很多教师说Fe3+是先与铁粉反应，再与铜粉反应的。为什么会出现这种现象呢？其实是教师同行对竞争反应认识的误区。中学化学一般不讲化学反应历程，只讲化学方程式。除了极少数本身就是基元反应的化学方程式（或离子方程式）之外，化学方程式一般只表示反应物和产物之间的最终结果，不表示化学反应的实际过程（或历程）。有些中学教师不清楚反应过程与反应结果的关系，所以常常会出现误将化学方程式当成反应过程的现象，这种错误直接导致了教师认为竞争反应是有先后顺序的[2]。Fe3+与SO2-3反应类型出现递变的最主要因素是离子浓度之比发生变化，本质上就是化学学科思维中的“量变引起质变”。量变之所以可以引起质变的原因在于无论是“双水解反应”还是“氧化还原反应”都是可逆反应，一旦某种离子的浓度发生了变化，平衡就会发生正向或者逆向的移动，体现“变化观念与平衡思想”的化学学科核心素养观。但是仅仅是依靠推测是不科学的，因此我又指导同学们补充实验，用化学学科实践的方式将推理固化。

[实验二]互滴方式的不同对反应类型的影响取两支试管，分别加入5mLNa2SO3（0.04mol/L）溶液和FeCl3溶液（0.32mol/L），再分别向其中滴加少量的FeCl3溶液（0.32mol/L）和Na2SO3（0.04mol/L）溶液，观察现象。

Fe（OH）3↓+H2SO3←Fe3++SO2-3+H2O→Fe2++SO2-4+H+

“将少量Fe3+与SO2-3离子溶液中逐滴滴加”和“将少量SO2-3与Fe3+离子溶液中逐滴滴加”的现象是有区别的，因此离子滴加顺序（见图4）不同，实验现象也大不相同。前者马上出现红褐色难溶物Fe（OH）3，而后者并没有出现，仍然是澄清透明的溶液。因此可以推知“Fe3+与SO2-3离子溶液中滴加”发生的是双水解反应，而“SO2-3与Fe3+离子溶液中滴加”发生的是氧化还原反应。原因在于在Fe3+溶液中随着c（SO2-3）浓度的增大，溶液的堿性在增强，直接导致c（Fe3+）的氧化能力减弱，所以氧化还原反应的程度在减弱，而双水解反应的程度在增大。原因也可想而知，Fe*t离子进入溶液后在碱性环境中，Fe3+离子的氧化性减弱，难以氧化SO2-3离子，在碱性环境中Fe3+会与OH-反应生成Fe（OH）3。同时在实验中会发现当逐渐向Fe3+离子溶液中滴加SO2-3离子时就会出现试管中“酸性逐渐增强，而碱性逐渐减弱”的结果。类似的案例有很多，“Fe3++与SO2-3的反应”因为Fe3+溶液显酸性，而SO2-3溶液显碱性，所以将SO2-3离子向Fe3+离子溶液中滴加时发生的是氧化还原反应，S2-+2Fe3+-2Fe2++S↓;将Fe3+离子向S2-离子溶液中滴加时发生的是双水解反应，3S2-+2Fe3++6H2O=2Fe（OH）3↓+3H2S↑。

但是在分析Fe3+和SO2-3反应类型是哪一种的思考和实践过程中出现了思辨性的问题。根据上述实验组中基本可以判定8号试管中出现明显的红褐色沉淀肯定是发生了双水解反应，那么此时有没有发生氧化还原反应呢？在研究的过程中需要厘清的事实是在上述关于两种离子发生哪种反应类型的推理判断不能绝对化，推断某个时刻到底是哪一种化学反应类型这种思路本身就是错误的，因为只要溶液中存在Fe3+和SO2-3两种离子，无论氧化还原反应还是双水解反应都是客观存在的，只不过反应的程度不同而已。为了证明这个思辨的学科实践，活动小组的同学们作了两个补充实验，一个是“用铁氰化钾进行定性实验”，另一个是“电化学实验”，证明氧化还原反应和双水解反应不是绝对的，而是“你中有我，我中有你”的格局。

[实验三]取8-11号试管中的上层清液少量于小试管中，再滴加1-2滴铁氰化钾溶液，观察到蓝色沉淀，说明的确8号试管中虽然主要是双水解反应，但是的确也有氧化还原反应，生成了Fe3+。

[实验四]以第8-11号试管中的溶液为研究对象，用石墨作电极材料设计为原电池，分别测量刚刚搭建好原电池装置时的电压值和放置两天后的原电池电压值。

按照不同c（Fe3+）：c（SO2-3）的浓度比进行原电池实验（图5），观察到8-11号试管均出现了电流表指针的偏转（图6），只是指针偏转的程度不同而已。因此，简单的铁氰化钾定性实验和电化学方法证明无论溶液的酸碱性如何，氧化还原反应和双水解反应都是同时存在的。

[小结]在第一部分猜测实验1-7号主要发生的是氧化还原反应，而8-11号主要发生的是双水解反应。该猜测有宏观现象的支撑，但其背后的理论依据是什么？笔者用平衡的思想进行解读，并做了三个实验，现象也支持这种想法，体现了“变化观念与平衡思想”。但是上述实验仍然较为粗糙，需要进一步的进行“打磨”，力争建立模型。

四、证据推理与模型认知

1-7号试管内是澄清溶液，8-11号试管经过6小时沉降之后在底部出现难溶物Fe（OH）3，而上层溶液也是澄清的，采用电导率法测定各组溶液的电导率，将数据列于表1。从表1发现1-11号试管中溶液的电导率是存在一定规律的，呈先减小后增大的趋势，以c（SO2-3）/c（Fe3+）-电导率”作出图7，该曲线给了小组同学巨大的喜悦和鼓励。因为所呈现的曲线看起来非常的优美，将图7中数据进行计算机模拟线性回归，曲线方程式是y=2681.8x2-5199.9x+6625.5，R=0.9841，即当c（SO2-3）/c（Fe3+）=0.9695时Fe3+和SO2-3两种离子的浓度约为1：1时曲线出现最低点，此时溶液的电导率数值最低。出现这种情况后我与同学们根据先前的分析大胆地推测，此时就是两种反应类型的转折点，由于前部分溶液近乎无色，所以发生的反应以氧化还原反应为主，而转折点后由于溶液中出现红褐色难溶物，因此以双水解反应为主。Fe3+与SO2-3离子的反应是可逆反应，因此随着离子浓度的变化，水溶液的酸碱性发生变化，进而会导致反应类型的变化，伴随的现象是电导率的变化。

1.热力学研究

Fe3+与SO2-3的反应类型辨析其实就是对反应建立模型，到底是哪种类型的反应是需要证据的，证据首先源于实验数据，通过数据再进行推理。活动小组从理论计算出发分别计算两种不同反应类型的K值，对反应类型进行初步推理。

2Fe3++SO2-3+H2O?2Fe2++SO2-4+2H+①

K=c3（H2SO3）/c2（Fe3+）c3（SO2-3）=K6w/ksp，Fe（OH）3（Ka1Ka2）3=2.844788348x1020

2Fe3++3SO2-3+6H2O?2Fe（OH）3↓+3H2SO3②

△G=（-95.3）x2+（-1267）+76.7x2-[96.7x2-1002-237]=-258.6kJ·mol-1

△G=-RTlnK=-258.6kJ·mol-1，K=2.027231x1045

从吉布斯自由能的计算数据上来看，Fe3+与SO2-3的反应无论是氧化还原反应还是双水解反应，其△G的数据均很小，因此两种类型反应的平衡常數都很大。从热力学的观点来看，虽然氧化还原反应的K值要远远大于双水解反应的K值，但总的来说两者均是较大的数值，所以在实际的反应中两种类型的反应是同时并存在理论上是合理的。

2.两种反应类型的电化学计算

溶液的酸碱性对Fe3+的氧化能力很有影响，随着Na2SO，物质的量的增多，溶液碱性在增强，能斯特方程式计算分析可得Fe3+的氧化能力在降低，因此会生成越来越多的Fe（OH）3。所以从氧化还原反应的角度也可以得出Fe3+和SO2-3两种离子的反应由氧化还原反应逐渐递变为双水解反应。设定Fe3+、Fe2+的起始浓度为10-2mol/L，电极电势φ（Fe3+/Fe2+）随pH变化关系如下图所示[3]。

线①：pH=0-2.2时，电极电势为：Fe3++e-==Fe2+;φ（Fe3+/Fe2+）=φ（Fe3+/Fe2+）=0.717V;

线②：pH=2.2-7.45时，电极电势为：Fe（OH）3+3H++e-==Fe2++3H2O;φ（Fe3+/Fe2+）=1.18-0.18pH。

（1）酸性条件下正、负极的电极方程式：

（+）Fe3++e-=Fe2+

φ=0.717V

（-）H2SO3-e-+H2O==SO2-4+4H+

φ=-0.20V

酸性环境下正负极的电极电势计算

（+）Fe3++e-=Fe2+

φ=0.717V;

（-）SO2-4+4H++2e-=H2SO3+H2O

φ（SO2-4/H2SO3）=φ（SO2-4/H2SO3）+0.0591/2lg

c（SO2-4）/c4（H+）=-0.20+0.0591lg（10-28）4=-0.53096V

因此在酸性条件下，该电池电动势为E=φ（Fe3+/Fe2+）-φ（SO2-4/H2SO3）=0.717-（-0.53096）=1.24796V

（2）碱性条件下的正、负极的电极方程式：

（+）Fe（OH）3+3H++e-=Fe2++3H2O

（-）SO2-3-2e-+H2O=SO2-4+2H+

碱性环境下电极电势的计算：

（+）Fe（OH）3+3H++e-=Fe2++3H2O

当pH=5.4，φ（Fe3+/Fe2+）=1.18-0.18pH=1.18-=-0.18x5.4=0.208V

（-）SO2-4+H2O+2e-==SO2-3+4OH-

φ=-0.92V

φ（SO2-4/SO2-3）=φ（SO2-4/SO2-3）+0.0591/2

lgc（SO2-4）/c（SO2-3）c（OH-）=-0.92+0.0591/2lg1/（10-8.6）4

=-0.92+1.01652

=0.09652V

<0.2V

从上述计算可以看出，在酸性条件下（pH=2.8）构成的原电池电池电动势是1.24796V，说明氧化还原反应的趋势很强。而当弱酸性环境下（pH=5.4）构成的原电池电池电动势是0.09652V。所以随着酸性增强，该电池的电动势更大，氧化还原的趋势更强;而随着溶液的碱性增强，电池电动势更小，氧化还原反应的趋势更小。所以符合溶液的pH值越大，Fe+和SO3的反应类型从氧化还原反应向双水解反应递变。

3.溶液pH值变化的微观分析

根据实验步骤，该溶液的电导率和pH值发生变化是由于两种离子的物质的量之比发生变化导致的，因此从宏观现象出发探讨现象背后的微观本质。试管中发生的化学反应包括：

Fe3++3H2O?Fe（OH）3↓+3H+①

2Fe3++SO2-3+H2O?2Fe2++SO2-4+2H+

2Fe3++3SO2-3+6H2O?2Fe（OH）3↓+3H2SO3③

SO2-3+2H2O?H2SO3+2OH-④

当向Fe3+溶液中逐渐滴加SO？溶液时，刚开始溶液的pH值变化不大，1.7.1.8、2.0、2.1、2.8等，当从7号到8号试管“过渡”时溶液的pH值出现5.4、5.8、6.0和6.2等数值。一方面，Fe3+发生了氧化还原反应，所以水解的Fe3+的浓度在减少，所以pH值在增大，Fe3++3H2O?2Fe（OH）3↓+3H+;另一方面，Fe3+发生了氧化还原反应，生成了H+，溶液的pH值在减小，2Fe3++SO2-3+H2O?2Fe2++SO2-4+2H+。在8号和9号实验中所测量的数据发现pH值发生“突变”，由2.8增长到5.4。这是由于发生了双水解反应，2Fe3++3SO2-3+6H2O?2Fe（OH）3↓+3H2SO3，因为没有再生成H+，所以一旦能够水解生成H+的Fe3+减少了，溶液pH值就会增大。

4.溶液电导率变化微观分析

溶液的电导率高低不仅与溶液中的离子类型有关，而且还与离子浓度、溶液温度等有关，因为该实验中所有的测量都是在室温下进行的，本文采用摩尔电导率数据（表2）对实验现象进行科学的解释。从摩尔电导率的数据发现，H+和OH-两种离子的摩尔电导率远远大于Fe2+、Fe3+、SO2-3等，而Fe（OH）3;和H2SO;等是弱电解质，对溶液的导电能力暂且忽略不计。因此本人认为溶液的导电能力大小与溶液的H或者OH的浓度有很大的相关关系，因此做如下分析。

为什么1-7号试管溶液的电导率在持续降低，而8-11号试管中溶液的电导率又在持续增大呢？主要原因在于1-7号试管中加入的SO2-3的物质的量较少，溶液的酸碱性主要还是考虑Fe3+的水解，因此溶液呈酸性。特别是1号试管，反应的Fe3+最少，剩下的Fe3+浓度是各试管中最大的，所以水解生成的H+物質的量最多，溶液的电导率较大。但随着SO2-3的不断增多，被消耗掉的Fe3+越来越多，因此水解生成的H+浓度降低，溶液的电导率在下降。但是1-7号试管中发生的是氧化还原反应，生成的Fe3+也会水解生成H+，所以必须要考虑到Fe3+水解产生H+的物质的量的问题。

Fe3++3H2O?Fe（OH）3↓+3H+

K1=c3（H+）/c（Fe3+）=K3/Ksp[Fe（OH）3]=（10-14）3/4×10-38=2.5×10-5

Fe2++2H2O?Fe（OH）2↓+2H+

K2=c2（H+）/c（Fe3+）=K3/Ksp[Fe（OH）3]=（10-14）2/8×10-16=1.25×10-13

从水解平衡常数的计算结果发现，相同浓度的Fe2+和Fe3+，Fe3+水解生成的H+较多，而Fe2+的水解程度相比之下小的多，因此不需要考虑这部分水解生成的H+。而当逐渐增加SO2-3离子后，反应由氧化还原反应逐渐递变为双水解反应，继续增加SO2-3，溶液的碱性将增强，c（OH-）增加，溶液的电导率又呈增加的趋势。

五、科学态度和社会责任

培养高中学生化学学科素养的终极目标就是培养学生“科学态度和社会责任”，也是提升学生思辨能力的过程。什么是思辨性？万物要经辨识，才会区别物与物之间的差异;万事要用辩证眼光看，方能分清事与事之间的联系。然而，辨识能力的高低和辩证思维的巧拙，世上就出现争论不休的事物，刚澄清一个问题，又会冒出难以定论的事物，人类历史就是这样在不断认识事物和不断创造事物的过程中前进的。学生经常会遇到竞争性反应的问题，例如金属离子Fe3+、Ag+、Cu2+与非金属离子（或酸根离子）I-、S2-、SO2-3个间在理论上既可以发生氧化还原反应，也可以发生复分解反应，甚至是双水解反应，到底是哪一种是随条件改变而改变的。再例如，SO2-3与Ag+可以在碱性条件下发生可逆的氧化还原反应，2Ag++3SO2-3+2OH-?2Ag↓+SO2-4+H2O，虽然从热力学角度正向反应进行的程度较大，但反应速率较慢，使得反应速率较快的Ag+与SO2-3之间的沉淀反应成为主要因素，即2Ag++3SO2-3?Ag2SO3↓。因此，竞争反应其实就是反应速率和反应物转化率之间的“博弈”。少量S2-滴入Fe3+离子溶液中，溶液此时呈酸性，溶液中立即生成黄色浑浊，发生的是氧化还原反应，即2Fe3++S2-=2Fe2++S;若少量Fe3+滴入S2-离子溶液中，溶液此时呈碱性，立即生成大量黑色难溶物，2Fe3++3S2-=2Fe2S3↓。当溶液的酸碱性发生变化时，金属离子的氧化能力也会出现变化，其实也就是当溶液的酸碱性发生变化时造成金属离子的浓度发生变化，根据能斯特方程式，金属离子的氧化能力就会发生变化。除此之外，当外界条件不同时，最终的结果也将不同。案例包括，一是在H+、OH-或H2O不同条件下，MnO-4的氧化能力是不同的，最终的产物也是不同的;二是NaOH与CO2的物质的量之比不同，最终的产物也是不同的，可能是Na2CO3，也有可能是NaHCO3，或是它们的混合物;三是HCl与Na2CO3的互滴、Br2与苯酚的互滴最终的现象是不同的。这些案例都是可以作为培养学生辩证思维的好素材。从竞争反应可以看出，化学反应是非常奇妙的，需要从“辩证”的观点去分析。物质的量的改变会引起反应类型的改变，也就是“量变引起质变”的化学思维。而Fe3+与SO2-3的反应作为高中化学经常遇到的例子，将此反应作为研究对象更具典型性。带领学生研究Fe3+与SO2-3反应类型就是要促使学生在实验探究的过程中明晰两者任何浓度比的情况下，该反应只是以某种反应的类型为主，而不是仅仅以某一反应类型进行反应。

在一项研究中不同的化学核心观念会融入其中，“Fe3+和SO2-3反应类型探究”探究的过程就是一个不错的培养学生化学学科核心素养的素材。

1-7号试管没有出现红褐色的沉淀物，而8-11号试管却出现红褐色的难溶物。宏观的现象通过分析体现的“宏观辨识与微观探析”的化学学科素养。所体现出的化学核心观念是“物质转化观”“量变引起质变”的辩证学科思维。包括动手实验的能力与技巧。包括基本的实验操作方法;选择合适的实验方法的能力;电导率法的学习等。本实验的研究思路就是正交实验，重复配制溶液是学生在整个实验过程中的最主要工作，这最能锻炼学生的耐心。百折不挠的实验精神。在实验过程中枯燥乏味成百次上千次配制溶液，可能会面临失败，失败了还要从头再来。责任担当意识，分析思考的能力。出现的现象与自己本来的想象是不同的，如何去解决这个矛盾问题就是关键。分析的过程中是否科学。计算、推理、实验等多种方法接连使用;运用分析和综合、归纳与演绎、抽象与概括、假设和建模等化学学科的思维方式进行推断。

化学学科核心素养的形成并非一朝一夕能够达成，也不仅仅只是在课堂上形成的。化學核心观念包括微粒观.元素观、分类观、物质转化观、能量观、反应限度观等，这些学科观念需要学科的思维方法去支撑，需要学科实践去探究。但课堂教学迫于考评的压力，往往用理论作为最主要的方式去处理问题。但是在本实验的探究活动中以研究性学习的形式出现，学生不但学习了化学知识，还培养了学生的动手能力，更重要的是培养学生的化学学科素养，让学生明白化学实验研究是非常艰苦的，因此将来要将化学作为自己的终身职业要做好一定的心理准备。当然对于那些习惯于挑战自我的学生而言，化学也是可以让他们大显身手的好机会。运用实验方式和接下来的探究也让学生明晰了“度”的问题，没有一定如何变化的反应，反应类型如何存在多种，一般来说反应肯定是在这些类型的“综合体”。化学学科及学习活动需要浓厚持久的化学学习与化学探究兴趣等。科学技术领域普遍需要的重要品格，例如严谨的理性、智慧的灵活性，实证精神，敢于质疑、创新，不怕困难的科学精神;积极、认真、实事求是的态度等。各领域广泛需要的重要品格，例如学习的自主性、自觉性，合作互助精神，强烈、持久的社会责任心、对人民群众的关爱心;社会生存素养与创新创业精神、积极情感、家国情怀及国际视野。

参考文献

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