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1、让化学核心素养在课堂落地生根“氢氧化铝的两性”教学设计杨伟珍(宁海县柔石中学 浙江宁波 315600)摘要：化学核心素养是现代公民必备的科学素养,也是学生终身发展的重要基础。学校教育是培养学生化学核心素养的主阵地，课堂教学是培养学生化学核心素养的主战场1 。以“氢氧化铝的两性”教学设计为例浅谈如何让化学核心素养在课堂教学中落地生根。 关键词：化学核心素养；氢氧化铝；两性 随着我国社会主义核心价值观体系的建立，培养具有健全人格、全面发展的合格人才，自然就成了深化教育改革的头等大事。为落实“立德树人”的教育根本任务、充分发挥课程在人才培养中的核心作用，高中化学课程标准修订组根据“中国学生发展核心素
2、养（征求意见稿）”和高中化学课程特点，提出包含“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认识”“实验探究与创新意识”“科学精神和社会责任”等五个要素的高中化学核心素养（简称“化学核心素养”）2。“化学核心素养”是对原有三维课程目标“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”的进一步充实和完善。课堂是培养学生化学核心素养的重要战场，对化学教师而言，如何让化学核心素养在课堂教学中落地生根显得尤为重要。下面以“氢氧化铝的两性”教学设计为例，谈谈自己的认识。1 教材、学情分析 本节课内容选自化学1专题3“从矿物到基础材料”第一单元第二课时。由于氢氧化铝的两性有着与其他金属氢氧化物所不
3、同的性质，所以对氢氧化铝的学习，不仅能够帮助学生了解它的性质、制备和用途，而且能在原有的学科观念的基础上，对物质的转化观、分类观等形成辩证的认识。通过有关离子方程式的书写还能巩固学生离子方程式的书写技能。同时，为学生以后学习化学2元素周期律中从金属性到非金属性过渡的知识打下铺垫。学生在之前已经学习了一些金属及其化合物的性质如钠、镁，初步了解了学习元素化合物的一般方法，为学习氢氧化铝奠定了基础；并且本阶段的学生已经初步具备了实验探究的能力以及对不同实验现象进行分析的能力。2 基于化学核心素养培养的教学目标2.1宏观辨识与微观探析了解两性氢氧化物的概念，能写出氢氧化铝与强酸、强碱反应的离子方程式。
4、掌握氢氧化铝的制备方法，能写出“铝三角”转化关系的离子方程式。2.2变化观念与平衡思想理解氢氧化铝的两性，对物质的转化观、分类观等形成辩证的认识。能写出氢氧化铝的电离方程式。2.3证据推理与模型认知能依据实验证据推理出合理结论。构建“铝三角”转化关系模型，运用模型解释化学问题。2.4实验探究与创新意识设计氢氧化铝的制备实验方案，与同学合作完成方案评价和实验探究。培养敢于质疑，勇于创新和合作精神。2.5科学精神与社会责任通过角色扮演，深切感受化学知识的力量。将化学与生活紧密联系，提升节约用水意识，培养学生的社会责任感。3 教学重难点教学重点是氢氧化铝制备的实验探究，对物质的转化观、分类观等形成辩
5、证的认识。难点是氢氧化铝的两性，“铝三角”转化关系的离子方程式书写。4 教学设计及过程4.1创设情境，导入新课：情境1：（角色扮演医生）给胃酸过多病人开处方。教师展示复方氢氧化铝片，指导学生阅读药品成分和功效。再引导学生回忆中和反应的原理，思考胃药中添加氢氧化铝的目的，写出氢氧化铝与盐酸反应的离子方程式：Al(OH)3+3H+ = Al3+3H2O，同时思考为什么胃药不能用氢氧化钠或者氢氧化钙而用氢氧化铝的原因。学生讨论得出氢氧化铝具有弱碱性，写出氢氧化铝的碱式电离方程式：Al(OH)3Al3+3OH。情境2：运用多媒体播放明矾在生活中的运用。教师引导学生复习氢氧化铁胶体的应用，解释明矾净水的
6、原理是明矾溶于水电离出的Al3+与水反应生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体吸附水中悬浮的杂质并使之沉降。并介绍铝在人体内积累对健康有害，目前含铝净水剂被含铁净水剂所取代。设计意图：通过情境创设使学生了解氢氧化铝与实际生活的紧密联系，能够激发学生的好奇心，使之转化为强烈的求知欲。使学生知道“从生活走进化学，从化学走向社会”，以提升学生的化学价值观。4.2提出问题，实验探究：问题一：氢氧化铝有如此广泛的应用，我们如何制取它？教师引导学生根据复分解反应的条件，类比氢氧化镁的制取，得出氢氧化铝可用盐与碱反应制取。学生根据提供的用品设计实验方案制取氢氧化铝，试剂：AlCl3溶液、NaOH溶液、氨水；仪器：试
7、管，胶头滴管。教师引导学生根据试剂滴加顺序不同、用量不同，设计了如下四个实验方案并六个人一组进行实验探究。实验过程中教师指导学生正确地使用胶头滴管、倾倒液体试剂等。学生实验1：AlCl3溶液中逐滴滴加氨水至过量。实验现象：出现白色沉淀，并随着氨水的加入逐渐增多，沉淀量达一定程度后保持不变。学生实验2：氨水中逐滴滴加AlCl3溶液至过量。实验现象：同实验1。微观解释：Al3+3NH3H2O = Al(OH)3+3NH4+学生实验3：AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量。实验现象：先出现白色沉淀，并随着NaOH溶液的加入逐渐增多，沉淀量达一定程度后，随着NaOH溶液增加沉淀逐渐溶解，直到沉淀
8、全部溶解。学生实验4：NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液至过量。实验现象：先出现白色沉淀，但随即溶解，重复数次后，出现白色沉淀不溶解，并随着AlCl3溶液的加入逐渐增多，沉淀量达一定程度后保持不变。问题二：实验3生成的沉淀为何会溶解？实验3和实验4同样的试剂，为何滴加顺序不同现象不同？学生经过交流讨论后得出氢氧化铝沉淀与氢氧化钠溶液继续反应，说明氢氧化铝显酸性。写出氢氧化铝的酸式电离方程式：Al(OH)3 H+ AlO2 +H2O。教师要求学生写出氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式及离子方程式，引出偏铝酸盐。微观解释：实验3开始出现沉淀是因为：Al3+ 3OH =Al(OH)3，试管中盛
9、有AlCl3溶液，故沉淀不溶解；当试管中的Al3+全部变成Al(OH)3后，再加NaOH溶液发生反应Al(OH)3+OH = AlO2 +2H2O，直到Al(OH) 3全部溶解。实验4开始出现沉淀是因为：Al3+3OH=Al(OH)3，随即溶解是因为试管中盛有的NaOH溶液过量，Al(OH)3溶于NaOH溶液Al(OH)3 + OH = AlO2 +2H2O ，即没有沉淀生成Al3+4OH = AlO2 +2H2O；后来出现白色沉淀是因为：试管中OH反应完了，溶液中只有AlO2，再加入AlCl3溶液，则AlO2和Al3+发生反应3AlO2 + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3，当试
10、管中的AlO2全部变成Al(OH)3后，再加AlCl3溶液，沉淀量保持不变。接着教师要求学生画出实验3和实验4的沉淀图像。多数学生没有考虑生成沉淀及沉淀溶解所需试剂的体积比。这时教师指导学生根据离子方程式中的化学计量数找出体积比，并正确画出沉淀图像如图1和图2。 图1：AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 图2：NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量通过上述实验可知氢氧化铝既显酸性又显碱性，这时教师引出两性氢氧化物的概念：既能和酸反应又能和碱反应生成盐和水的氢氧化物叫做两性氢氧化物。问题三：根据氢氧化铝的电离方程式，氢氧化铝除了用铝盐与碱反应制取外，还能用什么方法制取？教师引导学生根据氢氧化
11、铝的碱式、酸式电离方程式交流讨论，得出氢氧化铝可用铝盐与碱反应制取，也可用偏铝酸盐与酸反应制取。学生实验5：偏铝酸钠溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量。实验现象：同实验3。微观解释： AlO2 + H+ + H2O = Al(OH)3，Al(OH)3+3H+ = Al3+3H2O学生实验6：稀盐酸中逐滴滴加偏铝酸钠溶液至过量。实验现象：同实验4。微观解释： AlO24H = Al3+2H2O，3AlO2 + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3对比实验3、实验4沉淀图像，画出实验5、实验6的沉淀图像如图3和图4。 图3：偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸至过量 图4：稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液至过量问题四
12、：氢氧化铝能溶于强碱，但不溶于弱碱氨水；氢氧化铝能溶于强酸，是否也不溶于弱酸碳酸呢？演示实验：向新制的偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体至过量。实验现象：产生白色沉淀，继续通二氧化碳气体沉淀不溶解。微观解释：AlO2 + CO2 + H2O = Al(OH)3+ HCO3 。 设计意图：通过对比实验和定量控制突破本节课的教学难点，使学生在探究氢氧化铝制备方案的过程中理解氢氧化铝的两性，从而完善学生对氢氧化物的分类观、转化观。实验探究中使学生体会到突破常规思考方式，进行创造性思考的乐趣，激发了学生培养创造性思维的自觉性。4.3归纳整理，构建模型：根据上述实验探究，教师总结制备氢氧化铝的三种方法： 可
13、溶性铝盐与氨水反应：Al3+3NH3H2O = Al(OH)3+3NH4+ 可溶性偏铝酸盐与二氧化碳反应：AlO2+ CO2 + H2O = Al(OH)3+ HCO3 可溶性铝盐与可溶性偏铝酸盐反应：3AlO2 + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3教师归纳总结出氢氧化铝、铝盐、偏铝酸盐三者的转化关系如图5。 氢氧化铝具有两性，溶于强酸生成铝盐；溶于强碱生成偏铝酸盐。铝盐与氨水或适量强碱反应生成氢氧化铝；偏铝酸盐与二氧化碳或适量强酸反应生成氢氧化铝。铝盐与过量的强碱反应生成偏铝酸盐；偏铝酸盐与过量的强酸反应生成铝盐。 图5：“铝三角”转化关系 设计意图：帮助学生建构有关物质之间的转
14、化关系，实现思维的系统化、有序化和结构化。使学生逐步建构以“学科观念”为核心的化学学科思想。 4.4学以致用，解决问题例1：不用试剂只用试管和滴管不能鉴别下列无色溶液的是A碳酸钠溶液和稀硫酸 B氯化铝溶液和氢氧化钠溶液C偏铝酸钠溶液和稀盐酸 D氯化钡溶液和碳酸钠溶液小结：能用互滴法鉴别的溶液组合有可溶性铝盐和强碱，可溶性偏铝酸盐和强酸，可溶性碳酸正盐和强酸，硝酸银和氨水等。例2：用铝屑、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料制备氢氧化铝，有哪些方案？哪种方案最节约试剂？ 方案一：2Al+3H2SO4 = Al2(SO4)3+3H2， Al2(SO4)3+6NaOH = 2Al(OH)3+3Na2SO4 方
15、案二：2Al+2NaOH +2H2O = 2NaAlO2+3H2， 2NaAlO2+ H2SO4+ 2H2O = 2Al(OH)3+Na2SO4 方案三：2Al+3H2SO4= Al2(SO4)3+3H2，2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2， Al2(SO4)3 + 6NaAlO2+12H2O = 8Al(OH)3+3Na2SO4从化学方程式可看出，同样是制备2 mol的Al(OH)3，方案一所需的原料：2 mol Al、3 mol H2SO4、6 mol NaOH；方案二所需的原料：2 mol Al、1 mol H2SO4、2 mol NaOH；方案三所需的原料：2 mol Al、3/4mol H2SO4，3/2mol NaOH，故方案三最节约试剂。设计意图：学以致用，联
