内容正文:
第三节 碳酸氢钠和碳酸钠(第一课时)
鲁教版(五四学制)初中化学九年级全一册 教学设计
一、教材分析
本节内容选自鲁教版(五四学制)初中化学九年级全一册第三节“碳酸氢钠和碳酸钠”。教材以生活中常见的纯碱、小苏打为切入点,引导学生通过实验探究认识碳酸钠和碳酸氢钠的性质,了解二者在生产生活中的广泛应用。本节既是对酸、碱、盐初步知识的延伸与具体运用,又为后续系统学习盐的化学性质、复分解反应规律及物质鉴别奠定基础,具有承上启下的重要作用。
二、四维核心素养
通过对碳酸钠和碳酸氢钠性质的实验探究,帮助学生形成“组成结构决定性质、性质决定用途”的化学观念;在对比实验设计与现象分析中,发展基于证据推理的科学思维与实验探究实践能力;结合纯碱、小苏打在日常生活和工业生产中的应用实例,培养学生科学态度与社会责任,体会化学知识服务于人类生活的价值。
三、教学重难点
教学重点:碳酸钠和碳酸氢钠的主要物理性质与化学性质,以及二者在生活、生产中的主要用途。
教学难点:碳酸钠与碳酸氢钠性质异同的系统比较,以及如何依据实验现象推理物质组成、结构与性质之间的内在关系,并初步形成“性质决定用途”的化学思维。
四、新课导入
教师取出两个贴有标签的小药瓶,瓶中各装一小勺白色粉末,分别告知学生一瓶是厨房中的纯碱,另一瓶是小苏打。教师提问:同学们在家中蒸馒头、烤面包、清洗油污时,是否留意过妈妈手中这两种看起来几乎一模一样的白色粉末?它们名字里都带一个“碱”字,外观上也很难区分,但它们真的是同一种物质吗?它们各自在厨房里扮演着什么角色?今天就让我们化身为“厨房探秘者”,一同揭开碳酸钠和碳酸氢钠的神秘面纱。
五、设计意图
从学生熟悉的厨房用品入手,创设真实生活情境,制造“外观相似却用途不同”的认知冲突,激发探究兴趣,自然引入课题。
六、上课过程设计意图
本节课以“厨房探秘者”为总任务,将学生分成若干探究小组,围绕“纯碱和小苏打到底是什么物质”“它们有哪些相同和不同的性质”“它们在生活中各有什么用途”三个子任务层层展开。学生依次完成观察描述、溶解性比较、与酸反应、溶液酸碱性检验、热稳定性探究等实验任务,在动手操作中记录现象、讨论分析、归纳结论。教师全程扮演引导者和支持者的角色,提供实验器材与必要提示,鼓励学生自主提出问题、设计方案、解释现象并得出结论。整个教学过程突出“做中学、议中悟”,注重培养学生的实验操作能力、对比分析能力与合作交流能力,同时渗透物质分类观和“性质决定用途”的化学基本观念,让学生在真实任务情境中建构知识、发展素养。
七、教学过程
(一)任务情境发布:我是厨房探秘者
教师向各探究小组分发任务单,宣布本节课的总任务——帮助厨房管理员弄清楚纯碱和小苏打的“真实身份档案”。任务单上列出三个待解问题:第一,碳酸钠和碳酸氢钠分别长什么样、摸起来有什么感觉;第二,它们放进水里会发生什么,遇到食醋又会发生什么;第三,为什么蒸馒头用它、烤面包用它、去油污也用它。教师请各小组推选一名记录员和一名汇报员,明确小组分工,随后正式进入探究环节。
教师在教室前方的大屏幕上同步展示安全提示:取用固体药品时药匙不可混用;取用液体药品时滴管不可倒置;实验过程中注意观察并及时记录,如有异常现象先停下来与教师沟通。各小组检查桌面器材,包括两支试管、药匙、试管架、盛有蒸馏水的小烧杯、盛有食醋的滴瓶、玻璃棒、酚酞试剂、酒精灯、试管夹、火柴以及两瓶分别贴有“纯碱”和“小苏打”标签的白色粉末。
(二)任务一:看一看、摸一摸——初识两种白色粉末
教师引导:请各小组用药匙分别取少量纯碱和小苏打于两张干净的表面皿上,先从颜色、状态、光泽度三个方面进行观察,再用手指轻轻捻一捻,感受它们的细腻程度,并在任务单上用自己的话记录下来。
学生分组操作。有的小组发现两种粉末都是白色,看起来非常相似;有的小组用指尖轻轻捻动后,发现纯碱颗粒稍粗、略显粗糙,而小苏打粉末更细腻、滑腻感更强;还有小组注意到纯碱的白色略带一点透明的晶体光泽,而小苏打则更显纯白。教师巡视各组,及时纠正个别学生直接用手抓取药品的做法,提醒使用药匙取药。
汇报交流环节,第一小组代表发言:“我们观察到两种粉末都是白色固体,外观几乎一样,但纯碱摸起来有点沙沙的颗粒感,小苏打摸起来更细滑。”第二小组补充:“我们还发现纯碱在空气中似乎有一点点潮解的迹象,瓶壁上有细小水珠。”教师给予肯定,并顺势追问:既然外观和手感如此接近,我们能不能仅凭这些就把它们区分开?学生纷纷摇头,表示需要做进一步实验。教师小结:碳酸钠俗称纯碱,是白色粉末状晶体;碳酸氢钠俗称小苏打,是白色细小晶体,二者外观相近,仅凭观察难以区分,需要通过实验探究它们在化学性质上的差异。教师还特别提醒学生注意,虽然二者都被俗称为“碱”,但从物质分类的角度来看,它们都属于盐类物质,并不是真正意义上的碱,这一点将在后续的实验中得到进一步验证。
(三)任务二:比一比谁更易溶——探究溶解性
教师提出任务:如果把这两种白色粉末分别放进等量的水中,谁溶解得更多?溶解时水温会不会有变化?请各组设计一个简单的对比实验来回答这两个问题。
小组讨论后形成方案:在两支试管中各加入等量的蒸馏水,再分别用药匙逐渐加入等量的纯碱和小苏打粉末,边加边振荡,观察哪支试管中先出现不能继续溶解的固体;同时用手触摸试管外壁,感受温度变化。
学生开始实验。多数小组发现,加入纯碱的试管中白色固体很快消失,水变得清澈透明,而且试管外壁明显发烫;加入小苏打的试管中固体溶解速度较慢,加入较多粉末后仍有少量白色固体沉淀在试管底部,试管外壁温度变化不明显。教师提醒各组注意控制加入水的量和加入粉末的量要保持一致,才能形成公平的对比。
汇报时,第三小组代表兴奋地说:“我们组加纯碱的那支试管水变热了!”第四小组接着说:“我们发现小苏打溶解得比较慢,最后底下还有一层没化完。”教师引导学生归纳:碳酸钠易溶于水,溶解时放出热量;碳酸氢钠也能溶于水,但溶解度比碳酸钠小,溶解时温度变化不明显。教师顺势提出问题:为什么纯碱溶于水会烫手?这背后又藏着什么秘密?学生带着疑问进入下一环节。
(四)任务三:加一加酸气——与食醋的反应
教师指着讲台上的食醋瓶说:厨房中除了纯碱和小苏打,还有一样常见的酸性物质——食醋。如果把食醋分别滴入碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中,会发生什么现象?请各组预测后再动手实验。
学生先讨论预测。有的小组说会冒泡,因为家里蒸馒头时闻到过酸味;有的小组说可能会变色;还有小组说不确定,需要试试看。教师鼓励大家把预测写在任务单上,然后用滴管分别向两支盛有纯碱溶液和小苏打溶液的试管中逐滴加入食醋,边加边振荡,仔细观察并记录现象。
实验开始后,教室里立刻热闹起来。各组都观察到两支试管中迅速产生大量无色气泡,液体微微沸腾翻涌。有的小组发现,加入小苏打的试管气泡产生得更急促、更剧烈,泡沫几乎要冲出试管口;而加入纯碱的试管反应起初相对平缓,继续滴加食醋后气泡才逐渐增多。教师提醒学生不要把鼻孔凑到试管口去闻气体,而是用手轻轻扇动瓶口少量气体来嗅闻。多数学生闻到了无色无味的气体特征,教师提示这是二氧化碳气体的典型表现。
教师进一步引导:如何验证产生的气体确实是二氧化碳?学生回忆之前学过的方法,齐声回答用澄清石灰水。教师请一名学生上台,将气体通入澄清石灰水中,石灰水果然变浑浊。教师小结:碳酸钠和碳酸氢钠都能与酸(如食醋中的醋酸)反应,产生二氧化碳气体;其中碳酸氢钠与酸反应更为剧烈、迅速。教师追问:为什么小苏打与酸反应更快?这与它们的组成有什么关系?学生陷入思考,教师不急于给出答案,而是将问题留待后续讨论。教师还请学生联系生活经验:妈妈发面时如果小苏打放多了,蒸出来的馒头会发黄并有碱味,这是为什么?学生结合刚学到的知识,尝试从碱性强弱的角度作出解释,课堂氛围轻松而富有探究味。
(五)任务四:测一测酸碱性——碳酸钠溶液真的是“碱”吗
教师展示纯碱的标签,上面写着“碳酸钠”三个字。教师提问:既然它叫“碳酸钠”,又俗称“纯碱”,那它溶于水后形成的溶液到底是酸性、碱性还是中性?小苏打的溶液又如何?请各组用酚酞试剂来检测。
学生回忆酚酞遇碱性溶液变红的知识,分别用胶头滴管吸取少量酚酞试剂,滴入碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液中。神奇的现象发生了:碳酸钠溶液由无色变为鲜艳的红色,说明溶液呈明显碱性;而碳酸氢钠溶液只变成了淡淡的粉红色,颜色远不如碳酸钠溶液鲜艳,说明其溶液也呈碱性,但碱性较弱。
学生们发出惊叹声。教师抓住契机引导:“大家看,碳酸钠虽然名字里没有一个'碱'字,可它的水溶液却显碱性;而碳酸氢钠水溶液也显碱性,只是弱一些。这就是为什么厨房中可以用纯碱来清洗油污——油污在碱性条件下更容易被去除。”学生恍然大悟,纷纷在任务单上记录下这一重要发现。教师进一步追问:为什么盐类物质的水溶液会显碱性?这是不是意味着所有盐溶液都呈中性?教师简要指出,这个问题将在后续学习中深入探讨,今天大家先记住碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液都呈碱性,且碳酸钠的碱性更强。
(六)任务五:烧一烧稳不稳——热稳定性比较
教师提出新的探究任务:碳酸钠和碳酸氢钠都怕热吗?如果把它们分别放在酒精灯火焰上加热,谁会“扛不住”先分解?请各组利用试管夹、酒精灯设计一个加热对比实验。
在教师示范了正确的加热操作——试管口略向下倾斜、先均匀预热再集中加热、用外焰加热——之后,各组分别取少量纯碱和小苏打于干燥试管中进行加热实验。由于课堂时间有限,教师提醒学生重点观察加热过程中试管内壁是否出现水珠,以及是否有能使澄清石灰水变浑浊的气体产生。
实验结果逐渐清晰:加热碳酸氢钠的试管口内壁出现了细小的水珠,同时将产生的气体通入澄清石灰水后,石灰水变浑浊,说明碳酸氢钠受热不稳定,分解产生了水和二氧化碳;而加热碳酸钠的试管没有明显水珠出现,石灰水也未变浑浊,说明碳酸钠受热比较稳定。
教师小结:碳酸氢钠受热容易分解,而碳酸钠受热不易分解。正是因为碳酸氢钠受热会释放出二氧化碳气体,所以它被广泛用作焙烤食品中的膨松剂——面包、馒头在烘烤过程中,小苏打分解释放的气体使面团内部形成疏松多孔的结构,吃起来才会松软可口。学生听到这里,纷纷点头,把化学知识与日常生活中的美食联系了起来。教师进一步联系生活:医生常给胃酸过多的病人服用小苏打片,利用的也是它能与胃酸反应、消耗过多胃酸的性质;而干粉灭火器中充装的主要原料之一也是碳酸氢钠,一旦受热或与酸性物质接触,它能迅速产生大量二氧化碳气体,隔绝氧气从而达到灭火的目的。学生一边听一边在任务单上补充相关用途,脸上露出“原来如此”的表情。
(七)任务六:理一理用一用——归纳性质与用途
教师组织各小组对照任务单,把前五个任务中观察到的所有现象和结论整理成一张对比表格,从颜色状态、溶解性、溶解时温度变化、与酸反应的剧烈程度、溶液酸碱性、热稳定性六个方面比较碳酸钠和碳酸氢钠的异同。
小组讨论气氛热烈。有的小组用红笔圈出二者的相同点:都是白色固体、都能溶于水、都能与酸反应产生二氧化碳、水溶液都呈碱性;有的小组用蓝笔标出不同点:碳酸钠溶解度更大、溶解放热更明显、溶液碱性更强、热稳定性更好,而碳酸氢钠与酸反应更剧烈、受热易分解。
教师请两个小组上台展示他们整理的对比表,并请其他小组补充。教师在黑板上同步完善表格,帮助学生形成完整的知识网络。随后教师提出生活应用问题:既然我们已经弄清了两种物质的性质,那么请大家思考——蒸馒头、烤面包时应该选用哪一种?清洗厨房油污、去除餐具上的油渍又该用哪一种?制作灭火器中的灭火原料时常用哪一种?
学生们结合性质逐一回答:烘焙面食选用小苏打,因为它受热分解产生二氧化碳使面团蓬松;清洗油污选用纯碱,因为它的水溶液碱性更强,去油效果更好;制作泡沫灭火器原料时选用碳酸氢钠,因为它与酸反应迅速、能短时间内产生大量二氧化碳气体。教师对学生的回答给予充分肯定,并强调“性质决定用途,用途反映性质”这一重要的化学思想。教师还请各小组讨论一个开放性问题:如果厨房中的纯碱和小苏打失去了标签,仅凭今天所学的知识,你能设计出几种方法把它们区分开来?学生们兴奋地议论起来,有的说可以尝一尝味道,有的说可以加热看是否分解,有的说可以分别加入等量的水看溶解量,还有的说可以滴入食醋看反应快慢。教师鼓励大家把想到的方法都记录下来,留作下节课“物质鉴别”专题探究的素材。
(八)课堂总结与拓展
教师带领学生回顾本节课的探究历程:从厨房里两种看似普通的白色粉末出发,通过观察、溶解、加酸、测碱性、加热等一系列实验任务,我们逐步揭开了碳酸钠和碳酸氢钠的神秘面纱。学生在教师引导下共同总结:碳酸钠俗称纯碱,易溶于水且溶解放热,水溶液呈较强碱性,热稳定性好;碳酸氢钠俗称小苏打,溶解度较小,水溶液呈弱碱性,与酸反应剧烈,受热易分解。二者虽然组成相似、外观相近,但性质上的差异决定了它们在生活中各有不可替代的用途。教师特别强调,今天我们用到的对比实验方法——控制相同条件、改变一个变量、观察现象差异——是化学研究中最基本也是最重要的方法之一,希望同学们在今后的学习中自觉运用。
教师布置课后拓展任务:回家后观察家中厨房是否同时备有纯碱和小苏打,看看包装袋上的产品说明,尝试用今天学到的知识向家人解释为什么这两种白色粉末不能互相代替使用。有条件的同学还可以在家长陪同下做一个家庭小实验:分别把少量纯碱和小苏打撒入盛有食醋的玻璃碗中,观察哪一个反应更剧烈,并把现象记录下来带到课堂上分享。下节课我们将继续学习碳酸钠和碳酸氢钠在工业生产中的更多应用,以及如何用化学方法快速鉴别这两种物质。
八、板书设计
第三节 碳酸氢钠和碳酸钠(第一课时)
一、认识两员“大将”
碳酸钠(Na₂CO₃)—— 纯碱、苏打:白色粉末状晶体
碳酸氢钠(NaHCO₃)—— 小苏打:白色细小晶体
二、性质大比拼
1. 溶解性:碳酸钠易溶、溶解放热;碳酸氢钠可溶、溶解度较小
2. 与酸反应:都产生二氧化碳;碳酸氢钠反应更剧烈
3. 溶液酸碱性:都呈碱性;碳酸钠碱性强,碳酸氢钠较弱
4. 热稳定性:碳酸钠稳定;碳酸氢钠受热易分解(产生水和二氧化碳)
三、用途面对面
纯碱:去油污、造纸、制玻璃、洗涤
小苏打:焙烤膨松、医药中和胃酸、灭火原料
★ 核心思想:性质决定用途,用途反映性质
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