高中化学全国说课大赛获奖作品:碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异的创新实验设计说课稿
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碳酸钠和碳酸氢钠的性质探究说课稿一、教材分析本节课是鲁科版高一化学必修一第三单元第一节——碳的多样性。
通过本节的学习,帮助学生切实掌握碳的化合物的性质,鉴别和用途。
对于碳酸钠和碳酸氢钠,重点介绍它们的化学性质。
同时,通过对它们的性质不同的介绍,使学生进一步了解碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法。
本节教材具有以下特点:1.重视实验教学.2.重视对比。
3.重视知识在实际中的应用。
二、教学目标及重难点教学目标1.知识与技能目标:(1)掌握碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质、用途及鉴别。
(2)通过演示和学生实验,培养学生的观察能力、动手能力及分析问题的能力。
2.过程与方法目标:(1)通过演示和学生实验相结合的方法,并适时启发、诱导使学生体验实验的作用,鼓励学生在实验中探索和创新,能充分认识碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质和化学性质。
(2)采用实验探究、对比分析和讨论归纳,掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
3.情感态度与价值观:(1)通过实验引导探究方法,发展学生学习的兴趣,体验科学探究的艰辛和喜悦,养成勇于创新、积极实验的科学态度。
(2)培养学生与他人合作的意识和品质。
教学重点:1、通过对碳酸钠和碳酸氢钠的性质及其鉴别方法的研究,培养学生用对比的方法认识事物和全面的分析事物的逻辑辑思维能力;2、激发学生的求知欲望和学习期望;3、培养学生认真细致严谨求实的科学态度。
教学难点1、激发学生课前理论探究及实践调查的兴趣;2、完善学生的实验能力和创造思维能力。
三、学情分析1.学生的心理特点:对新接触的事物充满好奇,有强烈的求知欲望。
2.学生的能力特点:学生已经掌握了不少化学学习方法和实验技能。
3.学生知识起点:初中已经学习过二氧化碳、一氧化碳、碳酸钙等简单的碳的化合物,对碳酸钠和碳酸氢钠等盐类化合物有了简单的了解。
四、教法学法教法:分组讨论法、实验探究法、多媒体辅助法学法:合作学习法、探究学习法、聆听与思考、对比与归纳五、教学过程【情景导入】表演魔术-瓶子吹气球,激发学生的学习兴趣,增强学生对碳酸钠和碳酸氢钠性质的探究欲,让学生体会到化学与生活的紧密联系。
碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度差异的原因碳酸钠和碳酸氢钠是两种常见的碳酸盐化合物,它们在溶液中的溶解度有一定的差异。
本文将分析碳酸钠和碳酸氢钠溶解度差异的原因,并探讨其在实际应用中的意义。
1. 溶解度定义及影响因素在讨论碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度差异之前,我们先介绍一下溶解度的概念。
溶解度是指在一定温度下,单位溶剂中溶质能够溶解的最大量。
影响溶解度的因素包括温度、压力、溶质和溶剂的性质等。
2. 碳酸钠和碳酸氢钠的结构和性质碳酸钠的化学式为Na2CO3,它是一种无机化合物,存在着结晶水合物的形式。
碳酸氢钠的化学式为NaHCO3,也是一种无机化合物,在固态中并不含结晶水合物。
两者的分子结构略有不同,这也是导致它们溶解度差异的一个关键因素。
3. 水溶液中的离解行为在水溶液中,碳酸钠和碳酸氢钠会发生离解反应,形成溶解度平衡。
碳酸钠的离解方程式为:Na2CO3 ⇌ 2Na+ + CO3^2-碳酸氢钠的离解方程式为:NaHCO3 ⇌ Na+ + HCO3^-从离解方程式可以看出,碳酸钠中的两个钠离子与碳酸根离子的比例是1:1,而碳酸氢钠中只有一个钠离子与碳酸根离子的比例是1:1。
这也是导致碳酸钠和碳酸氢钠溶解度差异的原因之一。
4. pH值对溶解度的影响另一个导致碳酸钠和碳酸氢钠溶解度差异的因素是溶液的pH值。
碳酸钠溶解时会释放出碱性的氢氧根离子(OH-),从而提高溶液的碱性。
而碳酸氢钠溶解时会产生碳酸根离子(HCO3-),从而使溶液呈现酸性或中性。
由于碱性条件下,钠离子(Na+)更易溶解于水中,所以碳酸钠的溶解度相对较高。
而酸性或中性条件下,碳酸根离子(HCO3-)更易溶解于水中,导致碳酸氢钠的溶解度较高。
5. 应用意义与实际应用碳酸钠和碳酸氢钠在实际应用中有着广泛的用途。
碳酸钠常用于玻璃制造、制碱工业、纺织业等领域;碳酸氢钠则常用于食品加工、制药、调节水质等方面。
对于不同领域的应用,我们需要根据具体情况选择合适的碳酸盐化合物。
《碳酸钠的性质与应用》说课稿一、使用教材苏教版高中《化学必修1》专题2第二单元钠镁及其化合物二、实验器材自制教具:双通管、气球、矿泉水瓶、医用注射器0.8mol/L NaHCO3、0.8mol/L Na2CO3、4mol/L盐酸、饱和Na2CO3溶液、澄清石灰水、NaHCO3和Na2CO3固体、二氧化碳(事先制备)三、实验创新要求/改进要点改变课本中所用NaHCO3和Na2CO3溶两种固体与酸反应比较反应速度快慢实验,改用在双通管中NaHCO3和Na2CO3溶液与盐酸的反应,可以实现变量的控制。
利用套管实验在比较NaHCO3和Na2CO3两种固体的热稳定性,可以实现实验操作环节简单化。
增加饱和Na2CO3溶液与CO2的反应,可以让学生对于侯德榜制碱法有更加感性的认识。
四、实验原理/实验设计思路从教材和有利于学生能力提升和思维发散要求出发,在Na2CO3和NaHCO3有关性质对比实验中,改变改进课本实验,增加演示实验,通过实验的感性认识探究了有关两种钠盐与酸反应的剧烈程度,溶解度大小和热稳定性五、实验教学目标(1)宏观辨识和微观探析:知道Na2CO3与盐酸反应分步进行的微观原理(2)变化观念和平衡思想:了解反应受制于多种因素,能多角度、动态的分析化学变化(3)证据推理与模型认知:能通过实验现象获得Na2CO3与盐酸反应分步进行的证据(4)科学探究与创新意识:能根据实际问题,提出合理假设,设计合理实验。
如如何比较两种钠盐溶解度大小,设计在饱和Na2CO3中通入二氧化碳(5)科学态度与社会责任:能实事就是的对待科学实验,如往饱和Na2CO3中通入二氧化碳的实验现象并非如想象中速度非常快,获得能反应与反应速度属于两个方面内容,获得严谨的科学态度六、实验教学内容本节课是学习Na2CO3的性质课堂上的改进实验:①同浓度Na2CO3、NaHCO3溶液与盐酸反应比较反应速度快慢②套管实验比较度Na2CO3、NaHCO3固体的热稳定性③在饱和Na2CO3中通入二氧化碳比较溶解度大小七、实验教学过程【情境引入】我们了解苏打是Na2CO3的俗称,小苏打是NaHCO3的俗称,那么我们平常胃不舒服时食用的苏打饼干里面原料中有什么?【学生】:异口同声,有Na2CO3【教师】:展示苏打饼干的原料,明确苏打饼干原料为小苏打【教师】:难道我们了解有差错,还是里面蕴含了什么化学变化【学生】:学生讨论分析,提出可能饼干在烘烤过程中小苏打变成苏打的假设。
《碳酸氢钠》说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的内容是《碳酸氢钠》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析本节课选自人教版高中化学必修一第三章《金属及其化合物》的第二节《几种重要的金属化合物》。
碳酸氢钠是一种常见的钠盐,在生产生活中有着广泛的应用。
通过对碳酸氢钠的学习,不仅可以加深学生对钠的化合物的认识,还能为后续学习碳酸钠的性质以及酸碱盐的转化打下基础。
教材首先介绍了碳酸氢钠的物理性质,如白色细小晶体、能溶于水等。
接着通过实验探究了碳酸氢钠的化学性质,包括受热分解、与酸反应、与碱反应等。
教材的编排注重实验探究,旨在培养学生的观察能力、实验操作能力和思维能力。
二、学情分析学生在初中阶段已经学习了一些常见的酸、碱、盐的知识,对化学实验也有了一定的了解和操作经验。
在本节课之前,学生已经学习了钠单质的性质以及碳酸钠的相关知识,这为本节课的学习提供了知识储备。
但对于碳酸氢钠的性质,学生还比较陌生,需要通过实验探究和分析来逐步认识。
另外,高一学生的思维活跃,好奇心强,具有较强的探究欲望,但他们的抽象思维能力和逻辑推理能力还有待提高,因此在教学中需要注重引导和启发,帮助学生逐步建立起科学的思维方法。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)了解碳酸氢钠的物理性质。
(2)掌握碳酸氢钠的化学性质,能写出相关的化学方程式。
(3)理解碳酸氢钠在生产生活中的应用。
2、过程与方法目标(1)通过实验探究,培养学生的观察能力、实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
(2)通过对比碳酸钠和碳酸氢钠的性质,培养学生的比较、归纳和推理能力。
3、情感态度与价值观目标(1)通过实验探究,激发学生学习化学的兴趣,培养学生的创新精神和实践能力。
(2)通过了解碳酸氢钠在生产生活中的应用,让学生感受到化学与生活的密切联系,增强学生学习化学的责任感和使命感。
《探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质》教学设计一、教学内容分析本节内容既是为前面的实验和理论知识补充感性认识的材料,又为化学2介绍的物质结构、元素周期律、化学反应与能量等理论知识打下重要的基础。
通过碳酸钠与碳酸氢钠的学习,能使学生认识化学在促进社会发展、改善人类的生活条件等方面起重要作用。
二、教学对象分析学生已经知道了物质的溶解性和溶解度的概念,能正确区分酸碱盐,并正确选用指示剂检验溶液的酸碱性。
学生具有设计简单实验方案的初步能力,具有使用常见仪器进行实验操作的初步能力,具有观察实验现象和记录实验数据的初步能力,具有开展实验探究的欲望和热情,具有合作学习的意识与体验。
三、教学设计思想本节课的主要内容是有关碳酸钠和碳酸氢钠性质的实验探究,课本中的实验都比较简单,学生已经具备独立操作该节课内容中所有的化学实验的能力。
因此,本节课采取教师引导、学生主动参与、亲身体验学习过程的教学方法,即以教师提出问题,学生实验对比探究为主的教学方法,着重培养学生的探究意识和能力。
在学生实验探究获得两种钠盐的色态、溶解性、碱性、和热稳定性知识之后,再进行教师演示实验和引导学生对已有知识进行迁移,从而得出两种钠盐的其他性质。
四、教学目标1、知识与技能:使学生了解碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质和用途,培养学生的实验操作技能、观察能力和分析问题的能力。
2、过程与方法:通过实验探究过程,使学生初步掌握探究、对比、归纳等学习方法。
3、情感态度与价值观目标:培养学生科学的探究心和求知欲;注重实验探究,让学生在实验研究中体会合作、互助的重要性;鼓励敢于质疑、勇于创新的精神和合作的精神。
五、教学重点与难点重点:Na2CO3和NaHCO3的主要性质,学习方法的引导。
难点:对实验现象的观察和分析;良好实验素养的养成;探究能力的培养提高。
六、教学用品:实验药品:Na2CO3(固体、溶液)、NaHCO3(固体、溶液)、酚酞试液、盐酸、石灰水、BaCl2溶液等;实验仪器:药匙、试管、试管夹、酒精灯、胶头滴管等。
《碳酸钠和碳酸氢钠》课堂教学创新设计作者:黎耀中来源:《中学教学参考·理科版》2011年第07期【教学目标】1.知识目标(1)掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质及其性质之间的差异及二者的相互转化;(2)了解碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法;(3)了解钠的化合物的主要用途。
2.能力目标(1)培养学生的动手能力;(2)提高实验设计能力;(3)训练学生用对比的方法认识事物和全面的分析事物的逻辑思维能力。
3.德育目标(1)刺激学生的求知欲望和学习期望;(2)培养学生认真细致和严谨求实的科学态度。
【教学重点】碳酸钠和碳酸氢钠的性质、鉴别方法及相互转化。
【教学难点】碳酸钠、碳酸氢钠分别和盐酸反应的本质区别。
【教学方法】对比、探究、实验、练习学习法【教学用具】试管、酒精灯、铁架台、导管等仪器;碳酸钠、碳酸氢钠固体、稀盐酸、气球、氯化钡溶液、澄清石灰水等药品;火柴等用品;多媒体教学设备。
【教学过程】[展示]馒头图片及发酵粉。
[导入]俗话说,馒头好不好吃要看面发不发得起来,所以蒸馒头要用发酵粉。
那么发酵粉的主要成分是什么?那就是碳酸氢钠。
[学生活动]观察所展示的碳酸钠和碳酸氢钠的颜色、状态,了解二者的俗名,完成学案表格相关内容的填写。
[师]我们知道钠盐都可溶于水,那么Na2CO3和的水溶性有何差别?[探究实验1]碳酸钠和碳酸氢钠溶解性对比实验步骤Na2CO3NaHCO3①几滴水加水结块变为晶体,放热加水部分溶解,感受不到热量变化②10ml水振荡时间长时可溶解固体量减少初步结论加水先变成含结晶水的晶体,后溶解加水部分溶解[板书]一、碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质Na2CO3(俗名:纯碱或苏打):白色粉末、易溶于水。
NaHCO3(俗名:小苏打):细小的白色晶体、较易溶于水(溶解度比Na2CO3小)。
[过渡]同学们,你们愿意当个小科学家吗?科学研究未知物质的方法之一是根据已知类似物质的性质,大胆提出推论,然后用实验验证,最后得出结论。
【精品】2019年高中化学实验创新大赛说课稿★☆碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异的创新实验设计一、使用教材苏教版《化学1》专题2第2单元第二节《碳酸钠的性质与应用》二、实验器材仪器:离心机、离心试管、锥形瓶、滴定管、滴定管夹、托盘天平、药匙、量筒、胶头滴管试剂:固体碳酸钠、固体碳酸氢钠、蒸馏水三、实验创新要点/改进要点(1)实验内容上的创新:增加碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异的实验探究。
苏教版的教材上无溶解性差异的实验探究,只在书本P52出现的表格中有水溶性的比较,显示两者都易溶,CO3的溶解度大于NaHCO3。
相同温度下,Na2(2)实验方法上的创新:溶解性差异的比较有两种思路,其一是在等量的溶剂中能溶解溶质的质量,其二是等质量的溶质完全溶解所需要溶剂的体积,从不同角度作比较,从定性到半定量的探究。
四、实验原理等质量(2.0g)的碳酸钠和碳酸氢钠,加入(4mL)水,溶解、振荡、沉降,比较剩余固体量的相对多少,判断溶解量的相对多少,从而得出两种物质溶解性差异;等质量(1.5g)的碳酸钠和碳酸氢钠完全溶解所要消耗水的体积,通过比较水的体积,得出两种物质溶解性差异,并根据消耗的水量计算溶解度。
五、实验教学目标宏观辨识与微观探析:物质的溶解过程本质上是构成物质的微粒均匀、稳定地分散在水分子中,并与水分子结合的过程,从微粒角度解析宏观变化。
变化观念与平衡思想:物质的溶解和离子的结合(结晶析出)是一个动态的平衡过程。
证据推理与模型认知:由实验现象推得结论,构建控制变量思想(单因子变量)与实践研究物质性质的模型。
科学探究与创新意识:通过对物质的溶解性差异问题的探究,使学生体验科学探究的过程,学习科学探究的方法及对实验条件的控制,培养学生的科学探究能力、创新能力。
科学精神与社会责任:通过实验,促学生认识到社会实践的科学原理本质,建立解决问题严谨的、实事求是的科学态度和精神。
六、实验教学内容将“碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异”的探究过程设计为与学生一同探究的实验课,使学生体会科学研究过程,掌握基本研究方法,促进核心素养的形成。
碳酸钠和碳酸氢钠说课稿一.教材分析本节课是高一化学必修一第二单元第二节—-几种重要金属的内容,包括钠的氧化物、过氧化物及碳酸钠和碳酸氢钠,属于元素化合物的知识。
通过本节的学习,帮助学生切实掌握钠的化合物的性质,鉴别和用途。
对于碳酸钠和碳酸氢钠,重点介绍它们与盐酸的反应,热稳定性.同时,通过对它们的热稳定性不同的介绍,使学生进一步了解碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法。
本节教材具有以下特点: 1.重视实验教学。
2.重视对比.3.重视知识在实际中的应用.4。
重视化学史的教育。
二.教学目标及重难点1.知识与技能目标:(1)掌握碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质、用途及鉴别。
(2)通过演示和学生实验,培养学生的观察能力、动手能力及分析问题的能力.2.过程与能力目标:(1)通过演示和学生实验相结合的方法,并适时启发、诱导使学生体验实验的作用,认识碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质和化学性质。
(2)采用实验探究、对比分析和讨论归纳,掌握碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
3.情感态度与价值观:(1)通过实验引导探究方法,发展学生学习的兴趣,体验科学探究的艰辛和喜悦,养成勇于创新、积极实验的科学态度。
(2)培养学生与他人合作的意识和品质.教学重点和难点:碳酸钠和碳酸氢钠的性质和鉴别方法与除杂三. 教法学法:本节课采取实验,启发,探究式教学方法,旨在利用生动有趣的实验和精心设计的问题引起学生的浓厚兴趣,启发学生自觉参与对知识的归纳和小结,并通过思维活动把从实验中得到的感性认识上升到理性认识。
1.运用对比的方法学习碳酸钠和碳酸氢钠的有关知识和性质。
2.通过分组实验探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质,培养学生动手能力和创新精神.3。
紧密联系实际,把性质和用途联系起来。
强调学以致用,激发学习兴趣.四.教学程序[导入]首先介绍碳酸钠和碳酸氢钠在日常生产,生活中的广泛应用,激发学生的学习兴趣.然后展示样品,用观察法使学生对碳酸钠和碳酸氢钠和的状态、颜色等物理性质有初步的认识。
碳酸钠与碳酸氢钠讲课稿同学们,上课!上节课我们已经学习了金属钠及其氧化物,我们也提到了碳酸钠,本节课,我们先来看看碳酸钠在生活中的应用。
碳酸钠可以用来制作肥皂,也是去污粉的主要成分。
碳酸钠俗称纯碱,也叫苏打,提到苏打呢,我们都知道苏打水,那苏打水的成分是碳酸钠吗?老师告诉大家,并不是碳酸钠,而是碳酸氢钠,俗称小苏打。
碳酸氢钠也是发酵粉的主要成分,还可以用来制作泡沫灭火器。
这些呢,都是碳酸氢钠在生活中的应用。
碳酸钠与碳酸氢钠,二者只有一字之差,为什么用途却有如此大的差异呢?大家知道用途是由什么决定的?恩,我听到有同学说了是性质,非常好!那今天我们一起来学习碳酸钠和碳酸氢钠的性质。
我们一起来写一下碳酸钠与碳酸氢钠的化学式,我们已经知道了碳酸钠俗称纯碱、苏打,碳酸氢钠俗称小苏打。
老师给大家呈现了两幅图片,请大家观察碳酸钠和碳酸氢钠的性状。
我们看到碳酸钠是白色粉末状的,碳酸氢钠是白色细小晶体状的。
两者从组成上看都属于钠盐,我们知道钾钠铵盐都可溶于水,也就是说碳酸钠和碳酸氢钠都溶于水,两者溶解性的大小到底如何呢?请同学们设计实验进行比较。
老师听到有同学说可以取同质量少量的固体溶解于同样多的水中,看溶解的情况。
很好,我们在实验的时候,分别取2g碳酸钠和碳酸氢钠,加入10ml水,充分振荡,观察现象。
同学们已经完成实验了,请同学来说一下现象。
我们看到碳酸钠全部溶解,碳酸氢钠部分溶解。
由此我们可以得到碳酸钠和碳酸氢钠都易溶于水,但是碳酸钠的溶解性要大于碳酸氢钠的。
如果要更确切的比较两者的溶解性,我们可以查看他们的溶解度数据。
在20℃时碳酸钠的溶解度是21.5g,碳酸氢钠的溶解度是9.60 g,这就定量说明了碳酸钠的溶解性要小于碳酸氢钠的。
在一开始我们已经说了,碳酸钠可以用做去污粉,碳酸氢钠可以用于中和胃酸,这两个用途说明了它们都具有碱性。
碱性大小如何呢?我们来比较一下它们的碱性。
接下来进行实验探究二:在分别装有1mL 0.5mol/L Na2CO3和0.5mol/L NaHCO3溶液的试管中,各滴2滴酚酞,振荡,观察现象。
碳酸钠和碳酸氢钠一、课标、教材、学情分析《普通高中化学课程标准》对本节内容的基本要求:“能通过实验研究碳酸钠的性质,能通过实验对比研究碳酸钠、碳酸氢钠的性质,并知道其在生产生活中的应用”。
碳酸钠和碳酸氢钠是重要的化工原料,学生在初中阶段已有初步的认识,但并没有进行深入的性质实验探究和分析,教师授课应在学生已有认知基础上进行,注重学习研究方法的指导和探究能力的培养。
同时,碳酸钠和碳酸氢钠教学过程中,能充分体现对比的学科思维来认识问题。
在教学过程中要做到承前启后,为后面的“离子反应”学习埋好伏笔。
最为重要的是,在教学过程中必须紧紧围绕“生活中充满化学,用化学看懂生活”的基本学科理念,完成教学目标和要求,激发学生通过学习新知识的热情,形成自主学习的习惯。
另外,作为教学来说,不一定拘泥于哪一版本的教材,而是根据教学要求选择合理的教学素材即可,所谓“用教材”而不是“教教材”。
二、教学目标(1)认识碳酸钠和碳酸氢钠的性质,并应用所学知识解释两者在生产生活中的用途。
(2)能利用比较学习方法,分析碳酸钠和碳酸氢钠性质的联系与区别,掌握其相互转化和鉴别方法。
(3)理解探究物质性质的一般方法。
(4)体会在科学研究中大胆推测和仔细观察同样重要,关注宏观现象和想象微观过程同样重要。
三、教学重难点碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质四、教学流程图流程1、引入:认识实验室和生活中的碳酸钠和碳酸氢钠流程2、“微波炉发面”实验流程3、总结比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性流程4、通过一组实验认识碳酸钠和碳酸氢钠与酸的反应流程5、总结碳酸钠和碳酸氢钠的转化关系流程6、呼应开头,对“微波炉发面”实验再认识五、教学过程(一)、引入展示碳酸钠和碳酸氢钠药品实物,熟悉药品外观。
展示超市售纯碱、口碱、小苏打,熟悉物质俗名。
总结碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质和俗名。
表1:碳酸钠和碳酸氢钠物质碳酸钠碳酸氢钠化学式Na2CO3NaHCO3颜色、状态白色、固态白色、固态俗名纯碱、口碱、苏打小苏打(二)、碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性实验:微波炉发面展示加热之后的三个面团。
碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异的创新实验设计说课稿
一、使用教材
苏教版《化学1》专题2第2单元第二节《碳酸钠的性质与应用》
二、实验器材
仪器:离心机、离心试管、锥形瓶、滴定管、滴定管夹、托盘天平、药匙、量筒、胶头滴管试剂:固体碳酸钠、固体碳酸氢钠、蒸馏水
三、实验创新要点/改进要点
(1)实验内容上的创新:增加碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异的实验探究。
苏教版的教材上无溶解性差异的实验探究,只在书本P52出现的表格中有水溶性的比较,显示两者都易溶,CO3的溶解度大于NaHCO3。
相同温度下,Na
2
(2)实验方法上的创新:溶解性差异的比较有两种思路,其一是在等量的溶剂中能溶解溶质的质量,其二是等质量的溶质完全溶解所需要溶剂的体积,从不同角度作比较,从定性到半定量的探究。
四、实验原理
等质量(2.0g)的碳酸钠和碳酸氢钠,加入(4mL)水,溶解、振荡、沉降,比较剩余固体量的相对多少,判断溶解量的相对多少,从而得出两种物质溶解性差异;
等质量(1.5g)的碳酸钠和碳酸氢钠完全溶解所要消耗水的体积,通过比较水的体积,得出两种物质溶解性差异,并根据消耗的水量计算溶解度。
五、实验教学目标
宏观辨识与微观探析:物质的溶解过程本质上是构成物质的微粒均匀、稳定地分散在水分子中,并与水分子结合的过程,从微粒角度解析宏观变化。
变化观念与平衡思想:物质的溶解和离子的结合(结晶析出)是一个动态的平衡过程。
证据推理与模型认知:由实验现象推得结论,构建控制变量思想(单因子变量)与实践研究物质性质的模型。
科学探究与创新意识:通过对物质的溶解性差异问题的探究,使学生体验科学探究的过程,学习科学探究的方法及对实验条件的控制,培养学生的科学探究能力、创新能力。
科学精神与社会责任:通过实验,促学生认识到社会实践的科学原理本质,建立解决问题严谨的、实事求是的科学态度和精神。
六、实验教学内容
将“碳酸钠和碳酸氢钠溶解性差异”的探究过程设计为与学生一同探究的实验课,使学生体会科学研究过程,掌握基本研究方法,促进核心素养的形成。
(1)相同温度下,比较相同体积的水所能溶解的固体的质量。
(2)相同温度下,比较相同质量的固体完全溶解所需要的水的体积。
七、实验教学过程:
环节一:实际问题,引发思考。
往充满二氧化碳的矿泉水瓶中加入饱和碳酸钠溶液,振荡、静置后,会析出固体碳酸氢钠(因Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3),有三方面的原因:反应后溶剂水的质量减少,生成的碳酸氢钠溶质质量增加,碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小。
像这种在多种因素共同影响下,我们能否通过这个实验得到碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小的结论?
图1
环节二:实验方案设计
问题:设计怎样的实验来研究碳酸钠和碳酸氢钠的溶解性差异?
思考1:影响固体物质溶解性的因素有哪些?
溶质、溶剂、温度。
思考2:多变量影响实验结果时,怎样设计能较好地进行研究?
控制变量法。
共同讨论实验方案。
相同温度下,比较相同体积的水所能溶解的固体的质量。
相同温度下,比较相同质量的固体完全溶解所需要的水的体积。
环节三:实验操作(学生分组实验)
实验一、相同温度下,比较相同体积的水所能溶解的固体的质量。
第一步:用托盘天平分别称取2.0g的碳酸钠和碳酸氢钠,于离心试管中。
第二步:同时加入4mL水,溶解、振荡。
第三步:将离心试管置于离心机中,打开开关,3分钟后取出离心试管,比较剩余固体量的相对多少,判断溶解量的相对多少。
实验二、相同温度下,比较相同质量的固体完全溶解所需要的水的体积。
第一步:用托盘天平分别称取1.5g的碳酸钠和碳酸氢钠,于锥形瓶中。
第二步:用滴定管往锥形瓶中滴加蒸馏水,振荡。
第三步:滴加至固体完全溶解,记录所用蒸馏水的体积。
环节四:数据分析,得出结论
从相同质量的溶剂所能溶解的固体质量来分析,碳酸钠的溶解性大于碳酸氢钠。
相同质量的溶质完全溶解所消耗的水的体积来分析,碳酸钠的溶解性大于碳酸氢钠。
并根据消耗的水量计算溶解度。
与资料上20O C时的溶解度作对比。
图2
环节五:回归问题,联系生产生活实际。
CO3+H2O+CO2=2NaHCO3反应中,一是溶剂水减少,二是溶质NaHCO3质量增加,三在Na
2
溶解度相对更小,上述三个原因都有利于碳酸氢钠的析出。
侯氏制碱原理中析出是NaHCO
3
碳酸氢钠,而不是碳酸钠的原因就是因为同温下,碳酸氢钠溶解度更小。
结束:实证研究中要注意方案的严密性。
上述实验是基于两种物质溶解速率都比较快的模型下设计的比较粗略的实验方案。
从定性到半定量还可以进行定量的研究。
这样的实验研究真实地解决了我们想当然的问题,正是化学学科的本质所在。
八、实验效果评价
1.实验设计原理。
在苏教版化学1教材中对碳酸钠与碳酸氢钠溶解度差异的比较,有的课堂实验呈现是取等质量固体加等量的水,比较溶解情况;有的是借助于往饱和碳酸钠溶液中通入二氧化碳时会析出碳酸氢钠。
这个反应有这三方面的原因来分析碳酸氢钠的析出:反应后溶剂水的质量减少,生成的碳酸氢钠溶质质量增加,碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小,那么既然有三个因素引起碳酸氢钠的析出,是否能通过这个实验说明碳酸氢钠溶解度更小?教材突出比较了两者的性质,所以溶解性的差异又会被提及,所以设置这样的实验探究背景有利于学生更加形象清晰的认识到碳酸钠比碳酸氢钠更易溶于水,甚至对他们的溶解度也有所认识。
通过比较碳酸钠与碳酸氢钠的溶解性差异,为今后认识碳酸盐与碳酸氢盐之间的溶解性差异关系奠定一定的基础,增强了感性的认识,并为“侯氏制碱”原理的理解奠定基础。
2.科学知识的本质。
碳酸钠与碳酸氢钠性质在水溶性方面的差异性与微观溶解过程中引起的焓变、熵变以及分子内氢键有关,也体现了物质的宏观性质取决于其微观结构的特点。
碳酸(氢)盐溶解性不仅和氢键有关,也和离子键的强度有关,离子键越强越难溶解。
对于CaCO3和Ca(HCO3)2等物质,其阳离子价态较高,正电场强,和CO3 2-的吸引力较大,而和HCO3-的吸引力较小,此时离子键强度起主导作用,酸式盐的溶解性好于正盐。
而碱金属只有一个单位正电荷,此时氢键的作用就显现出来,使溶解性逆转。
而对于很多过渡金属元素,
2-的键有较多共价成分,而其电子构型(主要是d电子的影响)造成极化能力增强,和CO
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难以溶解。
3.探究实验设计模型构建。
在问题背景的引导下,学生体验了科学的探究过程,认识了探究性实验的一般过程,也感受到化学思维的严密性与辩证性。
通过探究相同体积的水所能溶解的固体的量和溶解相同质量的固体所需水的体积,初步建立了这种辩证思维的模型,有利于以后解决类似的问题。
4.实践与理论相结合。
探究碳酸钠与碳酸氢钠溶解性差异实验过程,用实践实证理论,用理论指导实践,科学原理获得需要实践与理论相结合。
定性结论获得真实体验,控制变量比较方案设计,实践研究导向科学原理。