探寻茶垢清洁剂，解析原理反应妙教学设计--2025-2026学年九年级化学人教版（2024）下册

该初中化学教学设计聚焦茶垢清洁剂的化学原理，核心知识点包括过碳酸钠的组成、反应机制及茶垢成分（碳酸钙等）的性质。通过展示茶垢茶具图片和清洗烦恼视频导入，引导学生查阅资料分析成分与原理，搭建“生活现象-化学原理”的学习支架。 本资料以项目式学习为特色，融合科学探究与实践（设计温度、浓度对照实验）、科学思维（证据推理分析数据）和科学态度与责任（关注过碳酸钠环保优势）。学生通过“柠檬酸添加量对去污率影响”实验培养探究能力，教师可依托真实情境案例落实核心素养，提升教学实效。

探寻茶垢清洁剂，解析原理反应妙 项目背景 前段时间，内蒙古自治区进行阶段性测试（化学）试卷中有这样一道关于用茶垢清洁剂清洗茶垢的试题，问除垢过程中发挥作用的物质是什么？让同学们进行探究，同时给出资料：茶垢清洁剂的主要成分是过碳酸钠，遇水会产生碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢继续分解生成氧气。使用说明：将适量茶垢清洁剂倒入需要除垢的容器中，加入20倍60-70℃的热水，等待15分钟左右，用清水冲洗即可。在日常生活中，茶具使用久后易形成茶垢（主要成分为碳酸钙、氢氧化镁、茶多酚聚合物及金属氧化物等），影响美观且可能危害健康。市售茶垢清洁剂宣称 “快速去污”，其主要成分多为柠檬酸、小苏打、过碳酸钠、表面活性剂等。但学生对其去污原理、成分作用及化学反应机制缺乏深入理解。本项目以 “茶垢清洁剂” 为载体，通过调研、实验、配方设计等活动，引导学生从化学视角解析生活问题，体会 “化学源于生活、服务生活” 的理念。 项目育人价值 学科素养聚焦：理解过碳酸钠的组成、溶解反应及过氧化氢分解产生氧气；建立 “宏观现象（去污效果）— 微观反应（离子与分子作用）— 符号表征（化学方程式）” 的三重表征思维。 实践能力培养：设计对照实验探究过碳酸钠浓度、温度、成分对释氧速率及去污效果的影响；运用 “控制变量法” 分析数据，通过思维导图呈现过碳酸钠的作用路径。培养问题解决能力与跨学科思维（化学、生物、材料科学）。 社会责任与科学态度：关注化学在日常生活中的应用，树立环保理念，认识过碳酸钠作为 “绿色氧化剂” 的环保优势（分解产物为水和氧气，无氯污染）；增强科学服务社会的责任感。 项目的内容结构小组围绕茶垢的成分和性质展开讨论，分析这些成分可能与哪些物质发生反应，从而推测茶垢清洁剂可能的成分和去除茶垢的原理。 茶垢成分分析（碳酸钙/氢氧化镁/茶多酚聚合物的化学性质）查阅资料 小组基于对茶垢清洁剂原理的理解，讨论确定实验探究方向。探究茶垢清洁剂在不同浓度、温度、浸泡时间条件下的清洁效果；研究茶垢清洁剂对不同材质（如陶瓷、玻璃、不锈钢）茶具的适用性。 讲解常见茶垢清洁剂的主要成分。详细阐述这些成分去除茶垢的化学原理，以过碳酸钠为例，进行详细的分析反应原理。 图片展示，内容为不同程度茶垢附着的茶具，包括颜色发黄、发黑的茶杯、茶壶等。 以小组为单位，依据确定的实验方向，设计详细的实验方案。明确实验目的、实验变量（自变量、因变量和控制变量）、实验步骤、实验材料和仪器、数据记录方法以及预期实验结果。 各小组进行组间的交流讨论。提出问题和改进建议，小组根据反馈意见对实验方案进行修改完善，确保实验方案的科学性和可操作性。 学生分组进行实验，按照实验方案的步骤进行操作。认真记录实验过程中的各种数据和现象。引导学生注意数据记录的规范性，如数据的有效数字、单位等。 各小组轮流进行成果展示，小组代表讲解项目研究的全过程，其他小组成员可以进行补充说明，展示实验过程中的实物、图片或视频等资料。在每个小组展示结束后，其他小组和教师进行提问和评价。提问环节鼓励学生针对展示内容提出自己的疑问和见解，促进学生之间的深入交流和思考；评价环节从项目内容的科学性、实验设计的合理性、成果展示的效果、团队协作等方面进行全面评价，肯定优点，指出不足，并提出改进建议。 定性分析 定量分析 试剂选择 元素组成 温度速率 酸盐性质 化学 生物学 数学 项目的大概念构建 大概念 次级大概念 基本概念 具体知识 学科融合 物质的组成 物质的组成及其性质 在实验的基础上研究物质及其变化 物质的分类 实验的基本操作 化学反应 实验结论分析 酸盐组成 清洁剂的成分 清洁剂的反应 表面活性剂的作用 茶垢与酸的反应 清洁剂对茶垢的作用 温度对去除茶垢的影响 家用材料制作清洁剂 化学 生物 数学 项目目标 1、解释过碳酸钠的组成与双重去污原理，写出关键反应的化学方程式；说明温度、pH 对过碳酸钠释氧及去污效果的影响原理。 2、设计并实施 “温度对过碳酸钠释氧速率的影响”“柠檬酸添加量对去污率的影响” 等对照实验；分析过碳酸钠与柠檬酸的复配比例对茶垢去除率的影响（如固定过碳酸钠质量，改变柠檬酸添加量，计算去污率）。 3、体会 “化学合成物质对生活的改善作用”，关注清洁剂成分的安全性与环境友好性；培养基于实验证据的科学推理能力，形成 “提出假设→实验验证→修正模型” 的探究思维。 项目实施 （一）项目启动 教师展示一组图片，内容为不同程度茶垢附着的茶具，包括颜色发黄、发黑的茶杯、茶壶等，同时展示一段视频，视频中一位家庭主妇正为清洗茶垢而烦恼。教师提问：“同学们在生活中是否也见过类似满是茶垢的茶具？大家知道茶垢是怎么形成的吗？又该如何轻松去除茶垢呢？” 以此引发学生对茶垢问题的关注和思考。 教师进一步展示市场上不同品牌、不同类型的茶垢清洁剂，提出核心问题：“这些茶垢清洁剂为什么能去除茶垢？它们的成分是什么？又是怎样起作用的呢？” 从而引出本次项目化学习的主题 —— 探究茶垢清洁剂。 教师讲解项目任务和要求，学生自由组合项目小组。同时小组进行讨论、交流、并协调任务分配、与教师沟通等。 教师讲解，并引导学生通过查阅相关资料及文献，自主学习茶垢的形成原因、主要化学成分（如碳酸钙、碳酸镁、茶多酚氧化物等）以及茶垢对人体健康可能产生的影响。 学生在自主学习过程中，记录关键知识点，整理出茶垢形成的过程和茶垢成分的化学性质，为后续理解茶垢清洁剂的原理奠定基础。 各小组围绕茶垢的成分和性质展开讨论，分析这些成分可能与哪些物质发生反应，从而推测茶垢清洁剂可能的成分和去除茶垢的原理。 各小组倾听小组间的学生讨论，适时引导，鼓励学生大胆假设，如根据碳酸钙能与酸反应的性质，推测茶垢清洁剂中可能含有酸性成分。 结合学生讨论情况，系统讲解常见茶垢清洁剂的主要成分，如过碳酸钠、柠檬酸、表面活性剂等。详细阐述这些成分去除茶垢的化学原理，以过碳酸钠为例，它遇水分解产生过氧化氢，过氧化氢进一步分解出氧气，氧气具有氧化性，可将茶垢中的有机物氧化分解；柠檬酸则通过与碳酸钙、碳酸镁等发生复分解反应，生成可溶于水的物质，从而达到去除茶垢的目的，并写出相应的化学反应方程式： 在通过利用动画演示这些化学反应的微观过程，帮助学生从本质上理解茶垢清洁剂与茶垢之间的相互作用，加深对化学原理的认识。 （二）实验设计与准备 各小组基于对茶垢清洁剂原理的理解，讨论确定实验探究方向。比较不同品牌茶垢清洁剂的清洁效果；探究茶垢清洁剂在不同浓度、温度、浸泡时间条件下的清洁效果；研究茶垢清洁剂对不同材质（如陶瓷、玻璃、不锈钢）茶具的适用性。 小组讨论后并确定一个主要实验方向，并阐述选择该方向的原因和预期结果。以小组为单位，依据确定的实验方向，设计详细的实验方案。实验方案需明确实验目的、实验变量（自变量、因变量和控制变量）、实验步骤、实验材料和仪器、数据记录方法以及预期实验结果。 在比较不同品牌茶垢清洁剂清洁效果的实验中，自变量为茶垢清洁剂的品牌，因变量为茶垢的去除程度（可通过测量茶垢去除前后茶具表面的颜色变化、质量变化等方式量化），控制变量包括茶垢的初始状态、茶具的材质和大小、清洁剂的用量、浸泡时间和温度等。实验步骤应详细描述如何准备茶具、添加清洁剂、控制反应条件以及观察和记录结果。 各小组完成实验方案初稿后，进行小组间的交流分享。其他小组提出问题和改进建议，如实验步骤是否合理、变量控制是否严格、数据记录是否全面等。小组根据反馈意见对实验方案进行修改完善，确保实验方案的科学性和可操作性。 各小组根据实验方案，列出所需的实验材料和仪器清单，提交给教师。实验材料：不同品牌的茶垢清洁剂、带有茶垢的各种材质茶具（提前准备好，确保茶垢程度相近）、白醋、柠檬汁、碳酸钠、碳酸氢钠、草酸等常见化学试剂；仪器有滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、电子天平、温度计、pH 试纸等。 教师检查清单，准备实验材料和仪器，并对一些仪器的使用方法进行简要讲解，强调实验安全注意事项，如使用强酸、强碱试剂时的防护措施，正确操作电子天平、温度计等仪器的方法。 （三）实验实施与结论讨论 各小组对收集到的数据进行整理和分析。根据数据特点，选择合适的数据分析方法，比较不同品牌茶垢清洁剂清洁效果的数据，可以采用图示进行直观展示，比较不同品牌之间的差异；对于探究茶垢清洁剂在不同浓度下清洁效果，可以绘制曲线图，分析清洁效果随浓度变化的趋势，最后通过数据分析，找出影响茶垢清洁剂清洁效果的关键因素。 小组对数据分析进行讨论，结合茶垢清洁剂的化学原理，解释实验现象和结果，各小组之间进行交流分享，展示自己小组的实验结果和结论，倾听其他小组的意见和建议。在交流过程中，学生对不同小组的实验结果进行比较和分析，探讨实验结果差异的原因，进一步完善自己小组的结论。 教师引导学生思考实验过程中存在的问题和不足之处，对实验设计是否合理、实验操作是否规范、数据处理是否准确等，鼓励学生提出改进措施和优化方案，培养学生的批判性思维和科学探究能力。 （四）成果展示与总结 各小组根据实验结果和讨论结论，展示 PPT。呈现项目内容，轮流进行成果展示。展示过程中，小组代表 讲解项目研究的全过程，包括实验设计思路、实施过程、数据分析方法和最终结论。其他小组成员可以进行补充说明，展示实验过程中的实物、图片或视频等资料。鼓励学生针对展示内容提出自己的疑问和见解，促进学生之间的深入交流和思考；评价环节从项目内容的科学性、实验设计的合理性、成果展示的效果、团队协作等方面进行全面评价，肯定优点，指出不足，并提出改进建议。 项目效果和课后反思 效果：学生能从 “分子层面” 解释茶垢清洁现象，80% 小组设计的配方去污率达 85% 以上。 反思：可增加工业级清洁剂成分分析，或引入一些精密的定量仪器检测褪色程度，提升探究深度。 学科网（北京）股份有限公司 $