微项目 探秘膨松剂（教学设计）化学鲁科版2019必修第一册

微项目 探究膨松剂 ——体会研究物质性质的方法和程序的实用价值 一、知识目标 1.明确膨松剂的定义和分类，掌握碳酸氢钠用作膨松剂的作用原理。 2.了解碳酸氢钠和碳酸钠的物理、化学性质，掌握鉴别它们的常用方法及相互转化的条件。 3.学会设计并运用复合膨松剂，掌握混合物除杂的方法和所需试剂。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识膨松剂的作用和碳酸氢钠、碳酸钠的性质表现，从微观角度理解其反应原理。 2.证据推理与模型认知：通过实验探究和现象分析，推理碳酸氢钠的化学性质，建立研究物质性质的方法和程序的模型。 3.科学探究与创新意识：通过探究碳酸氢钠用作膨松剂的原理和设计复合膨松剂，培养科学探究能力和创新思维。 一、教学重点 1.碳酸氢钠用作膨松剂的原理。 2.碳酸钠和碳酸氢钠的性质及鉴别方法。 二、教学难点 1.设计复合膨松剂。 2. 二理解碳酸钠和碳酸氢钠与不同物质反应的产物差异。 本节教学内容源于鲁科版（2019 年版）高中化学必修第一册第一章《认识化学科学》微项目《探索膨松剂——体会研究物质性质的方法和程序的实用价值》。该内容是在学生初步认识化学科学的基础上，以膨松剂为载体，深入探究物质性质，体会研究物质性质的方法和程序的实用价值，具有很强的实践性和综合性，对于学生将化学知识与生活实际相联系，提升化学学科核心素养具有重要意义。 按照教材编排及教学目标要求，本部分内容围绕膨松剂展开，包括膨松剂的定义及其分类、碳酸氢钠的物理和化学性质等。通过对膨松剂的探究，逐步引导学生掌握研究物质性质的方法和程序。教材先介绍膨松剂的基本概念和分类，让学生对膨松剂有初步认识，再以碳酸氢钠为例，深入探究其用作膨松剂的作用原理，通过实验探究、讨论等方式，让学生亲身体验研究物质性质的过程。同时，教材还对比了碳酸钠和碳酸氢钠的性质，包括物理性质、化学性质、鉴别方法、相互转化及应用等，帮助学生形成系统的知识体系。 教学对象是初高中阶段的学生，处于知识和思维的快速发展时期。在知识基础方面，学生在初中化学学习中已经对一些常见的化学物质和化学反应有了初步了解，知道一些基本的化学实验操作和现象，但对于物质性质的研究方法和程序还缺乏深入的认识和实践。在生活经验方面，学生对食品中的膨松剂有一定的感性认识，如知道馒头、面包等食品的松软与膨松剂有关，但不清楚膨松剂的具体成分和作用原理。 在思维能力方面，初高中学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，开始具备一定的逻辑推理和分析能力，但在面对复杂的化学问题时，还需要教师的引导和启发。在学习兴趣方面，学生对与生活实际密切相关的化学知识比较感兴趣，喜欢通过实验探究来获取知识，但在实验设计和操作的规范性、严谨性方面还有待提高。 基于以上学情，在教学过程中，教师应充分利用学生已有的知识和生活经验，通过创设真实的问题情境，引导学生积极参与实验探究和讨论，逐步掌握研究物质性质的方法和程序。同时，要注重培养学生的实验操作能力和科学思维能力，提高学生运用化学知识解决实际问题的能力。 教学环节一 新课导入 【展示图片】同学们，上课之前老师先给大家展示一些美食图片，（展示面包、蛋糕、馒头等蓬松可口的食品图片）相信这些美食大家都不陌生，它们在生活中深受大家喜爱。大家有没有想过，这些食品为什么会如此松软可口呢？ 【问题】其实呀，这里面就涉及到我们今天要学习的“膨松剂”的知识。那什么是膨松剂，它有哪些种类，为什么能让食品变得蓬松呢？带着这些问题，让我们一起走进今天的学习——探索膨松剂。 设计意图 1.激发学生兴趣：通过展示美食图片，能迅速吸引学生的注意力，勾起他们的食欲和好奇心，让学生 对接下来的学习充满期待。分享生活中蒸馒头的经历，能让学生产生共鸣，激发他们想要探究其中奥 秘的兴趣，提高课堂参与度。 2.联系生活实际：将化学知识与日常生活中的食品制作紧密联系起来，使抽象的化学知识变得具体而 有趣，让学生感受到化学在生活中的广泛应用，认识到学习化学的实用性。 3.引发思考，导入新课：从美食的蓬松现象和生活经历提出关于膨松剂的问题，自然地过渡到本节课 的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 膨松剂的定义及其分类 活动一：课堂思考引入 【问题】请同学们阅读教材相关内容，思考并回答：什么是膨松剂？膨松剂可以分为哪几类？ 【学生回答】 1.膨松剂是在食品加工过程中加入的，能使面胚发起形成多孔组织，从而使食品具有柔软或蓬松特点的一类物质。 2.膨松剂可以分为生物膨松剂和化学膨松剂，化学膨松剂又可分为单一膨松剂和复合膨松剂。 【讲解】评价、强调：非常好，同学们总结得很准确。生物膨松剂如老面（酵头），里面含有很多酵母菌等微生物，能使面团发酵产生二氧化碳等物质，使面团变得疏松。化学膨松剂中基本上都含有一种化学物质——碳酸氢钠（）。 设计意图 通过生活实例引入，激发学生的学习兴趣，引导学生自主阅读教材，培养学生的归纳总结能力。 活动二：探究碳酸氢钠用作膨松剂的原理 【引入】我们已经知道化学膨松剂中基本都含有碳酸氢钠，那么碳酸氢钠为什么能作为膨松剂呢？它的作用原理是什么呢？接下来，我们通过几个项目活动来探究一下。 【问题】请同学们阅读教材中“用酵头发面不成功，加入，蒸制馒头”和“加入的同时加入一定量的食醋”这两个活动内容，推测碳酸氢钠的作用原理，并填写下表。 推测的具体依据 活动 1 活动 2 活动内容 用酵头发面不成功，加入 NaHCO3，蒸制馒头 加入 NaHCO3的同时加入一定量的食醋 活动结果 推测作用原理 【学生回答】 推测的具体依据 活动 1 活动 2 活动内容 用酵头发面不成功，加入 NaHCO3，蒸制馒头 加入 NaHCO3的同时加入一定量的食醋 活动结果 色泽发黄，略带碱味，较为松软 馒头色泽亮白，更松软，口感较好 推测作用原理 碳酸氢钠受热分解产生 CO2，使馒头产生很多气孔，达到松软的效果，同时生成 Na2CO3，使馒头略带碱味 食醋与 NaHCO3反应产生 CO2 【讲解】通过这两个活动，我们可以推测出碳酸氢钠既能受热分解产生气体，又能与酸反应生成气体，这就是它能作为膨松剂的原因。那接下来我们通过实验来验证一下。 设计意图 通过项目活动和实验探究，培养学生的观察能力和分析能力，让学生深入理解碳酸氢钠用作膨松剂的作用原理。 活动三：实验验证碳酸氢钠受热分解 【问题】请同学们阅读教材中该实验的相关内容，思考实验用品有哪些？实验方案是什么？并预测实验现象和结论。 【学生回答】 1.实验用品有碳酸氢钠固体、澄清石灰水、大试管，酒精灯，铁架台（带铁夹），带导管的橡胶塞，烧杯，药匙。 2.实验方案是连接装置后加热碳酸氢钠固体，将产生的气体通入澄清石灰水中。 3.预测实验现象：试管内壁有水珠产生，有气泡出现，澄清石灰水变浑浊。 4.预测结论：加热碳酸氢钠有生成，反应原理为。 【讲解】同学们预测得很准确。下面我们来进行实验验证，请同学们回答实验现象。 【学生回答】试管内壁有水珠产生，有气泡出现，澄清石灰水变浑浊。 【讲解】加热碳酸氢钠有生成，反应原理为。 设计意图 通过项目活动和实验探究，培养学生的观察能力、分析能力和实验操作能力，让学生深入理解碳酸氢钠用作膨松剂的作用原理。 活动四：实验验证碳酸氢钠与酸的反应 【问题】请同学们阅读教材中该实验的相关内容，思考实验用品有哪些？实验方案是什么？并预测实验现象和结论。 【学生回答】 1. 实验用品有碳酸氢钠固体、稀盐酸、澄清石灰水、大试管，铁架台（带铁夹），带导管的橡胶塞，烧杯。 2.实验方案是在圆底烧瓶中加碳酸氢钠，然后连接装有稀盐酸的分液漏斗，将导管伸入澄清石灰水。 3.预测实验现象：有大量气泡产生 ，澄清石灰水变浑浊。 4.预测结论：碳酸氢钠能与酸反应生成，反应原理为。 【讲解】同学们分析得很正确。下面我们进行实验验证，请同学们回答实验现象。 【学生回答】有大量气泡产生 ，澄清石灰水变浑浊。 【总结】碳酸氢钠能与酸反应生成，反应原理为。 通过实验验证，我们得出可以做膨松剂，且在酸性条件下，作用效果更好。 设计意图 通过实验探究，培养学生的观察能力、分析能力和实验操作能力，让学生深入理解碳酸氢钠用作膨松剂的作用原理。 活动五：问题思考 【提问】请同学们思考以下问题： 1、结合讨论和实验探究，总结你获得碳酸氢钠化学性质的方法。 2、能不能在面团里直接加入纯碱做膨松剂？为什么？ 【学生回答】 1.实验法，观察法 2.不能，纯碱热稳定性比较强，使用过后会使成品面团残有碱味 设计意图 让学生自主思考问题，培养学生的独立分析能力并巩固碳酸氢钠做膨松剂的原理的掌。 活动六：设计并运用复合膨松剂 【引入】通过前面的探究，我们知道了碳酸氢钠作膨松剂的原理。但是用碳酸氢钠蒸的馒头呈淡黄色，作为单一膨松剂，可能造成食品口味不纯、颜色加深等问题。那么如何才能使馒头变得又白又松软，甚至口味更佳呢？这就需要我们设计并运用复合膨松剂。 【问题】请同学们阅读教材中厨房常用作添加到食品中的酸的相关内容，思考：如何选择合适的物质来制成复合膨松剂呢？ 【学生回答】加入酸性物质可以解决一些问题，如用碳酸氢钠蒸的馒头存在的问题。可以选择白醋、柠檬酸等酸性物质与碳酸氢钠等碳酸盐混合制成复合膨松剂。 【讲解】非常好，同学们很有想法。除了酸性物质和碳酸盐，复合膨松剂中还常含有助剂，如淀粉，它可以防止膨松剂吸潮结块而失效，也具有调节气体产生速率，使气体均匀产生的作用。 【问题】请同学们总结一下复合膨松剂的组成成分有哪些？ 【学生回答】复合膨松剂的组成成分有碳酸盐（如碳酸氢钠、碳酸钙）、酸性物质（如焦磷酸二氢二钠、磷酸二氢钙、酒石酸氢钾）和助剂（如淀粉）。 【讲解】同学们总结得很全面。这些成分相互配合，反应产生二氧化碳，提升膨松效果。 设计意图 引导学生根据前面的探究结果，思考如何设计复合膨松剂，培养学生的创新思维和知识迁移能力。 活动七：典例精讲 【典例1】在下列膨松剂中，属于复合膨松剂的是 (　　) A. 泡打粉 B. 碳酸钠 C. 碳酸氢钠 D. 碳酸氢铵 【学生回答】A 【讲解】泡打粉属于复合膨松剂，碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵都属于单一的化学膨松剂，A选项正确。 【典例2】下列不属于化学膨松剂的是（ ）  A.碳酸氢钠 B.碳酸氢铵 C.干酵母 D.泡打粉 【学生回答】C 【讲解】干酵母属于生物膨松剂，错误。 设计意图 通过例题巩固学生对膨松剂的作用原理以及相关分类的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。 教学环节三 碳酸氢钠的物理、化学性质 活动一：碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质 【问题】请大家观看碳酸钠和碳酸氢钠样品的照片，描述它们的外观形态。 【学生回答】碳酸钠是白色粉末，碳酸氢钠是白色细小晶体。 【讲解】非常好，大家观察得很仔细。碳酸钠俗称苏打、纯碱，碳酸氢钠俗称小苏打。接下来，我们进一步探究它们在水中的一些性质。 设计意图 通过观看图片了解碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质，培养学生的观察与分析的能力。 活动二：碳酸钠和碳酸氢钠的比较 【视频展示】接下来播放一个碳酸钠和碳酸氢钠比较的视频，请同学们根据视频内容填写以下表格： 实验步骤 ①观察两支试管中碳酸钠、碳酸氢钠的形态 。 细小的白色晶体。 ②加几滴水并将温度计伸入其中 加水后 ，温度计示数 。 加水后 溶解，温度计示 。 ③加水 振荡一段时间后可溶解。 固体量减少。 ④加滴酚酞 溶液 ，溶液碱性较强。 溶液 ，溶液碱性较弱。 初步结论 碳酸钠、碳酸氢钠均 溶于水，在水中的溶解度： > ；溶于水 热，溶于水 热，水溶液均显 性，碱性： > 。 【学生回答】 实验步骤 ①观察两支试管中碳酸钠、碳酸氢钠的形态 白色粉末 细小的白色晶体 ②加几滴水并将温度计伸入其中 加水后结块变成晶体，温度计示数升高 加水后部分溶解，温度计示数降低 ③加水 振荡一段时间后可溶解 固体量减少 ④加滴酚酞 溶液变红，溶液碱性较强 溶液变浅红，溶液碱性较弱 初步结论 碳酸钠、碳酸氢钠均易溶于水，在水中的溶解度：>；溶于水放热，溶于水吸热，水溶液均显碱性，碱性：> 设计意图 通过观看实验视频让学生直观的感受到碳酸钠和碳酸氢钠的比较，培养学生的观察与分析的能力。 活动三：碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别 【引入】既然碳酸钠和碳酸氢钠在外观和一些物理性质上有相似之处，那么我们如何准确地区分它们呢？接下来我们将学习几种常见的鉴别方法。 【讲解】我们可以从加热、与稀盐酸反应、与碱溶液反应、与可溶性钙盐溶液反应等方面来鉴别碳酸钠和碳酸氢钠。 【1 - 加热法（套管法）】 1.展示实验装置，将碳酸钠放在大试管中，碳酸氢钠放在小试管中。 2.加热一段时间，观察现象。 【问题】大家观察到了什么现象？ 【学生回答】碳酸钠无明显现象，碳酸氢钠生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 【总结】这说明碳酸氢钠受热易分解，而碳酸钠热稳定性较好，热稳定性：。 【问题】思考一下，能否将放置于小试管，放置于大试管？ 【学生回答】如果这样放置，即使大试管中的碳酸氢钠分解产生气体使石灰水变浑浊，也不能确定小试管中的碳酸钠是否也分解了，无法准确鉴别，所以不能这样放置。 【实验2 - 与稀盐酸反应】 1.分别向盛有碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的试管中逐滴加入稀盐酸。 【问题】观察到了什么现象？写出相应的化学方程式。 【学生回答】 1.碳酸氢钠溶液反应剧烈，立即有气泡产生，化学方程式为。 2.碳酸钠溶液开始无气泡产生，化学方程式为，继续滴加盐酸才会有气泡产生。 【实验3 - 与碱溶液反应】 1.分别向碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钠溶液。 2.分别向碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钙溶液。 【问题】观察实验现象，写出相应的化学方程式和离子方程式。 【学生回答】 1.碳酸钠与氢氧化钠不反应；碳酸氢钠与氢氧化钠反应的化学方程式 为，离子方程式为。 2.碳酸钠与氢氧化钙反应的化学方程式为；碳酸氢钠与少量氢氧化钙 反应的化学方程式为，与过量氢氧化钙反应的化学方程式为。 【演示实验4 - 与可溶性钙盐溶液反应】 分别向碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中加入氯化钙稀溶液。 【问题】观察到什么现象？写出化学方程式和离子方程式。 【学生回答】碳酸钠与氯化钙反应有白色沉淀生成，化学方程式为，离子方程式为；碳酸氢钠与氯化钙不反应。 设计意图 通过多种实验方法鉴别碳酸钠和碳酸氢钠，让学生深入理解它们的化学性质差异，培养学生的实验观察能力和分析问题的能力，同时让学生掌握常见物质的鉴别方法。 活动四：碳酸钠和碳酸氢钠的相互转化 【引入】我们已经了解了碳酸钠和碳酸氢钠的性质和鉴别方法，那么它们之间能否相互转化呢？ 【讲解】 1.碳酸钠转化为碳酸氢钠： o通入： o加适量盐酸： 2.碳酸氢钠转化为碳酸钠： o直接加热： o加适量溶液： 【问题】根据它们的相互转化关系，思考如何除去混合物中的杂质。 【学生回答】 1.固体（）：加热至恒重，碳酸氢钠分解生成碳酸钠。 2.溶液（）：加入适量的溶液，使碳酸氢钠转化为碳酸钠。 3.固体（）：溶于水后通入足量，再蒸发结晶，使碳酸钠转化为碳酸氢钠。 4.溶液（）：通入足量气体，使碳酸钠转化为碳酸氢钠。 设计意图 让学生掌握碳酸钠和碳酸氢钠的相互转化关系，学会运用所学知识解决实际的除杂问题。 活动四：碳酸钠和碳酸氢钠的应用与我国制碱之路 【引入】我们已经了解了碳酸钠和碳酸氢钠的性质和鉴别方法以及相互转化关系，在实际生活中它们又有哪些应用呢？ 【讲解】碳酸钠可用于制玻璃、制肥皂、纺织等；碳酸氢钠可作为发酵剂、干粉灭火剂、制胃药等。 20世纪初，世界上最先进的制碱法是为索尔维公司垄断的索尔维制碱法。中国纯碱依赖进口，一战期间，纯碱进口价格一度上涨，对我国的国计民生造成了很大影响。为改变中国制碱业落后状态，中国实业家范旭东特邀毕业于美国麻省理工大学的侯德榜任工程师，创办永利碱厂。用了5年的时间，侯德榜就模仿索尔维法制出了纯度大于99％的纯碱。 设计意图 了解碳酸钠和碳酸氢钠在生活和工业中的应用与我国的工业制碱之路，体会化学知识的实用性。 活动五：典例精讲 【典例1】常用来作为食品制作过程中的膨松剂的小苏打，其化学名称为（ ） A. 泡打粉 B. 碳酸钠 C. 碳酸氢钠 D. 碳酸氢铵 【学生回答】C 【讲解小苏打是碳酸氢钠的俗称，常作为食品制作中的膨松剂；泡打粉是复合膨松剂；碳酸钠俗称纯碱、苏打；碳酸氢铵也是一种化学膨松剂，但不是小苏打的化学名称。所以答案选C。 【典例2】下列化合物与小苏打溶液混合，没有气体或沉淀生成的是（ ） A. 烧碱 B. 硫酸 C. 氢氧化钡 D. 过氧化钠 【学生回答】A 【讲解】A项，烧碱（NaOH）与小苏打（NaHCO₃）反应生成碳酸钠和水，没有气体或沉淀生成，反应方程式为NaHCO₃ + NaOH = Na₂CO₃ + H₂O；B项，硫酸与小苏打反应会产生二氧化碳气体，反应方程式为2NaHCO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂↑；C项，氢氧化钡与小苏打反应会产生碳酸钡沉淀，反应方程式为2NaHCO₃ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O；D项，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，氢氧化钠又会与小苏打反应，且整个过程有氧气产生。所以答案选A。 【典例3】下列试剂能用来鉴别等物质的量浓度的Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的是（ ） A. 盐酸 B. 澄清石灰水 C. NaCl溶液 D. NaOH溶液 【学生回答】A 【讲解】A项，向等物质的量浓度的Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液中逐滴加入盐酸，NaHCO₃溶液立即产生气泡，而Na₂CO₃溶液先无明显现象，后产生气泡，可以鉴别；B项，澄清石灰水与Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液反应都产生碳酸钙沉淀，无法鉴别；C项，NaCl溶液与Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液都不反应，无法鉴别；D项，NaOH溶液与NaHCO₃溶液反应但无明显现象，与Na₂CO₃溶液不反应，无法鉴别。所以答案选A。 设计意图 通过例题巩固学生对碳酸钠和碳酸氢钠的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。 微项目 探索膨松剂 一、膨松剂的定义及分类 1.定义 在食品加工过程中加入的，能使面胚发起形成多孔组织，从而使食品具有柔软或蓬松特点的一类物质。 2.分类 o生物膨松剂：如酵头 o化学膨松剂 单一膨松剂：碳酸氢钠等 复合膨松剂 二、探索氢钠用作膨松剂的原理 1.受热分解：2NaHCO₃ △ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑ 2.与酸反应：NaHCO₃ + H⁺ = Na⁺ + H₂O + CO₂↑ 三、碳酸氢钠的物理、化学性质 1.物理性质 白色细小晶体 2.化学性质 o与酸反应 o受热分解 o与碱反应 四、碳酸钠和碳酸氢钠的比较 2.物理性质 溶解性、热稳定性等 2.化学性质 与酸、碱、盐反应 3.相互转化 oNa₂CO₃ → NaHCO₃：通CO₂、加适量盐酸 oNaHCO₃ → Na₂CO₃：加热、加适量NaOH溶液 五、鉴别方法 3.加热（套管法） 4.与稀盐酸反应 5.与碱溶液反应 6.与可溶性钙盐溶液反应 六、应用 7.碳酸钠：制玻璃、制肥皂、纺织等 8.碳酸氢钠：发酵剂、制胃药等 1.下列既能跟NaOH溶液反应，又能跟盐酸反应的是（C） A. Na₂CO₃溶液 B. CaCO₃ C. NaHCO₃溶液 D. Na₂SO₄溶液 2.除去混在Na₂CO₃粉末中的少量NaHCO₃，最合理的方法是（A） A. 加热 B. 加过量氢氧化钠溶液，再蒸发结晶 C. 加盐酸 D. 加氢氧化钙溶液 3.知：NH₄HCO₃ △ NH₃↑＋H₂O＋CO₂↑，Na₂CO₃比较稳定，加热不分解；碱石灰不与氨反应，常用于吸收水蒸气和二氧化碳。现有某膨松剂含碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或两种，某化学兴趣小组对该膨松剂进行如下探究：在玻璃管中加入该膨松剂，按如图连接好装置(气密性良好，铁架台略去)，点燃酒精灯。关闭止水夹2，打开止水夹1，观察到现象 ，说明产物中有二氧化碳，该反应的化学方程式为 。 答案:澄清石灰水变浑浊；Ca(OH)₂＋CO₂ = CaCO₃↓＋H₂O 在本次教学中，通过实际生活中常见的食品引入膨松剂的概念，引发了学生的学习兴趣。在探究碳酸氢钠用作膨松剂的原理时，让学生亲身体验实验探究的过程，培养了他们的观察能力和分析问题的能力。但在教学过程中也存在一些不足之处，例如部分学生在实验操作中不够熟练，导致实验进度较慢；在讲解碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别方法时，由于内容较多，学生理解起来有一定难度。在今后的教学中，应加强对学生实验操作的指导，提前进行实验技能的培训；对于复杂的知识点，可以采用更多的实例和对比的方法，帮助学生更好地理解和掌握。 / 学科网（北京）股份有限公司 $