碱和盐混合溶液成分的检验那些事
一、设计思想
1.设计理论依据：问题化学学习
核心素养是学生最重要的素养，就化学而言，核心素养绝不是简单的知识与技能的叠加。落实核心素养的主阵地在课堂。本节课以九年级中考前的复习课“碱和盐混合溶液成分的检验”为载体，以学生学习为主线，在课堂给予学生充分的时间发现问题、解决问题，研究“问题化学习”教学模式，引导学生合作自构学习问题系统，培养学生为问题解决自主设计学习任务与学习步骤的能力。
作为教师，本人认为“问题化学习”关注的是问题生成后，如何扩展、如何解决。问题化是触点与触点之间的连接，以及之后所形成的层层深入的新发现、新思考，进而生成的智慧。
2.教学内容分析
本节内容是经过酸碱盐知识第一轮复习之后后，对三类物质知识的综合应用。本节内容涉及到了多种物质的性质及物质间的鉴别。包含了金属元素、多种酸根、氢氧根等多种成分鉴别知识和鉴别过程中的相互干扰，对提高学生运用综合知识解决实际问题和实验探究的能力有很好的作用。
2.学情分析
学生已有知识和生活经验：知道钠、钾元素的焰色反应、碳酸根、硫酸根、盐酸根、氢氧根的检验，对于复分解反应的应用有了较好的掌握，但对于应用以上知识解决混合溶液成分鉴别实际问题的能力还很欠缺，特别是针对关于鉴别过程中碳酸根、硫酸根、盐酸根、氢氧根的相互干扰这样的不易突破的难点应用时，更是没有清晰地思路。
3.教学设计：
依据化学学科特点，此本节课设计为如下5个环节：
（1）科学猜想，设问求证
假设的问题：能够根据观察中发现的问题与已经学习的化学知识相联系，尝试提出可检验的猜想和假设，对现象的原因提出可能的假设，推测可能是什么原因引起这种现象的？怎么解释这问题？用什么方法可以进一步论证？
（2）现象观察，由疑生问
观察的问题：“这样现象是什么？”“为什么会这样？”能从“这含有什么？”等角度在观察实验中对现象提出问题。“还需要排除什么干扰？”“还伴随着什么现象？”“为什么会有这种现象？”“会得出那些经验或规律？”通过问题体系，使学习逐渐深入。
（3）实验设计，验证实施
验证的问题：能在试验中使用仪器、试剂进行一系列实验操作、观察，会记录和处理观察的结果，并从选择相关信息。怎样设计实验证明假设？为什么这样设计？能不能换种方法？
（4）分析解释，寻根溯源
将证据与化学知识建立联系，得出基本符合证据的解释；能注意与预想结果不一致的的现象，并做出简单解释。为什么这个因素与现象有因果关系？更深层次的缘由是什么？能得出什么结论或经验？
（5）表达交流，探索新问
有没有发现新的现象与新的问题，值得我进一步探索？
本节课以碱和盐混合溶液成分的检验这一真实问题创设情境，使学生意识到提出假设和作出猜想对科学探究的重要性，通过讨论交流，对所探究的具体问题，能够初步学会科学地设计简单的实验方案，能够在探究过程中，体验化学实验的奇妙，感受化学学习所带来的快乐。
二、教学目标
1.知识与技能
(1)理解混合溶液中碳酸根、硫酸根、盐酸根、氢氧根的鉴别相互干扰的相关知识。
（2）能够设计实验混合溶液中的碳酸根、硫酸根、盐酸根、氢氧根。
2.过程与方法
通过对盐和碱的混合溶液成分的猜想、实验，观察、再设计、归纳小结，提高演绎、归纳推理能力。
3.情感态度与价值观
通过实验探究活动，体验化学实验的奇妙，增强学习化学的成就感。
三、重点和难点
重点：设计鉴别混合溶液中碳酸根、硫酸根、盐酸根、氢氧根的实验方案。
难点：混合溶液中碳酸根、硫酸根、盐酸根、氢氧根鉴别的相互干扰。
四、教学用品
药品：待测液、Ca（OH）2溶液、Ba（NO3）2溶液、CuSO4溶液、稀硝酸、稀HNO3、酚酞试液
仪器：烧杯、试管、胶头滴管、注射器、尼龙66滤头等。
媒体和教具：多媒体设备。
五、教学过程
阶段一：复习旧知
复习：溶液成分鉴别的知识
师：利用物质特征反应，鉴别溶液成分通常有哪些方法？优先利用哪种方法？
生：酸碱指示剂变色、生成沉淀、生成气泡；
优先利用酸碱指示剂变色。
设计意图：系统复习溶液鉴别方法，巩固和加深了溶液鉴别方法的知识体系，为实验探究做了很好的学习铺垫。
阶段二：创设情景
问题情景：某溶液（无色）含有金属元素，可能是盐和碱的混合溶液，通过实验鉴别其可能含有的成分，具体内容见学习任务单（表1）。
表1：
混合溶液成分的鉴定
待测液：某溶液（无色）含有金属元素，可能是盐和碱的混合溶液。
提供药品：待测液、Ca（OH）2溶液、Ba（NO3）2溶液、CuSO4溶液、HNO3（稀）、HCl(稀）、酚酞试液
提供仪器：烧杯、试管、胶头滴管、注射器、尼龙66滤头
提示：Ba（NO3）2溶液、NaNO3溶液都呈中性
设计意图：鉴定一瓶碱和盐的混合溶液的成分，这是一个开放性很强的实验探究问题。创设了具体的、复杂的化学问题的真实探究情景，激发学生提出猜想和假设，进而在问题解决中得以发现规律。问题本身和本节复习课学习内容相关，具有挑战性。
阶段三：科学猜想
问题1：猜想此溶液中显正（+）价和负（－）价的成分可能是什么？
猜想一：显正（+）价的金属元素的猜想
师：根据盐和碱的组成，溶质分为显正（+）价和负（－）价两部分，运用所学化学知识，猜想显正（+）价的部分可能是哪些金属元素？
生：Na、K、Ba、Ca、Mg、Ag等。（填写学习任务单：表2）
师：可能含有Fe、Cu吗？为什么？
生：因为溶液无色，而Cu盐溶液是蓝色，Fe盐溶液是棕黄色。
猜想二：显负（－）价的成分的猜想
师：负（－）价的成分可能是哪些？
生：可能含有OH、CO3、SO4、Cl、NO3（填写学习任务单：表3）
设计意图：通过科学猜想，确立了探究内容的范围，为下一步验证做好准备。复习了有特殊颜色的盐溶液，同时为溶液中常见金属元素和OH、CO3、SO4、Cl是否共存问题的探讨埋下伏笔。
阶段四：实验探究
问题2：怎样鉴别溶液中的金属元素？
活动一：鉴别溶液中显+价的金属元素（学习任务单：表2）
表2：
【活动一】
检验溶液中显+价的成分（金属元素）
猜想1：金属元素可能是：
验证：
现象：
结论：一定含有
问题：可能含有
师：怎样鉴别溶液中金属元素？
生：焰色反应，火焰颜色为黄色含有Na，紫色含有K。
师：（演示实验：焰色反应，并透过蓝色钴玻璃片观察焰色）得出什么结论？
生：焰色为黄色，没有紫色。溶液中一定含有Na，不含K。
可能含有的金属元素：Ba、Ca、Mg等。
活动二：鉴别溶液中显负（－）价的成分
问题3：怎样鉴别溶液中的OH？（学习任务单：表3）
表3：
【活动二】检验溶液中显－价的成分
猜想2：显－价的成分可能是
步骤一：
操作
现象
结论
取3滴管样品于小烧杯中，滴加。
新问题：
解决方法：
师：通过焰色反应发现待测样品中一定含有Na，结合前面的猜想，溶液中可能含有NaOH、Na2CO3、Na2SO4、NaCl、NaNO3，除了NaNO3，我们都已经学过其他四种物质的鉴别方法，那么怎样鉴别溶液是否含有NaOH、Na2CO3、Na2SO4、NaCl呢？这是一个很复杂的问题，由于鉴别先后顺序不同，可能有不同的实验方案。遇到复杂问题，我们通常先简单化，想一想溶液溶质成分鉴别优先利用哪种方法？
生：优先利用酸碱指示剂变色。
师：判断四种物质溶液酸碱性，如果从所给试剂中选择酸碱指示剂进行实验，可以判断是否含有哪些物质呢？
生：碱性：NaOH、Na2CO3，中性：Na2SO4、NaCl，通过滴加酚酞可以判断溶液是否含有碱性物质，如果酚酞变红，说明可能含有NaOH、Na2CO3。
生：（操作）取3滴管样品于小烧杯中，滴加无色酚酞。
师：观察到了什么现象？得出了什么结论？
生：酚酞变红，溶液呈碱性。
师：能不能得出结论：含有NaOH、Na2CO3？为什么？
生：不能，因为NaOH、Na2CO3溶液都呈碱性。
师：NaOH、Na2CO3溶液都呈碱性，说明滴加酚酞鉴别NaOH、Na2CO3，它们相互之间存在干扰，使我们无法判断。混合溶液成分鉴别常遇到这样的问题，各成分间彼此干扰。怎样进一步排出干扰，判断是否含有NaOH、Na2CO3呢？
生：讨论，设计方案，填写学习任务单（表3）
师：小组长交流本组的实验方案。
生1：滴加足量HCl，因为Na2CO3和HCl反应生成CO2，有气泡生成，可以判断Na2CO3。
生2：滴加足量稀HCl不可行，虽然能够鉴别Na2CO3，但HCl和NaOH也反应，NaOH被反应了就无法鉴别了，而且Na2CO3和HCl生成NaCl会干扰对NaCl的鉴别。
生3：滴加足量Ba（NO3）2溶液除去Na2CO3，因为Ba（NO3）2溶液和Na2CO3反应生成NaCl和BaCO3，BaCO3是白色沉淀，NaCl溶液呈中性，样品中可能存在的NaCl和Na2SO4溶液呈中性，如果溶液还是红色，溶液呈碱性，说明含有NaOH。
师：你们同意他们小组的方案吗？
生：同意。修改方案，操作。
（板书）滴加试剂
干扰问题
解决办法
酚酞
NaOH和Na2CO3
相互干扰
再滴加足量Ba（NO3）2溶液
生：修改方案，进行实验，观察现象，填写学习任务单（表4）。
表4：
步骤二：
操作
现象
结论
继续向小烧杯中，滴加。
新问题：
解决方法：
师：观察到了什么现象？得出了什么结论？ 小组长交流本组的实验结果。
生：生成白色沉淀，溶液还是红色，结论含有NaOH。
问题4：怎样鉴别溶液中的CO3和SO4？
师：上一步实验生成的白色沉淀是什么物质呢？
生：白色沉淀可能BaCO3和BaSO4。
师：为什么呢？
生：Ba（NO3）2也和Na2SO4反应生成白色沉淀BaSO4。
师：不能确定白色沉淀成分，就无法判断是否含有Na2SO4和Na2CO3，怎样继续鉴别是否含有Na2SO4、Na2CO3呢？各小组讨论设计方案，然后我们交流。
生：分组讨论，设计方案，填写学习任务单（表5）
表5：
步骤三：
（书写方案格式同上，列出发现的新问题，思考解决方法，继续验证）
师：请组长交流一下实验方案
生1：对烧杯内物质进行过滤，在滤渣中加入足量的稀盐酸，如果滤渣部分溶解，有气泡生成，说明滤渣是BaCO3和BaSO4，原溶液中含有Na2CO3和Na2SO4，如果滤渣全部溶解，说明沉淀是BaCO3，溶液只含有Na2CO3，如果沉淀不溶解，说明沉淀含有BaSO4，溶液含只有Na2SO4。
生2：加入稀盐酸，会干扰对原来NaCl的检验。应该在滤渣中加入足量的稀硝酸。
生3：加入稀盐酸不会有干扰，因为是向滤渣中加入稀盐酸，可能含有NaCl在滤液中，所以不会受到干扰。
师：（板书）滴加试剂
干扰问题
解决办法
Ba（NO3）2溶液
Na2CO3和Na2SO4相互干扰
过滤，向沉淀中加入稀HCl或稀HNO3
问题5：怎样鉴别出溶液中的Cl？
师：各小组讨论设计方案，然后我们交流。
生：分组讨论，设计方案。
师：请组长交流一下实验方案
生：在上述实验后的滤液中加入适量AgNO3溶液，如果生成白色沉淀，则含有NaCl。因为NaCl和AgNO3会生成白色沉淀AgCl。
师：传统的“固液分离”使用漏斗过滤，过滤时间长。我们用注射器、尼龙66滤头代替过滤装置，大家观看微课：《用注射器、尼龙66滤头代替漏斗的使用方法》
生：（观看后，进行实验操作）先用注射器从烧杯中吸取3毫升固液混合物，然后安装上尼龙66滤头，推动活塞，液体挤入另一小烧杯，然后拧开滤头，把固体挤在表面皿上。在滤液中加入适量AgNO3溶液；向表面皿上的固体滴加足量稀硝酸或稀盐酸。
师：请组长交流一下你们的实验结果。
生：在滤渣中加入足量的稀盐酸，滤渣部分溶解，有气泡生成，说明滤渣是BaCO3和BaSO4，原溶液中含有Na2CO3和Na2SO4，滤液中加入适量AgNO3溶液，生成白色沉淀，则说明含有NaCl。
师：通过以上实验鉴别出待测液含有哪些物质？
生：NaOH、Na2CO3、Na2SO4、NaCl。
阶段五：反思、小结
问题6：在溶液中是否含有Ba、Ca、Mg、Ag？
师：我们曾猜想溶液可能含有的金属元素：Ba、Ca、Mg、Ag等，现在能判断吗？
生：都不含有，因为Ba、Ca、Mg、Ag不能和OH、CO3、SO4、Cl共存，因为BaCO3、BaSO4、Mg（OH）2、CaCO3、AgCl都是白色沉淀。
问题7：鉴别混合溶液中的Cl可能存在哪些干扰？
师：上述方案，能否用BaCl2代替Ba（NO3）2吗？说一说理由。
生：因为BaCl2溶液和Na2CO3或Na2SO4反应生成NaCl，干扰原溶液中NaCl的鉴别。
师：上述方案，能否先滴加AgNO3溶液鉴别Cl，然后再鉴别CO3、SO4？
生：不能，因为AgNO3溶液和Na2CO3或Na2SO4也会生成沉淀，干扰NaCl的鉴别。
师：那么滴加足量Ba（NO3）2溶液还有什么作用？
生：完全除去Na2CO3或Na2SO4，防止干扰NaCl的鉴别。
师：（板书）滴加试剂
干扰问题
解决办法
BaCl2溶液
干扰原溶液中NaCl的鉴别
改为足量Ba（NO3）2溶液
AgNO3溶液
Na2CO3和Na2SO4干扰NaCl的鉴别
用足量Ba（NO3）2除去它们
设计意图（阶段四、五）：学生先使用“滴加酚酞”的方法，观察现象“溶液变红”这一现象，提出问题“溶液显碱性，不能确定含有碳酸钠和氢氧化钠”，继而探讨设计实验解决问题，学生提出“加入过量硝酸钡溶液”，进行验证，观察到“生成白色沉淀，溶液不变红”的现象，得出结论含有氢氧化钠，又产生新问题“不能确定含有碳酸钠和硫酸钠”，继而继续探讨解决方案，然后再验证……在不断猜想、设计方案、观察现象、提出新问题、再猜想、再验证过程中，生生间产生共鸣，彼此促进提出问题、分析问题、解决问题，相互解答、分析、质疑，自主构建了问题系统。
阶段六：师生总结
对碱和盐混合溶液OH、CO3、SO4、Cl的鉴别，要注意考虑哪些问题？
（1）关键掌握OH、CO3、SO4、Cl的特征反应，理解它们相互间存在的具体干扰。
（2）选用试剂滴加顺序不同，出现干扰不同，排出干扰的方法具体情况，具体分析。
（3）对于容易对干扰其他成分鉴别的成分，优先鉴别并除尽。
课后作业：
怎样鉴别待测液中是否含有NaOH、Na2CO3、Na2SO4、NaCl？请写出新方案，注明操作，加入试剂用量，每一操作的预设的现象及结论。（提示：方案书写格式可参照上述方案，也可以自行处理）。
设计意图：对混合溶液成分中OH、CO3、SO4、Cl的鉴别，有多种鉴别方案。通过课后思考，设计新的方案，激发学生创新意识，提升思维的批判性、灵活性、开放性。
阶段六：课后作业（设计新方案）
对待测液中显负（－）价成分检验，请写出新方案，注明操作，所加试剂用量，每一操作的现象及结论。（提示：方案书写格式可参照上述方案，也可以自行处理）。
设计意图：对混合溶液成分中OH、CO3、SO4、Cl的鉴别，有多种鉴别方案。通过课后思考，设计新的方案，激发学生创新意识，提升思维的批判性、灵活性、开放性。
五、板书
解决问题过程中，教师引导，学生归纳总结，发现知识和方法，形成如下板书
：
滴加试剂
干扰问题
解决办法
酚酞
OH和CO3
相互干扰
再滴加足量Ba（NO3）2溶液
Ba（NO3）2溶液
CO3和SO4相互干扰
过滤，向沉淀中加入稀HCl或稀HNO3
BaCl2溶液
干扰原溶液中Cl的鉴别
改为足量Ba（NO3）2溶液
AgNO3溶液
CO3和SO4干扰Cl的鉴别
用足量Ba（NO3）2除去它们
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