内容正文:
第二节 碱及其性质(第一课时)
鲁教版(五四学制)初中化学·九年级全一册
一、教材分析
本节内容选自鲁教版(五四学制)九年级全一册第二单元第二节,是在学生学习了酸及其性质之后,对另一类重要化合物——碱的系统认识。教材从生活中常见的碱入手,引导学生通过实验探究氢氧化钠和氢氧化钙的物理性质与化学性质,初步建立“碱”这一物质类别概念,为后续学习中和反应、盐的性质及复分解反应奠定基础,在初中化学物质学习体系中具有承上启下的关键地位。
二、四维核心素养
化学观念:通过认识氢氧化钠、氢氧化钙的组成与性质,初步形成“组成结构决定性质、性质决定用途”的物质分类观。科学思维:通过对比分析碱与指示剂、非金属氧化物的反应现象,归纳碱的相似化学性质,发展归纳推理与模型认知能力。科学探究与实践:亲历观察、实验、记录与讨论等探究活动,提升动手操作与证据推理能力。科学态度与责任:认识碱在生产生活中的广泛应用,增强安全使用化学品的意识和社会责任感。
三、教学重难点
教学重点:氢氧化钠和氢氧化钙的物理性质及俗名;碱与酸碱指示剂的作用;碱与非金属氧化物的反应。教学难点:从微观角度理解碱具有相似化学性质的原因;设计实验证明二氧化碳与氢氧化钠确实发生了反应。
四、新课导入
教师出示一袋食品干燥剂,提问:“同学们,这袋干燥剂的主要成分是生石灰,它为什么能干燥食品?”随后演示向生石灰中加水的实验,学生观察到水沸腾、块状固体变为粉末。教师追问:“生成的白色粉末是什么?它又有哪些性质?”由此引出本节课的主题——碱及其性质。
五、导入设计意图
以学生熟悉的食品干燥剂创设真实情境,利用生石灰遇水放热的惊奇实验激发好奇心,从生活问题自然过渡到化学问题,为后续认识氢氧化钙的制备与性质做好铺垫。
六、教学过程总体设计意图
本节课以“生活中找碱—实验中识碱—探究中悟碱—归纳中建模型”为主线,设计层层递进的任务式学习活动。从学生身边的物质出发,先通过观察和实验认识氢氧化钠、氢氧化钙的物理性质与俗名,再通过对比实验探究碱与指示剂、非金属氧化物的反应,引导学生在动手做、动脑思中获取证据、建构概念。每个任务均设置明确的问题驱动和合作探究环节,让学生在“做中学、议中悟”,教师适时追问、点拨,帮助学生从宏观现象走向微观本质,最终形成对碱类物质的初步认识,发展化学观念、科学思维与科学探究能力。
七、教学过程
任务一:寻找生活中的“碱”
【情境设问】
教师展示一组图片:厨房中的洗洁精、建筑工地上熟石灰砌墙、树上刷的白色涂白剂、厨房去油的火碱水。教师提问:“这些物品中都含有一类共同的物质,它们就是我们今天要认识的碱。”随后引导学生结合已有生活经验,说一说自己还知道哪些与碱有关的物质或现象。
【学生活动】
学生以小组为单位交流课前搜集的资料,列举生活中接触到的碱性物质:如肥皂、洗衣粉、石灰水、胃药中的氢氧化铝等。各组派代表分享,教师将学生提到的物质名称简要记录在黑板一侧,暂不做评价,留待课后验证。在交流过程中,有的学生提到被蚊虫叮咬后涂抹肥皂水可以止痒,有的学生提到松花蛋尝起来有涩味,还有的学生提到厨房油污清洗剂用后手感滑腻。教师将这些典型的生活现象也一并记录,引导学生初步感知碱性物质的共同特征。
【教师引导】
教师小结:碱不仅存在于实验室,更广泛存在于生产生活之中。那么,什么样的物质才属于碱?碱又有哪些独特的性质呢?让我们带着这些问题,进入今天的探究之旅。
任务二:探究氢氧化钠的物理性质
【观察任务】
教师出示盛有氢氧化钠固体的试剂瓶,介绍:“这是氢氧化钠,它有一个俗名叫烧碱、火碱或苛性钠。”随后发放实验器材:盛有氢氧化钠固体的小烧杯、药匙、表面皿、镊子、蒸馏水。请学生按以下步骤完成观察与记录:
第一步,用镊子取出一小块氢氧化钠固体,放在表面皿上,观察其颜色和状态;第二步,用手触摸试剂瓶外壁(注意不要直接接触药品),感受其潮解情况;第三步,取一药匙氢氧化钠固体放入盛有少量蒸馏水的试管中,振荡,观察其溶解性,并用手触摸试管外壁感受温度变化。
【学生探究】
学生分组进行实验操作,将观察到的现象填入教师发放的学习单。教师巡视指导,提醒学生注意:氢氧化钠具有强烈的腐蚀性,切不可用手直接接触,更不能品尝;若不慎沾到皮肤上,应立即用大量水冲洗,再涂上硼酸溶液。
【交流汇报】
各组汇报观察结果:氢氧化钠是白色固体,曝露在空气中容易吸收水分而表面潮湿并逐渐溶解(这一现象叫做潮解);它极易溶于水,溶解时放出大量的热。教师补充:正因氢氧化钠易潮解,实验室中可用它作某些气体的干燥剂,但不能干燥二氧化碳、二氧化硫等能与它反应的气体。
【安全警示】
教师播放一段氢氧化钠腐蚀性的对比视频:将鸡爪放入氢氧化钠溶液中,数小时后鸡爪皮肉被腐蚀。教师强调:“氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠,正是因为它有强烈的腐蚀性,使用时必须十分小心。”学生在震撼中深刻认识到规范操作的重要性。
任务三:认识氢氧化钙的物理性质与制取
【温故引新】
回到导入环节的实验:生石灰(氧化钙)与水反应后生成的白色粉末就是氢氧化钙,俗称熟石灰或消石灰。教师引导学生回顾导入时观察到的现象——块状生石灰遇水变成粉末状,并放出大量的热。教师提问:“这个过程中发生了什么变化?生成的物质又有哪些性质?”
【观察任务】
教师出示氢氧化钙固体样品,请学生观察其颜色和状态。然后取少量氢氧化钙固体放入盛水的试管中,振荡后观察其溶解情况。学生发现:氢氧化钙是白色粉末状固体,微溶于水,其水溶液俗称石灰水。当水中存在较多未溶解的氢氧化钙时,就称为石灰乳或石灰浆。
【讨论交流】
教师引导学生结合生活经验讨论:“为什么建筑工人们用石灰浆粉刷墙壁后,墙壁会逐渐变硬变白?”学生猜测可能与空气中的某种成分有关。教师不急于给出答案,而是将问题记录下来,留待后续探究中验证。
【知识梳理】
师生共同整理氢氧化钠和氢氧化钙的物理性质对比表:氢氧化钠为白色固体、极易溶于水、溶解放热、易潮解;氢氧化钙为白色粉末、微溶于水。教师强调两者俗名的区别:氢氧化钠——烧碱、火碱、苛性钠;氢氧化钙——熟石灰、消石灰。两者虽然都带“钠”或“钙”,但溶解性和腐蚀性差异很大。
任务四:探究碱与酸碱指示剂的作用
【复习回顾】
教师提问:“我们已经学习过酸可以使紫色石蕊溶液变红、无色酚酞溶液不变色。那么,碱遇到酸碱指示剂会发生什么变化呢?”学生根据已有经验进行猜想,教师将学生的猜想简要列出。
【实验探究】
教师发放实验器材:氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、紫色石蕊溶液、无色酚酞溶液、点滴板、胶头滴管。请学生在点滴板的不同孔穴中分别滴入氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液,再分别滴加紫色石蕊溶液和无色酚酞溶液,观察并记录颜色变化。
【学生记录】
学生边实验边填写学习单:氢氧化钠溶液中滴入紫色石蕊溶液后变蓝色,滴入无色酚酞溶液后变红色;氢氧化钙溶液中滴入紫色石蕊溶液后同样变蓝色,滴入无色酚酞溶液后同样变红色。
【归纳小结】
教师引导学生归纳:碱溶液都能使紫色石蕊溶液变蓝,使无色酚酞溶液变红。教师追问:“为什么两种不同的碱溶液,遇到指示剂后会出现相同的颜色变化?这说明碱可能有什么共同的原因?”学生思考讨论,初步意识到碱在水溶液中可能产生了某种共同的粒子。教师顺势点出:碱在水溶液中都能解离出氢氧根离子,正是这一共同的粒子导致了相似的化学性质。这一微观本质将在后续学习中深入探讨。
任务五:探究碱与非金属氧化物的反应
【提出问题】
教师拿出一瓶长期放置的石灰水,瓶壁上有一层白膜。提问:“这层白膜是怎么形成的?”引导学生联系导入时讨论的“石灰浆刷墙变硬”的问题。学生猜测:可能是氢氧化钙与空气中的某种气体发生了反应。
【实验一:二氧化碳通入澄清石灰水】
教师演示:将吸管伸入澄清石灰水中,用嘴缓缓吹气(即通入二氧化碳)。学生观察到澄清石灰水逐渐变浑浊。教师讲解:这是因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成了不溶于水的白色固体——碳酸钙,这也是实验室检验二氧化碳气体的常用方法。
【拓展思考:二氧化碳与氢氧化钠是否反应?】
教师追问:“既然氢氧化钙能与二氧化碳反应,那么氢氧化钠能否与二氧化碳反应呢?”学生有的说能,有的说不能。教师引导:氢氧化钠也是碱,如果能反应,生成什么?但氢氧化钠溶液中通入二氧化碳后并没有明显现象,我们如何证明反应确实发生了?
【设计实验】
学生分组讨论,设计实验方案来证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应。教师提供思路支架:可以从“反应物消失”或“生成物出现”两个角度思考。有的小组提出:将充满二氧化碳的塑料瓶中倒入氢氧化钠溶液,拧紧瓶盖振荡,观察瓶子是否变瘪;有的小组提出:反应后向溶液中加入稀盐酸,看是否有气泡产生(说明生成了碳酸钠);还有的小组提出做对照实验——将氢氧化钠溶液换成等体积的水,观察瓶子变瘪的程度是否相同。
【实验验证】
教师按学生设计的方案进行演示实验:将氢氧化钠溶液倒入充满二氧化碳的软塑料瓶中,立即拧紧瓶盖振荡,塑料瓶明显变瘪;同时将水倒入另一瓶充满二氧化碳的软塑料瓶中做对照,瓶子也变瘪但程度较轻。学生讨论得出:瓶子变瘪不仅因为二氧化碳溶于水,更因为它与氢氧化钠发生了反应,消耗了更多的二氧化碳。教师再向变瘪后的瓶中滴加稀盐酸,观察到有大量气泡冒出,进一步证明反应生成了碳酸盐。
【应用讨论】
教师引导学生联系实际:“实验室中的氢氧化钠固体为什么要密封保存?”学生回答:一是因为氢氧化钠易吸收空气中的水分而潮解,二是因为它能与空气中的二氧化碳反应而变质。教师进一步提问:“工业上为什么常用氢氧化钠溶液吸收工厂废气中的二氧化硫?”学生类比推想:既然二氧化碳能与氢氧化钠反应,二氧化硫也是一种非金属氧化物,应该也能与氢氧化钠反应。教师肯定学生的推理,并指出:利用这一性质,氢氧化钠溶液可以用来吸收二氧化硫等有害气体,防止污染空气。教师再追问:“那我们能否用氢氧化钙溶液来吸收废气中的二氧化硫呢?”学生结合氢氧化钙微溶于水的性质,分析得出:氢氧化钙浓度低,吸收效果不如氢氧化钠溶液,因此工业上常用氢氧化钠溶液。
任务六:归纳碱的通性与微观本质
【回顾整理】
教师引导学生回顾本节课探究的所有实验:碱与指示剂的作用、碱与二氧化碳的反应、碱与二氧化硫的反应。请各组用自己的话归纳:碱有哪些相似的化学性质?
【小组讨论】
学生分组讨论后得出:第一,碱溶液能使紫色石蕊溶液变蓝,使无色酚酞溶液变红;第二,碱能与某些非金属氧化物反应,生成对应的化合物和水。教师追问:“不同的碱为什么具有相似的化学性质?”引导学生从微观角度思考:氢氧化钠在水中会解离出钠离子和氢氧根离子,氢氧化钙在水中会解离出钙离子和氢氧根离子。虽然金属离子不同,但解离出的氢氧根离子是相同的。正是由于碱溶液中都含有氢氧根离子,所以它们具有相似的化学性质。
【对比建模型】
教师引导学生回顾酸的通性,进行对比:酸在水溶液中都能解离出氢离子,所以酸有相似的性质;碱在水溶液中都能解离出氢氧根离子,所以碱也有相似的性质。教师在黑板上画出简单的微观示意图:酸溶液中氢离子的集合,碱溶液中氢氧根离子的集合,帮助学生建立“组成相似→性质相似”的化学思维模型。
任务七:联系生活,学以致用
【情境应用】
教师出示三个生活情境,请学生运用本节课所学知识解释:情境一:冬天园林工人为什么要在树干上刷一层白色的石灰浆?(学生分析:利用石灰浆与空气中二氧化碳反应生成坚硬的碳酸钙,起到杀虫杀菌和保护树木的作用。)情境二:实验室中的氢氧化钠溶液如果敞口放置,一段时间后可能发生什么变化?(学生分析:会吸收空气中二氧化碳而变质。)情境三:工人师傅用生石灰做建筑材料时,为什么要在使用前才加水化开?(学生分析:生石灰遇水变成熟石灰,熟石灰再与二氧化碳反应变硬,这个过程需要控制时机。)
【分享交流】
各组选择一个情境进行汇报,其他组补充或质疑。教师点评,强调化学知识与生产生活的紧密联系,鼓励学生在生活中做有心人,用化学的眼光观察世界。在汇报过程中,有学生提出:“既然碱能与非金属氧化物反应,那为什么装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞?”教师对此给予高度评价,指出这是一个非常好的问题,将在后续学习中专门探讨,激发学生持续探究的兴趣。
任务八:课堂小结与拓展延伸
【自主小结】
教师请学生合上课本,用自己的话总结本节课学到了什么。学生从物理性质、化学性质、俗名、微观本质等方面进行回顾。教师引导学生形成知识网络:碱→氢氧化钠和氢氧化钙→物理性质(颜色、状态、溶解性、潮解)→化学性质(与指示剂反应、与非金属氧化物反应)→微观原因(都含氢氧根离子)→实际应用。
【拓展延伸】
教师布置课后探究任务:“我们已经知道碱能与某些非金属氧化物反应,那么碱能不能与金属氧化物反应?碱能不能与盐反应?这些问题我们将在下一节课继续探究。请同学们课后查阅资料,初步思考碱还可能有哪些化学性质。”
八、板书设计
【板书设计】 第二节 碱及其性质(第一课时)
一、常见的碱
1. 氢氧化钠(NaOH)——俗称烧碱、火碱、苛性钠
白色固体,极易溶于水,溶解放热,易潮解,有强腐蚀性
2. 氢氧化钙〔Ca(OH)2〕——俗称熟石灰、消石灰
白色粉末,微溶于水,水溶液俗称石灰水
制取:生石灰(CaO)+ 水 → 氢氧化钙
二、碱的化学性质
1. 与指示剂作用:紫色石蕊变蓝,无色酚酞变红
2. 与非金属氧化物反应:如与二氧化碳反应
氢氧化钙 + 二氧化碳 → 碳酸钙 + 水(检验二氧化碳)
氢氧化钠 + 二氧化碳 → 碳酸钠 + 水(需密封保存)
三、微观本质:碱溶液中都含有氢氧根离子 → 碱有相似化学性质
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