“離子反應(yīng)”的學(xué)情分析與教學(xué)設(shè)計

“離子反應(yīng)”的學(xué)情分析與教學(xué)設(shè)計1前言中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，離子反應(yīng)是教學(xué)的重點和難點之一。在后續(xù)的化學(xué)學(xué)習(xí)中，用離子反應(yīng)認識反應(yīng)原理是研究化學(xué)反應(yīng)常用的方法，所以離子反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)課程中重要的基礎(chǔ)知識，在中學(xué)化學(xué)課程教學(xué)中，是學(xué)生學(xué)好化學(xué)的基礎(chǔ)。因此，學(xué)習(xí)好離子反應(yīng)的相關(guān)知識尤為重要。對離子反應(yīng)教學(xué)的研究也是中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究中的重要內(nèi)容。從概念角度，觀念建構(gòu)等方面制定的教學(xué)設(shè)計教學(xué)抽象，不適用于全體學(xué)生，對于理解能力，學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生來說能夠輕松理解掌握相關(guān)知識，對于其他學(xué)生來說則較為困難。學(xué)情分析是教學(xué)研究的重要方法，可以系統(tǒng)的了解學(xué)生認知方面的不足之處，對知識理解掌握的程度等各方面情況。通過學(xué)情分析制定出更能讓學(xué)生理解接受，適應(yīng)于全體學(xué)生的教學(xué)設(shè)計。本文通過對離子反應(yīng)相關(guān)內(nèi)容進行學(xué)情分析，確立出符合學(xué)生的認知情況，能有效解決對學(xué)生來說難以理解掌握的知識點的有關(guān)離子反應(yīng)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計。2學(xué)情分析2.1酸、堿、鹽在水溶液中的電離2.1.1電解質(zhì)與非電解質(zhì)的概念初中時學(xué)生曾觀察過酸、堿、鹽在水溶液中導(dǎo)電的實驗現(xiàn)象，認識到酸、堿、鹽在水溶液中能夠?qū)щ奫4]。已經(jīng)知道有些溶液可以導(dǎo)電，做過氯化鈉溶液的導(dǎo)電性實驗，但是對能導(dǎo)電的物質(zhì)沒有系統(tǒng)的認識了解，不清楚除了水溶液中物質(zhì)的其他狀態(tài)是否還能導(dǎo)電。學(xué)習(xí)過程中學(xué)生也難以區(qū)分能導(dǎo)電的物質(zhì)或溶液與電解質(zhì)的關(guān)系，忽視電解質(zhì)的定義中“化合物”、“導(dǎo)電”等關(guān)鍵詞。并且對電解質(zhì)概念與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間關(guān)系不清晰。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)而言，化合物根據(jù)化學(xué)鍵的類型可以分成離子化合物和共價化合物；從電解質(zhì)而言，化合物依能否在熔融狀態(tài)或水溶液狀態(tài)導(dǎo)電，可以分為電解質(zhì)和非電解質(zhì)。這些關(guān)系相互交錯容易引發(fā)學(xué)生的理解錯誤，導(dǎo)致了如“酸不能導(dǎo)電”、“水不能導(dǎo)電”和“熔融狀態(tài)下食鹽不能導(dǎo)電”等相異構(gòu)想。2.1.2電離的概念關(guān)于溶液的導(dǎo)電性學(xué)生存在較多的偏差認識，不清楚溶液是如何導(dǎo)電的，為什么能夠?qū)щ?。由于物質(zhì)在水溶液中電離后主要以離子形式存在，有的學(xué)生初步知道溶液的導(dǎo)電性是與溶液中存在的離子有關(guān)，但是學(xué)生對于溶液中離子的來源，離子在水溶液中的行為仍然缺乏全面的認識[5]。不能正確認識溶液的導(dǎo)電性是由于通電后溶液中原來自由移動的離子變?yōu)橛行虻倪\動而導(dǎo)電，大部分學(xué)生能認識到溶液的導(dǎo)電與存在離子有關(guān)，但不清楚其過程，有的學(xué)生甚至認為是因為溶液中存在自由移動的電子而導(dǎo)電。2.1.3電離方程式及酸、堿、鹽的重新定義高中學(xué)生的思維正處于高速發(fā)展時期，思維具有高度的概括性和邏輯性，并開始形成辯證思維。學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識之前在頭腦中已經(jīng)有了關(guān)于這些內(nèi)容的圖式，通過老師的引導(dǎo)能夠引發(fā)他們的認知沖突，并用已有的圖式去通化順應(yīng)新的知識，以達到新的圖式的平衡[6]。學(xué)生已經(jīng)初步了解了電離的概念是電解質(zhì)在水溶液或熔融狀態(tài)下產(chǎn)生能夠自由移動的離子的過程，但是不了解電離過程產(chǎn)生陰陽離子時如何用符號進行表征；學(xué)生在初中階段以及通過PH值，酸堿指示劑等從宏觀角度對酸、堿等物質(zhì)有了一定的認識，但是從微觀陰陽離子與酸、堿、鹽的系統(tǒng)關(guān)系并不了解，也不容易想到他們其中的關(guān)系。2.2離子反應(yīng)及其發(fā)生條件2.2.1離子反應(yīng)的概念學(xué)生從剛開始接觸化學(xué)課程的學(xué)習(xí)以來就涉及到對化學(xué)反應(yīng)的認識，在初中階段化學(xué)反應(yīng)的描述使用的是化學(xué)反應(yīng)方程式，學(xué)生認識到反應(yīng)有４種基本的類型：化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)，這四種反應(yīng)都是宏觀物質(zhì)之間的反應(yīng)，并沒有涉及到離子之間的反應(yīng)，因此對離子反應(yīng)概念的學(xué)習(xí)存在一定的難度。同時學(xué)生已經(jīng)初步學(xué)習(xí)電離的相關(guān)知識，了解了電離的概念以及電離方程式的書寫，知道物質(zhì)宏觀化合物與微觀陰陽離子具有一定聯(lián)系，但是對于宏觀現(xiàn)象的產(chǎn)生與微觀陰陽離子的相互作用的關(guān)系并不清楚，對微觀離子之間能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并不了解。2.2.2離子反應(yīng)發(fā)生的條件學(xué)生已經(jīng)知道復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件是２種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)以后有氣體、沉淀或水生成。沒有認識到水溶液中的反應(yīng)與非水溶液中的反應(yīng)存在的區(qū)別，對于溶液中的復(fù)分解型的反應(yīng)，學(xué)生沒有從微觀的角度去認識各個離子之間的重新組合，缺乏對反應(yīng)實質(zhì)的認識，不知道反應(yīng)的過程是如何發(fā)生的，只是知道復(fù)分解反應(yīng)就是２種物質(zhì)之間互相交換陰陽離子生成新的物質(zhì)，并不知道是溶液中離子之間的重新組合，沒有認識到有些離子在反應(yīng)前后是沒有發(fā)生變化的，即對２種或２種以上物質(zhì)在水溶液中的行為或相互作用缺乏正確全面的認識[7]。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了離子反應(yīng)的概念，初步知道發(fā)生離子反應(yīng)溶液中離子數(shù)目會發(fā)生變化，但是對于離子數(shù)目發(fā)生變化與相關(guān)宏觀現(xiàn)象產(chǎn)生的系統(tǒng)關(guān)系并不清楚。2.2.3離子方程式的書寫學(xué)生已經(jīng)對離子反應(yīng)及其發(fā)生的條件有了初步認識，知道了宏觀現(xiàn)象的產(chǎn)生于微觀離子之間的關(guān)系，但是對離子方程式的書寫還存在困難。學(xué)生在“離子方程式”書寫方面存在的困難之一是對“物質(zhì)在水溶液中主要以什么微粒形式存在”認識不清。對于NaOH溶液和CuCl2溶液的反應(yīng)，學(xué)生知道生成的Cu(OH)2是沉淀，不能拆寫成離子。學(xué)生認為這可以依據(jù)離子反應(yīng)發(fā)生的條件來處理這樣的問題。但當Cu(OH)2作為反應(yīng)物出現(xiàn)時，如Cu(OH)2與稀H2SO4反應(yīng)，Cu(OH)2難溶于水，在水中的主要微粒存在形式為Cu(OH)2而不是Cu2+和OH-，所以書寫離子方程式時Cu(OH)2不能拆。對此不少學(xué)生難以透徹理解，往往會出錯。究其原因有3個方面：一是對離子方程式的含義的認識存在偏差。教材中有關(guān)離子方程式的含義是“用實際參加反應(yīng)的離子符號來表示化學(xué)反應(yīng)的式子”，實際上離子方程式的真正含義應(yīng)該是“用實際參加反應(yīng)的物質(zhì)的主要存在形式來表示化學(xué)反應(yīng)的式子”；二是在于必修階段教材只是討論了幾種常見的強酸、強堿和可溶性鹽在水中電離的問題，并不涉及強、弱電解質(zhì)概念，學(xué)生對酸堿鹽在水溶液中的電離、復(fù)分解反應(yīng)的發(fā)生條件等內(nèi)容只是簡單地依據(jù)“易溶或難溶”、“易電離”等來分析；三是學(xué)生缺乏對一些常見物質(zhì)溶解性的認識。但是對“物質(zhì)在水溶液中主要以什么微粒形式存在”認識不清。2.2.4離子方程式的意義學(xué)生對離子方程式的認識分為2個層次：一是對這個內(nèi)容本身的認識；二是將這種認識作為工具用來分析和解決問題[6]。但是目前學(xué)生對于“離子方程式可以表示一類反應(yīng)”還認識不清，只停留在言語描述的水平，難以結(jié)合具體例子加以說明。究其原因，一方面是由于教材只是簡單地例舉了幾種不同的酸和堿之間發(fā)生的中和反應(yīng)的離子方程式(H++OH-=H2O)是相同的，來說明離子反應(yīng)可以表示同一類型的化學(xué)反應(yīng)。而對于離子方程式(H++OH-=H2O)表示的是哪些酸和堿發(fā)生的中和反應(yīng)并沒有揭示清楚。離子方程式(H++OH-=H2O)不能表示所有的中和反應(yīng)。它表示的是“可溶性強酸和強堿溶液反應(yīng)生成水和可溶性鹽的反應(yīng)”。但由于教材中的例證簡單，又沒有提供常見的變式，所以學(xué)生在面對這類具體問題時，常常會出錯。3教學(xué)設(shè)計3.1酸、堿、鹽在水溶液中的電離3.1.1電解質(zhì)與非電解質(zhì)的概念[提出問題]同學(xué)們在初中已經(jīng)觀察過酸、堿、鹽在水溶液導(dǎo)電的實驗現(xiàn)象，那么酸堿鹽是否只能在水溶液中導(dǎo)電？接下來我們以NaCl的導(dǎo)電實驗為例進行相關(guān)探究。氯化鈉除了有固態(tài)、氯化鈉溶液，還有熔融狀態(tài)。他們都能夠?qū)щ娒?？請大家觀看視頻，大家可以看到左邊是氯化鈉固體，中間是氯化鈉溶液，最右邊是氯化鈉熔融狀態(tài)，仔細觀察小燈泡是否都發(fā)亮了。[播放實驗]播放氯化鈉在熔融狀態(tài)下導(dǎo)電的實驗視頻。[學(xué)生回答]氯化鈉固體不能使小燈泡發(fā)亮，但是氯化鈉溶液以及氯化鈉熔融狀態(tài)都能使小燈泡發(fā)亮。[總結(jié)]電解質(zhì)概念：像氯化鈉這種在水溶液或者熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔锝凶麟娊赓|(zhì)。[教師講解]對于電解質(zhì)的概念老師強調(diào)三點：第一，條件是在水溶液或者熔融狀態(tài)下，也就是滿足其一就可以了；第二，要能夠?qū)щ?；第三，物質(zhì)的范圍必須是化合物。[習(xí)題練習(xí)]學(xué)了電解質(zhì)的概念以后呢，我們來做兩道習(xí)題來加深對電解質(zhì)概念的理解。1.下列物質(zhì)中，屬于電解質(zhì)的是①鹽酸②O2③Na2CO3④蔗糖⑤AgCl2.下列物質(zhì)中，能導(dǎo)電的是①鹽酸②熔融KCl③Cu④Na2CO3粉末[學(xué)生回答]第一題選③⑤，第二題選①②③[教師總結(jié)]我們判斷是否是電解的時候先看是否是化合物，再看在水溶液或熔融狀態(tài)下是否導(dǎo)電，導(dǎo)電的關(guān)鍵是看是否存在自由移動的離子或者自由移動的電子。注意電解質(zhì)不一定能導(dǎo)電，能導(dǎo)電的不一定是電解質(zhì)。比如Na2CO3粉末是電解質(zhì)，但是不能導(dǎo)電，Cu能導(dǎo)電，但不是電解質(zhì)。[提出問題]我們說在水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物叫作電解質(zhì)，在水溶液和熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電的化合物屬于什么呢？[學(xué)生回答]叫非電解質(zhì)[提出問題]那么混合物和單質(zhì)又稱為什么呢？[學(xué)生回答]既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)[總結(jié)]我們學(xué)過物質(zhì)的分類，物質(zhì)分為純凈物和混合物，純凈物又分為單質(zhì)和化合物，我們說電解質(zhì)是在水溶液或者熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔?。因此混合物和單質(zhì)既不是電解質(zhì)又不是非電解質(zhì)。3.1.2電離的概念教學(xué)過程如下：[教師引導(dǎo)]我們知道了電解質(zhì)能夠?qū)щ娛且驗榇嬖谧杂梢苿拥碾x子，那么這種自由移動的離子是如何產(chǎn)生的呢?電解質(zhì)又是怎樣導(dǎo)電的呢？接下來我們以氯化鈉在水中的溶解過程圖為例來進行探究。[教師講解]我們可以看到剛開始的時候氯化鈉通過鈉離子和氯離子的靜電作用緊密的結(jié)合在一起，水分子將氯化鈉分子包圍，當水分子與它們接觸以后，這種靜電作用會受到破壞，水分子分別包圍鈉離子和氯離子，分別解離出自由移動的鈉離子和氯離子。我們將像氯化鈉這樣在水溶液中產(chǎn)生自由移動離子的過程就稱之為電離。[提出問題]那什么是電離呢?[學(xué)生回答]字面意思就是電解質(zhì)發(fā)生了解離。[教師講解]電離的概念：電離其實就是電解質(zhì)在水溶液或熔融狀態(tài)下產(chǎn)生能夠自由移動的離子的過程。3.1.3電離方程式及酸、堿、鹽的重新定義教學(xué)過程如下：[教師引導(dǎo)]化學(xué)反應(yīng)可以用化學(xué)反應(yīng)方程式來表示，所以電離也可以用電離方程式來表示。[教師]以氯化鈉為例，我們一起來看如何正確的書寫電離方程式。NaCl=Na++Cl-[注意]電離方程式左邊是化合物，右邊是其電離出的陰陽離子，在書寫完之后要注意觀察是否元素守恒以及電荷守恒。[提出問題]有沒有哪三位同學(xué)自愿上來寫出HCl、HNO3、H2SO4的電離方程式？[學(xué)生書寫]三位同學(xué)自愿上來分別寫出了HCl、HNO3、H2SO4的電離方程式，其他同學(xué)在下面書寫[9]。HCl=H++Cl-HNO3=H++NO3-H2SO4=H++SO42-[提出問題]請同學(xué)們仔細觀察這三個電離方程式有什么共同特點？[學(xué)生回答]它們電離出來的陽離子都是H+。[教師引導(dǎo)]我們知道這三種物質(zhì)都屬于酸，那么你們能否從電離的角度對酸重新定義呢？[學(xué)生