内容正文:
第八单元 第三节 碳酸氢钠和碳酸钠(第二课时)教学设计
鲁教版(2024)初中化学 九年级下册
一、教材分析
本课时选自鲁教版(2024)九年级下册第八单元第三节第二课时,承接第一课时对两种钠盐俗称、物理性质与用途的认识,进一步探究碳酸钠与氢氧化钙的反应、两种钠盐与酸反应现象的差异及碳酸氢钠受热分解,引导学生归纳鉴别与相互转化方法,是盐类化学性质学习的关键课节。
二、四维核心素养
化学观念:认识碳酸钠、碳酸氢钠属于常见的盐,形成物质性质决定用途的观念。科学思维:通过对比实验归纳两者性质异同,发展比较、归纳与推理能力。科学探究:设计并实施两种钠盐的鉴别实验,学习控制变量与证据推理。科学态度与责任:体会纯碱、小苏打在海洋化工与生活中的价值,增强科学服务社会的责任感。
三、教学重难点
教学重点:碳酸钠的主要化学性质,包括与氢氧化钙反应、与酸反应放出二氧化碳气体;碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法及相互转化关系。
教学难点:依据实验现象差异设计并评价多种鉴别方案;理解两种钠盐与酸反应剧烈程度不同的微观原因。
四、设计意图
本课时以“如何区分纯碱和小苏打”这一真实任务为驱动,紧扣新教材以海洋化学资源利用为大单元的编排思路。第一课时学生已建立两种钠盐的直观认识,本课时将零散的性质经验整合为可比较、可鉴别、可转化的认知结构。教学中采用任务式活动设计:以工业制烧碱情境引出碳酸钠与氢氧化钙的反应,以厨房“区分两种白色粉末”的真实问题串联与酸反应、受热分解两组对比实验,让学生在“提出方案—动手验证—归纳结论”的完整探究中自主建构知识。设计上有意淡化对化学用语的机械记忆,突出现象观察与证据推理,帮助学生在做中学、用中学,落实四维核心素养,并为后续复分解反应条件的归纳积累感性材料。
五、教学过程
环节一 任务情境导入:厨房中的两包白色粉末
教师出示两袋失去标签的白色粉末,一袋来自家中厨房,一袋来自实验室。提问:生活中纯碱、小苏打都是白色粉末,肉眼难以区分;实验室里老师也常常需要快速判断一瓶试剂究竟是碳酸钠还是碳酸氢钠。今天这节课,我们就来当一回“小小鉴别师”,围绕真实任务系统认识这两种钠盐的化学性质。
学生回顾第一课时所学:碳酸钠俗称纯碱、苏打,碳酸氢钠俗称小苏打,都是白色粉末,都能溶于水,水溶液都显碱性,都可用于食品加工与清洁去污。
教师顺势提出本节课的核心任务:实验室有两瓶白色固体,标签模糊不清,只知道一瓶是碳酸钠、一瓶是碳酸氢钠,请大家利用它们的化学性质差异,设计多种方案完成鉴别,并说明每种方案的依据。
设计意图:从厨房真实问题出发,把鉴别任务作为贯穿全课的主线,激发学生探究欲望,明确学习目标。
环节二 任务一:揭秘工业制烧碱——碳酸钠与氢氧化钙的反应
教师播放侯氏制碱法及纯碱工业的简短视频,引导学生关注:工业上除了用纯碱制玻璃、造纸、洗涤,还常把纯碱和熟石灰一起用于制取烧碱(氢氧化钠)。布置任务一:利用桌上提供的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、澄清石灰水、试管、胶头滴管,分组完成两组对照实验,观察并记录现象。
学生分组实验:第一组,向碳酸钠溶液中逐滴滴加澄清石灰水,振荡,观察现象;第二组,向碳酸氢钠溶液中逐滴滴加澄清石灰水,振荡,观察现象。
学生汇报:第一组试管中立即出现白色浑浊,静置后有白色沉淀沉降;第二组也出现白色浑浊现象。
教师引导分析:碳酸钠溶液中加入澄清石灰水,生成了不溶于水的白色沉淀碳酸钙,同时溶液中还生成了氢氧化钠。这正是工业上用纯碱和熟石灰制取烧碱的反应原理,也是“纯碱制烧碱”的核心。教师强调:这个反应说明碳酸钠能与某些碱(如氢氧化钙)发生反应,生成新盐和新碱,属于盐与碱之间的复分解反应。
追问提升:这个反应在生活中还有什么应用?学生联系纯碱能去除油污的经验,理解纯碱溶液碱性较强、能促进油脂水解,因此家庭和工业常用纯碱作洗涤剂。
设计意图:以工业制烧碱真实情境承载探究,让学生在对照实验中发现碳酸钠与碱反应的典型性质,体会化学原理对化工生产的指导意义。
环节三 任务二:厨房鉴别大挑战——两组对比实验
教师回到核心鉴别任务,引导学生猜想:要区分碳酸钠和碳酸氢钠,可以从哪些化学性质入手?学生结合已有经验提出:两者都能与酸反应放出二氧化碳气体,现象可能有差异;碳酸氢钠受热易分解,碳酸钠受热稳定。教师顺势布置任务二,分两个子活动进行。
子活动一:与酸反应快慢的对比。学生分组,取两支试管,分别加入等量的碳酸钠粉末和碳酸氢钠粉末,再同时倒入等量、等浓度的稀盐酸,观察两支试管中产生气泡的剧烈程度和快慢。
学生观察汇报:两支试管都立即产生大量气泡,并使燃着的火柴熄灭,说明都放出二氧化碳气体;但盛碳酸氢钠粉末的试管反应更剧烈,气泡产生得更迅猛、更急促,甚至液体迅速冲出。
教师引导归纳:两种钠盐都能与盐酸等酸反应放出二氧化碳气体,但碳酸氢钠与酸反应更剧烈、放出气体更快。教师进一步追问:为什么同样产生二氧化碳,剧烈程度却不同?学生讨论后,教师从离子角度作通俗解释:碳酸氢钠溶液中已经存在碳酸氢根离子,遇到酸中的氢离子可一步生成碳酸并分解出二氧化碳;而碳酸钠要先结合一个氢离子变成碳酸氢根,再继续结合氢离子才放出二氧化碳,过程多了一步,因此相对平缓。这就解释了二者现象差异的微观原因。
子活动二:受热稳定性对比。学生分组,分别取适量碳酸钠固体和碳酸氢钠固体于两支试管中,按教材所示装置固定在铁架台上,试管口略向下倾斜,用酒精灯对准药品部位加热,并将产生的气体通入澄清石灰水中。
学生观察汇报:盛碳酸氢钠的试管口内壁出现水雾,通入澄清石灰水的烧杯中溶液变浑浊;而盛碳酸钠的试管加热较长时间,试管口没有明显水雾,澄清石灰水也不变浑浊。
教师引导归纳:碳酸氢钠受热不稳定,容易分解,生成碳酸钠、水和二氧化碳,因此加热时能在试管口看到水珠,气体能使澄清石灰水变浑浊;碳酸钠受热较稳定,普通加热条件下不分解。这一性质差异正是工业上用加热法除去碳酸钠固体中混有的少量碳酸氢钠的原理。
设计意图:把鉴别任务拆成“与酸反应”“受热分解”两个子任务,每组对照实验都让学生自己动手、自己记录、自己归纳,在现象差异中建构性质差异,落实证据推理与科学探究素养。
环节四 任务三:建立转化关系,完善鉴别方案
教师引导学生整理本课所得,组织小组讨论:结合本课时的两组对比实验和第一课时所学,你能归纳出哪些区分碳酸钠与碳酸氢钠的方法?每组至少写出两种方案,并说明操作、预期现象和结论。
学生小组讨论后汇报,教师板书梳理:方法一,取等量固体分别加热,能产生使澄清石灰水变浑浊气体、试管口有水珠的是碳酸氢钠;无明显现象的是碳酸钠。方法二,取等量固体分别加入等量等浓度的稀盐酸,反应更剧烈、放出气泡更快的是碳酸氢钠;相对平缓的是碳酸钠。方法三,取两种溶液分别滴加氯化钙溶液或氯化钡溶液,产生白色沉淀的是碳酸钠;无明显沉淀的是碳酸氢钠,因为碳酸氢钙可溶。方法四,测定相同浓度溶液的碱性,碱性较强的是碳酸钠,较弱的是碳酸氢钠,可借助pH试纸或酚酞比较红色深浅。
教师追问:既然两种钠盐性质存在差异,它们之间能不能相互转化?学生结合受热分解的实验现象推断:碳酸氢钠加热可以转化为碳酸钠;教师补充:向碳酸钠溶液中持续通入二氧化碳气体,碳酸钠又可以转化为碳酸氢钠。师生共同梳理出碳酸钠与碳酸氢钠之间的双向转化关系。
教师再引导:检验一种固体是否含有碳酸根(碳酸盐),可以怎么做?学生结合本课经验归纳:取样后加入稀盐酸,把产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,即可证明该物质是碳酸盐或含有碳酸根。教师提醒:操作时酸要足量,气体必须经澄清石灰水验证,不能仅凭有气泡就下结论。
设计意图:通过方案设计与互评,把零散实验现象上升为系统的鉴别方法与转化关系,培养学生归纳、表达与评价能力,形成结构化知识网络。
环节五 课堂总结与迁移应用
教师引导学生回顾本节课完成的三项任务:认识了碳酸钠与氢氧化钙反应制烧碱的原理;通过与酸反应、受热分解两组对比实验发现了两种钠盐的性质差异;建立了多种鉴别方案和相互转化关系。
迁移练习一:厨房里有一包小苏打,放久了怀疑部分变质成了纯碱,怎么用厨房用品(如食醋)设计简单方案检验?
迁移练习二:为什么碳酸氢钠可用于焙制糕点、用作胃药,而纯碱更多用于玻璃、造纸和洗涤?请从性质与用途关系的角度谈一谈。
迁移练习三:某同学把澄清石灰水滴入碳酸钠溶液,得到白色沉淀,请帮他分析沉淀是什么,反应后溶液中还可能含有哪些物质。
学生交流后,教师总结:化学性质决定了物质的用途和检验方法,希望同学们今后面对生活中看似普通的白色粉末,都能像今天这样,用科学实验的眼光去观察、去鉴别、去解释。
设计意图:通过分层练习,把课堂所学迁移到厨房和生活情境,巩固鉴别与转化知识,进一步体会化学与生活、生产的紧密联系。
六、板书设计
【板书设计】
第三节 碳酸氢钠和碳酸钠(第二课时)
一、碳酸钠的化学性质
1. 与碱反应:碳酸钠溶液中加入澄清石灰水,生成白色沉淀碳酸钙和氢氧化钠(工业制烧碱原理)。
2. 与酸反应:碳酸钠、碳酸氢钠都能与盐酸等酸反应放出二氧化碳气体。
二、两种钠盐性质比较
与酸反应:碳酸钠较平缓,碳酸氢钠更剧烈、放出气体更快。
受热稳定性:碳酸钠稳定、难分解;碳酸氢钠易分解,生成碳酸钠、水和二氧化碳。
三、鉴别方法
加热法:有水珠且使石灰水变浑浊者为碳酸氢钠。
加酸法:气泡更剧烈者为碳酸氢钠。
加氯化钙溶液法:产生白色沉淀者为碳酸钠。
测碱性法:相同浓度下碱性较强者为碳酸钠。
四、相互转化
碳酸氢钠受热转化为碳酸钠;碳酸钠溶液通入二氧化碳转化为碳酸氢钠。
五、碳酸根检验
取样加盐酸,产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊即含碳酸根。
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