教学设计模式有多种名称,如目标教学模式、问题教学模式、探究发现教学模式、情境教学模式、建构教学模式等。根据教学理论和教学过程中的操作程序,它们可以归纳为三类:以教师为中心、以学生为中心和师生互动。基于模型的教学模式是新课程标准倡导的一种先进的教学方法,它以问题为导向,通过师生互动,探索、发现和运用证据推理来构建学生的知识体系,培养学生的能力和素养。以下离子反应第一课时的教学设计,再现了以解释宏观现象为驱动的问题构建教学法的教学过程。希望对朋友们有帮助。
老师提问:安全用电宣传片里,告诫我们不要用湿手碰电器。因为手的汗液中有氯化钠,氯化钠遇水形成氯化钠溶液,可以导电,湿手更容易触电。让我们走进化学实验室,从微观角度寻找湿手触电的原因。请设计一个实验证明氯化钠溶液可以导电。
活动1探究氯化钠的导电性。
向烧杯中加入氯化钠溶液,将石墨电极放入氯化钠溶液中,打开电源,观察现象。
老师提问:氯化钠溶液为什么能导电?请继续设计实验,从微观角度探究氯化钠溶液能导电的原因。
活动2探究氯化钠溶液能导电的原因。
猜测水可以导电。猜测氯化钠可以导电。猜测水和氯化钠可以一起导电。猜测氯化钠溶液中有自由运动的带电粒子。
老师的启发:根据猜想,请进一步设计实验,搜索证据,验证猜想。我们已经知道氯化钠溶液可以导电,就不用做猜想3的实验了。设计对比实验来测试蒸馏水的电导率和干燥氯化钠固体的电导率。
学生:将干燥的氯化钠固体和蒸馏水放入两个烧杯中,将两个电极依次放入两个烧杯中,打开电源,观察现象。
老师的解释:请看实验的视频,发现无论是蒸馏水还是干燥的氯化钠固体,在实验过程中灯泡都没有点亮。也就是说,在这个实验条件下,无论是蒸馏水还是干燥的氯化钠固体都不能导电。。通过这三个实验,我们可以得出结论:氯化钠溶液的导电性是水和氯化钠共同作用的结果。猜想3是合理的。那么当氯化钠加入水中会发生什么呢?从微观上看,氯化钠溶液导电的原因是什么?
老师指导:物理学的知识告诉我们,电流是带电粒子按一定方向运动形成的。基于此,我们进一步提出一个猜想:氯化钠溶液之所以能导电,是因为氯化钠溶液中有自由运动的带电粒子。
老师示范:补充一套实验。将氯化钠固体加热熔化,并测试熔融氯化钠的电导率。请观看实验视频,观察实验现象。把两个电极直接接触,灯泡就亮了。这表明熔融的氯化钠也能导电。
老师的启发:我们分析实验事实。氯化钠溶液和熔融的氯化钠都能导电。我们也可以做一个猜测:熔融的氯化钠也有自由运动的带电粒子。对比氯化钠溶液和熔融氯化钠的组成,初中学的氯化钠是由钠离子和氯离子组成的,氯化钠可以提供钠离子和氯离子。对比三个实验和四个实验的相似之处,用的物质都是氯化钠,所以有钠离子和氯离子的带电粒子。实验3和实验4的区别在于物质的状态不同。实验3用的氯化钠是固体,实验4用的氯化钠是液体。结果一个不导电,一个导电。学生可以猜测,固体氯化钠中的钠离子和氯离子仍然紧密排列,不能自由移动。而熔融氯化钠中的钠离子和氯离子是可以自由移动的,也就是说,在加热熔化时,氯化钠固体中不能自由移动的钠离子和氯离子转化为可以自由移动的。学生观察P141-10的微观示意图,体验此时氯化钠晶体的结构模型。从图中我们可以看出,氯化钠固体中含有带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子。由于带相反电荷的离子之间的相互作用,钠离子和氯离子按照一定的规律紧密排列。在通电的情况下,氯化钠固体中带正电的钠离子和带负电的氯离子仍然紧密排列,不能自由移动,所以干燥的氯化钠固体不能导电。然而,氯化钠固体加热时会熔化,如图1-12所示。随着温度的升高,离子的运动加快,克服了粒子间的相互作用,产生了可以自由运动的钠离子和氯离子,而氯化钠熔化后可以导电。学生们对蒸馏水不导电的原因提出了一个猜想。
学生思维:老师引导学生,我们在初中就已经知道水是由水分子构成的。所以蒸馏水中带电粒子不多,所以蒸馏水不导电的原因应该是带电粒子不多。实验123,结合以上分析,推测氯化钠溶液导电是由于在水中加入了氯化钠固体,使氯化钠固体中不能自由移动的钠离子和氯离子变成了可以自由移动的钠离子和氯离子。
老师的问题:氯化钠固体加入水中是如何变成自由运动的离子的?引导学生看图1-11,思考并回答。
答案:氯化钠加入水中,氯化钠固体溶解形成氯化钠溶液。在水分子的作用下,钠离子和氯离子脱离固体进入水中,形成水合钠离子和水合氯离子。分子不断运动,水合钠离子和水合氯离子也是如此。
老师的解释:到目前为止,科学家认为氯化钠溶于水的微观过程很可能是氯化钠固体放入水中,在水分子的作用下,钠离子和氯离子从氯化钠固体中分离出来,浸入水中,形成水、钠离子和水合氯离子。将电极插入氯化钠溶液中,接通电源,带正电的水和钠离子移动到与电源负极相连的电极上,带负电的水合氯离子移动到与电源正极相连的电极上,使氯化钠溶液导电。到目前为止,通过对比四个实验,我们知道,之所以失手更容易触电,是因为留在手上的汗液中的氯化钠遇水,形成了可以自由移动的钠离子和氯离子。当通电时,这些自由移动的钠离子和氯离子沿一定方向移动,从而形成电流。当然,人的手上会沾上其他水溶性导电化合物。请总结氯化钠导电的原因。
学生总结:当宏观物质氯化钠以固体形式存在时,组成氯化钠的钠离子和氯离子不能自由移动。干燥的固体氯化钠不能导电。当氯化钠固体溶于水形成氯化钠溶液或加热熔化得到熔融氯化钠时,不能自由移动的钠离子和氯离子转化为可以自由移动的钠离子和氯离子,从而导电。
老师提问:学生结合教材P15,当氯化钠固体溶于水形成氯化钠溶液或加热熔融得到熔融氯化钠时,不能自由移动的钠离子和氯离子转化为可以自由移动的钠离子和氯离子。用什么概念来表达?
给老师板书:电离:化合物溶于水或受热熔化形成自由运动离子的过程。
从宏观的物质变化来看,氯化钠等在水溶液或熔融状态下能导电的化合物属于一类,如盐酸、氢氧化钠溶液、硝酸钾溶液,所以氯化氢、氢氧化钠、硝酸钾都属于电解质。
教师板书:电解质。在水溶液或熔融状态下能导电的化合物叫做电解质。类别:复合。特性:导电。条件:水溶液或熔化。
老师:用什么方法可以表示电解质的电离过程?请把它写出来。
学生问答:用粒子模型画离子符号。
老师板书:电离方程式:老师强调,板书:1。电离物体:化合物2。电离条件:溶于水或强态3。电离结果。带电的阴离子、阳离子、解离粒子的阴、阳离子数量相等。
教师旁白:学生从宏观、微观、符号三个维度了解了电离,构建了电解质电离模型。请用电离模型和数据分析硫酸钡在水中的主要存在形式,并说出判断依据。数据:25℃时,硫酸钡的溶解度为2.38×10 -4克。
数据2:蒸馏水和饱和硫酸钡溶液的电导率。电导率是材料传输电流的能力。同等条件下,数值越大,导电性越强。请分析一下硫酸钡是不溶的,在水中主要以硫酸钡固体的形式存在,还是像氯化钠一样,溶于水后会电离成自由移动的钡离子和硫酸根离子?
教师引导学生分析强调:根据数据一,硫酸钡在水中的溶解度很小,所以硫酸钡不溶解,极少量的硫酸钡溶于水,所以硫酸钡在水中主要以硫酸钡固体的形式存在。根据数据2,在相同条件下,饱和硫酸钡溶液的电导率比蒸馏水增加,说明水溶液中离子的种类和数量与电导率密切相关。根据溶解度可以推测电解质在水中是否以固体形式存在,根据电离度可以判断物质是否以自由离子形式存在。也就是说,要从化合物的溶解度和电离度来判断物质在溶液中的存在形式。
活动:写出以下三组物质的电离方程式,观察酸、碱、盐的电离特点。
氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡
硫酸、硝酸、盐酸
硝酸钾、碳酸钠、硫酸铜
启发学生总结:
根据电离方程式,酸电离产生的阳离子都是氢离子,所以酸具有相似的化学性质。碱电离过程中产生的所有阴离子都是氢氧根离子,碱的连通性由氢氧根离子决定。盐的电离产生金属阳离子和酸性阴离子。酸、碱和盐具有相同的电离特性,所以我们把它们归类为相同的电解质。所以电解质实际上是以电离与否为标准对化合物进行分类的结果,是从微观角度对电解质的认识。电离化合物是电解质。
从宏观上看,判断电解质的方法是:在水溶液或熔融状态下能导电的化合物就是电解质。
从物质的类别来确定电解质的方法:酸、碱和大多数盐都属于电解质。
电路板设计:离子反应
1.电离:电离对象:化合物,电离条件:溶于水或强,电离的结果。
2.电离方程
3.电解质:酸、碱、盐都是电解质。
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