培养学生高阶思维的“影响盐类水解的因素”教学设计

曾赛钦　张贤金

摘要：陌生情境下复杂问题的解决需要学生具有高级思维能力。盐类水解是学科核心概念，本文以“影响盐类水解的因素”教学为例，设计真实情境，开展概括关联、解释说明、推断预测、设计验证和分析评价等多样化活动，培养学

生高阶思维。

关键词：高阶思维;盐类水解;影响因素;多样化活动

文章编号：1008-0546（2022）06x-0035-04   中图分类号：G632.41   文献标识码： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.06x.009

一、教学内容及现状分析

本课为苏教版化学选择性必修1《化学反应原理》专题3“水溶液中的离子反应”第三单元“盐类的水解”第二课时[1]。《普通高中化学课程标准（2017年版2020 年修订）》对这节内容的要求是：“认识盐类水解的原理和影响盐类水解的主要因素”[2]。在该课时之前学生已经能从宏观和微观两方面认识弱电解质的电离平衡，以及影响电离平衡移动的因素;学会运用电离平衡常数、电离度、水的离子积来描述弱酸、弱碱和水的电离程度;认识了溶液酸碱性和pH 的检测方法。对于化学反应的限度、平衡移动的方向等已有一定的认识和分析能力。盐类的水解这一特殊平衡是对前面所学知识的综合应用和提升，理论性强，在高考命题中往往将盐类水解的综合应用融入到新颖的工艺流程中，情境新，考查应用能力要求高。这就要求学生对盐类水解的内容要深度学习。该课的教学设计在近几年体现出关注培养学生的化学学科核心素养，从不同的视角开展教学。如：胡爱彬[3]采用循证教学实验探究的方法，王建娣[4]基于学科观念建构进行教学设计。采取怎样的教学策略能更有效地引导学生建构“盐类水解”的化学知识，促进学科核心素养发展？本文以高阶思维培养为“影响盐类水解的因素”一课的教学设计总思路，为素养为本的化学教学提供新的视角。

二、教学思想与创新点

1.设计真实学习情境，激发高水平问题

选择碳酸钠、碳酸氢钠、84消毒液等熟悉的物质在生活中的应用为情境，让学生意识到化学就在身边，尝试用化学的视角去看待身边的事物。对于碳酸钠和碳酸氢钠的应用，学生较为熟悉，但未从化学学科本原上去思考原因。新冠疫情期间84消毒液是家庭、学校必备品，它的使用中蕴含着哪些化学知识？这样的真实情境，对学生的思维有很强的驱动性，可引发高水平思考。

2.开展多样化活动，发展高阶思维能力

依据所授课程内容和教学目标，设计并开展多样化活动，提高课堂教学的有效性，达到思维能力的发展要求。针对影响盐类水解平衡因素的特点，用不同功能性设计开展学生活动，引导学生学会从本质角度去思考，由因及果。如：弱酸阴离子结合氢离子的能力大小决定强碱弱酸盐水解程度的大小，其宏观表征是溶液碱性的差异。对于温度、外加酸（或碱）这两个因素，在前面所学基础上可鼓励学生自主设计、交流实验方案，分组进行实验探究，并对实验结果进行理论解释。在学以致用方面，大胆抛给学生一组科研数据，让学生结合数据进行分析评价。开放性的思维培育，会提升学生多角度、深层次的解释说明能力。

三、教学目标

（1）能正确测定溶液的pH，会依托宏观实验现象判断离子水解程度。

（2）学会从本质看问题，建构Ka与Kh联系，化定性分析为定量计算。

（3）通过小组合作学习，完成实验方案设计与实

验操作，并能对现象表征做出理论解释。

（4）能综合运用影响水解平衡的因素，分析、解决

生产生活中的实例，感知化学学科的社会价值。

四、教学流程

依据教学目标，笔者精心设计概括关联、解释说明、推断预测、设计验证和分析评价等高阶思维活动，引导学生在主动参与活动的过程中，发展高阶思维能力。教学流程设计如表1所示。

五、教学过程

1.环节一：创设情境，温故引新

[师]通过前面的学习我们知道Na2CO3和NaHCO3溶液都显碱性，大家有没发现这样一个问题：为何碳酸钠可用于去除油污，而碳酸氢钠很少这样应用？为何碳酸氢钠可以用作胃药，而碳酸钠不可以？

[生]二者的碱性不一样，碳酸钠强于碳酸氢钠。

[追问]为什么同浓度下，碳酸钠碱性大于碳酸氢钠？

[生]水解程度不一样。

[师]鹽类的水解程度受哪些因素影响？基于前面学习中对化学平衡的认识，大家试着推测一下。

[生]讨论与交流，教师引导。

[小结]盐自身的性质（内因）、溶液的温度、盐的浓度、外加酸或碱（外因）。

2.环节二：探究盐自身性质对盐类水解的影响

[师]对于物质的量浓度相同的不同种类的盐溶液，它们的水解程度有没有差异？同学们的实验台上有三瓶浓度均为0.1 mol ·L-1的NaClO、CH3COONa、NaNO2溶液，大家预测一下三种溶液的水解程度是否相同？你推导的理论依据是什么？同学们可进行讨论并给出解释。

[生]水解程度不同，因为不同的弱酸阴离子结合水电离产生的H+能力有差别。结合H+能力越强，生成弱电解质的倾向越大，水解程度越大。

[师]怎么验证水解程度呢？

[生]三种盐溶液碱性有差异，可测三种溶液的 pH来判断其水解程度大小。

[学生活动]用pH计测量三种溶液的pH，完成表2。

[师]请第三小组同学说一下你们的测量数据。

[生]NaClO溶液 pH 为11.1，CH3COONa 溶液 pH 为9.3，NaNO2溶液pH为9.1。

[师]pH测量的结果是NaClO溶液最大，NaNO2溶液最小。已知常温下HClO：Ka=4.0×10-8;CH3COOH： Ka =1.8×10-5;HNO2：Ka =5.6×10-4[1]，结合测量数据说出你的想法？7E0DD87B-56B0-4708-AA1B-C0DF1EB86194

[生]盐水解生成的弱酸越弱，该盐的水解程度越大。

[师]那么弱酸的电离平衡常数Ka与水解平衡常数Kh间能否建立起联系呢？

[学生活动]推导得到强碱弱酸盐水解平衡常数的数学表达式Kh=KW/Ka，完成表3。

[师]通过定量计算三种弱酸阴离子的水解平衡常数，我们直观感受到了它们的水解程度。

3.环节三：探究盐浓度对盐类水解的影响

[师]今年因为新冠疫情，预防性消毒成为常态化防控措施，家庭中常用什么物质来消毒呢？

[生]84消毒液，酒精等。

[师]84消毒液的有效成分是什么？能杀灭新冠病毒吗？要怎样正确使用？

[視频]认识84消毒液。

[师]专家强调：84消毒液使用前一定要稀释，对于NaClO这种强碱弱酸盐溶液稀释后，水解是不是减弱了？可如何探究？

[生]可测量溶液稀释前后的pH变化。

[师]现提供NaClO溶液、pH计、100 mL 的针筒注射器、小烧杯、纯净水，请大家设计实验，测量一下。

[学生活动]用pH计测量NaClO溶液稀释10倍前后的pH变化。

[师]我们请第一组同学来分享一下他们的探究过程与结果。

[生]先用pH计测量NaClO溶液稀释前的pH值为12.2，接着用注射器先抽取5 mLNaClO溶液，再抽取纯净水直至溶液体积为50 mL，实现稀释10倍，后将溶液置于小烧杯中，用pH计测量稀释后的pH值为11.5，pH值减小了0.7。

[师]实验数据直观表征NaClO溶液稀释10倍前后pH变化小于1，说明什么？

[生]说明稀释促进了NaClO水解。

[师]能否从定量角度用水解平衡常数来解释呢？

[小结]可以从浓度商 Qc和水解平衡常数Kh相对大小的角度定量地解释实验结论。理论证明;溶液稀释后，水解平衡正向移动。

4.环节四：探究温度、外加酸（碱）对盐类水解的影响

[师]温度、外加酸（碱）对水解平衡的影响，以氯化铁溶液为实验载体进行探究，请同学们结合化学平衡移动原理及所提供实验用品设计实验方案，小组讨论后完成实验，并记录好实验现象（表4）。

[学生活动]实验探究“温度、溶液酸碱性对水解平衡的影响”。

实验用品：试管若干、试管夹、酒精灯、火柴、0.1 mol ·L-1氯化铁溶液，6 mol ·L-1盐酸。

[师生]小结整理得到结论。依据氯化铁溶液加热后颜色变深可得结论：升高温度，水解平衡正向移动。

[追问]能否从理论角度解释？

[生]水解反应的逆反应是中和反应，中和反应是放热反应，因而水解反应是吸热反应。根据平衡移动原理，升温促进水解。

[师]依据氯化铁溶液加入几滴浓盐酸后溶液颜色变浅可得，外加酸对水解平衡的影响：盐溶液呈酸性，增大H+浓度，水解平衡逆向移动。

[追问]当盐溶液显碱性呢？怎样抑制其水解？

[生]外加碱，增加OH-的浓度。

[师]推论：盐溶液显碱性，增大OH-浓度，水解平衡逆向移动。

5.环节五：证据推理，学以致用

[师]在了解了盐类水解程度大小受哪些因素影响后，有这样一组水解度数据（表5），同学们试着分析一下，从中能得出什么结论？

[生1]从表中Na2CO3与 NaHCO3的水解度数值可以看出 CO -比 HCO-3水解程度大。

[生2]从表中CH3COONa 和NH4Cl 的水解度数值相同可见CH3COO-和 NH 的水解程度一样，CH3COONH4溶液应该显中性。

[生3]CH3COONH4中 CH3COO-与 NH 水解相互促进，水解程度变大，但从数值看仍很有限，CH3COO-与 NH 可以大量共存。

[师]同学们能从多角度分析，几位同学都讲得很好。当两种不同离子都能水解时，它们就会相互影响。大家可以多思考，相互探讨交流。

[师]与同学们交流两个生产实例。

生产实例一：防晒剂的“新宠”—纳米TiO2，既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光。已知：工业上可用TiCl4与大量水进行水解生成TiO2?xH2O。

TiCl4+（x+2）H2O（过量）TiO2·xH2O ↓+4HCl

[思考]制备时要加入大量水，同时加热，其目的是什么？

生产实例二：工业从海水提取镁。

苦卤→Mg（OH）2→MgCl2溶液→MgCl2·6H2O→无水MgCl2→Mg

[思考]在海水提取镁的生产工艺中，将MgCl2·6H2O 转化为无水MgCl2时，该如何控制生产条件？

六、总结与反思

学生化学高阶思维能力的形成与发展，离不开化学高阶思维活动。教师作为教学活动的设计者，应根据教学目标设计多样化的活动，并明确各活动的素养定位。让学生在分组讨论、设计实验方案、交流完善方案、实验实际操作、分析总结、数据证据推理等多样化的活动中学会求知，学会将已有知识与陌生信息进行有机整合。本节课开展多样化活动，在挑战性任务的驱动下，学生由被动接受知识转变为自主完成学习，对“知识迁移能力”“预测、观察和解释能力”“推理能力”“问题解决能力”的培育都起到了一定作用，达到预期的教学效果。从课堂实施过程中学生的表现反馈及课后交流中也发现了一些问题：一是在探究温度、外加酸对氯化铁溶液水解的影响中，有的学生不懂得做对比实验;二是在用pH计测定同浓度的NaClO、CH3COONa、NaNO2溶液的pH 时，两个小组的数据出现偏差，存在 pH计使用不当和实验操作不规范等问题;三是实验仪器、试剂均由老师框定，弱化了学生对仪器、试剂选择的思考。建议在氯化铁水解实验中除提供6mol ·L-1  盐酸外，也提供0.1 mol ·L-1盐酸和0.1 mol ·L-1氢氧化钠溶液，增设干扰因素，考验学生的问题解决能力。另外，在创造性思维培育方面可查阅资料适当拓展，留给学生课后思考空间。学生高级思维能力的培养，需要教师在教学中有意识地不断尝试、渗透。

参考文献

[1]王祖浩.普通高中教科书（化学选择性必修1·化学反应原理）[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2021.

[2]中国人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[3]胡爱彬.以循证教学实验探究启迪学生深度学习——以“水解平衡的移动和应用”为例[J].中学化学教学参考，2021（5）：15-16.

[4]王建娣，叶静.基于学科观念建构的中学化学教学设计——以“影响盐类水解的因素为例”[M].化学教与学，2020（3）：60-63.

[5]解慕宗，林建芬.从“盐与水的故事”到“盐与盐的故事”——深圳市高三名师好课“盐类的水解”观感论析[J].中学化学教学参考，2018（3）：12-15.7E0DD87B-56B0-4708-AA1B-C0DF1EB86194