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所属栏目：模拟课、微型课及试讲
视频课题：第五届全国初中化学实验教学微课视频《中和反应》海市
教学设计、课堂实录及教案：第五届全国初中化学实验教学微课视频《中和反应》海市民办明珠中学初中化学
中和反应
上海市民办明珠中学 陈磊
一、 使用教材
上海教育出版社《化学 九年级第二学期》5.1节生活中的酸和碱的第二课时
备注：本教材在初中阶段教学不涉及离子，故氢离子与氢氧根离子的反应在教学中从物质组成角度以酸中的氢与碱中的氢氧根结合的方式代替。
二、实验器材
维尼尔手持设备Labquest、pH传感器、温度传感器、滴数传感器、磁力搅拌站、烧杯、温度计、玻璃棒、铁架台、0.1mol/L氢氧化钠溶液、0.1mol/L氢氧化钾溶液、0.1mol/L氢氧化钡溶液、0.1mol/L盐酸溶液、0.1mol/L硫酸溶液、0.1mol/L硝酸钠溶液、0.1mol/L氯化钾溶液、酚酞试液、紫色石蕊试液。
三、 实验创新点
（一） 利用数字化设备通过数据和图象对中和反应的产物进行分析，进行中和反应概念的建构。
（二） 利用数字化设备将中和反应过程中不明显的热量变化通过数据和图象可视化、过程化，并结合pH图象认识中和反应的本质是氢与氢氧根结合并放热。
四、 实验设计思路
本课的内容中和反应是一节通过实验进行的概念教学课。中和反应是指酸和碱互相交换成分，生成盐和水的反应，在反应过程中会放出热量。中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子结合生成水，并在此过程中放热。上海教育出版社的教材在初中阶段并不涉及离子，所以只能通过物质的组成角度对概念进行教学。
教材实验（如图1所示），其实验目的有以下三点：
1.感受该反应中的热量变化。
2.借助指示剂说明两者反应的客观事实，并通过蒸发
方法验证生成物。
3.感受反应过程中反应物的量与溶液酸碱性的关系。 图1 教材实验
在教学过程中，实验还有一些可以进一步完善的方面：
1.在该实验中观测到的热量变化量非常小，且仅通过热量的变化无法判断是由于中和反应放热还是由于物理变化放热。
2.在该实验中对反应后溶液进行蒸发可以验证产物有氯化钠，但是另一产物水在教学中只能通过质量守恒定律进行猜测，在教学中很难通过实验进行佐证。
3.在中和反应概念在教学中只能达到酸与碱两两交换组分生成盐和水，并放热的初步的建构。不能深入体验到酸碱中和的是由于酸中的氢与碱中的氢氧根结合并放热的反应本质。
为了解决课本实验在教学中的不足，并突破概念教学中的重点和难点，本设计采用数字化设备（如图2所示）进行温度、pH值、加入盐酸体积的数据采集，其自动化程度高，减少了实验的重复操作过程，在实验过程中实时绘制pH值、温度与加入盐酸体积的函数关系图象（如图3所示），不仅提高观测的数据精度，更能将一些隐性现象可视化，如通过pH的变化可以分析氢氧根含量的变化与pH=7附近的溶质成分分析从而推导出此时消失的氢与氢氧根结合成了水，同时又可以将温度的变化与反应的程比对，直观认识到放出的热量是和酸与碱发生反应有关系的。帮助学生更好理解反应的进行过程和反应的本质，同时也更好地建构出中和反应的概念。
五、实验教学目标
知识与技能：理解中和反应的概念。
过程与方法：通过中和反应的研究学会实验方案设计的一般方法、提升分析、评价能力。
情感、态度与价值观：通过数字化实验感受科学技术的进步对学科发展的作用。
教学重点：中和反应的概念的建构。
教学难点：中和反应生成物的验证。
六、实验教学内容
学生实验1：感受氢氧化钠与盐酸的反应
学生实验2：验证氢氧化钠与盐酸发生反应（借助指示剂或者蒸发的方法）
演示实验1：利用数字化设备测定绘制氢氧化钠与盐酸反应过程中加入盐酸体积与溶液pH值、温度的变化关系图象
演示实验2：利用数字化设备测定绘制硝酸钠溶液中加入氯化钾过程中加入氯化钾体积与溶液pH值、温度的变化关系图象。
七、实验教学过程
本课的教学采用poe教学策略，即“预测-观察-解释”策略(prediet—observe--explain)。首先设计情境让学生进行“预测”会有何结果或现象发生，要求学生写下自己的预测并说明理由，接着通过实际操作让学生“观察”有何结果或现象发生，记录观察结果，让学生“解释”原因或理由。poe教学策略可以增强学习活动的指向性与目的性，有助于学生在原有的知识结构上进行概念建构。
本课教学流程如下：
（一）情境引入：进行学生实验1：感受氢氧化钠与盐酸的反应
在盛有5ml氢氧化钠溶液的烧杯中加入约5ml左右的盐酸，观察现象，同时用手触摸烧杯外壁或用温度计测定温度变化。
设计意图：1.开门见山，建立有意义学习情境，激发学习兴趣。2.引发思维冲突，提出问题，氢氧化钠和盐酸混合后没有明显现象是否发生了化学反应。
（二）情境深入：找到判断化学反应发生的两条线索（产生新物质或原物质消失），设计实验验证氢氧化钠与盐酸发生反应。
设计意图：1.感悟化学思想，学会设计实验的一般方法。2.在此过程中初步建构中和反应的概念（反应物、部分生成物、反应现象的特点）。
进行学生实验2：验证氢氧化钠与盐酸发生反应（如图4所示）
方案1 方案2 方案3
图4 学生实验2的三种方案
设计意图：应用设计方法，提升操作能力，感悟中和反应过程，巩固初步建构的概念。
（三）情境再深入：1.提出新问题，如何验证生成物水？
设计意图：再次制造思维冲突，对于学生而言目前束手无策，同时这也是教学中的难点所在，所以需要另辟蹊径来解决问题。
2.调整研究方向，设计实验判断溶液中氢氧根含量的变化情况。
设计意图：1.难点转化，引导学生从溶液中氢氧根的含量的变化来推测水的生成。2.在设计过程中进一步感悟化学思想，学习实验设计方法。3.在设计过程中使学生感受到广泛pH试纸的应用局限与不足。
3. 进行演示实验1：用数字化体验氢氧化钠与盐酸反应的过程
设计意图：1.感受科学技术进步对学科所起的作用。2.引导学生从精密数据与图像上再认识氢氧化钠与盐酸的反应过程，用数据和图象佐证水的生成、热量是由于两者反应产生的。
（四）完成中和概念建构
1.在得到演示实验1得到图象（图4所示）之
后引导学生将实验现象结合图象进行以下分析与解
释。
（1）从pH变化趋势判断出溶液中氢氧根含量在
不断减少。
（2）从pH接近7附近的图象判断出溶液中既 图4演示实验1所绘制图象
没有氢氧化钠，也没有盐酸，它们恰好完全反应，氢氧化钠中的钠和盐酸中的氯结合成了氯化钠（之前蒸发实验已经验证），所以氢氧根和氢结合成水。
（3）通过温度曲线最高点和pH接近7附近的体积数据一致说明恰好完全反应时放出热量最大，由此可以证明在学生实验1中观测到的放热的现象的确是由于氢氧化钠与盐酸反应所放出的。
设计意图：通过数据和图象佐证了水的生成，热量变化是由于反应所产生的，为中和反应概念的建构提供了有力的实验证据。
2.进一步认识中和反应本质
演示实验2：利用数字化设备测定绘制硝酸钠溶液中
加入氯化钾过程中加入氯化钾体积与溶液pH值、温度的
变化关系图象（如图5）。
通过演示实验2的对比发现钠和氯的结合没有放出热
量，说明热量是由于氢与氢氧根结合放出的。
设计意图：拓展视野，推进思维，认识中和反应的本
质是酸中的氢和碱中的氢氧根结合生成水并放出热量。 图5 演示实验2所得绘制图象
为今后进一步学习奠定基础。
3.完成中和反应的概念的建构
通过对课前所做氢氧化钠和硫酸、氢氧化钡与盐酸的反应的图象（图5，图6）的分析，找到图形的相似特点，发现规律，建构形成完整的中和反应的概念，即酸和碱反应，生成盐和水，并放出热量的反应。
图5 氢氧化钠与硫酸反应的图象 图6 氢氧化钡与盐酸反应的图象
八、实验教学反思与评价
1.本课的教学以氢氧化钠与盐酸的反应的现象为切入点，通过“预测-观察-解释”的策略进行实验设计与实施，在不断发现问题，解决问题的过程中让学生在原有知识的基础上建构出完整的中和反应概念，在建构过程中使学生学会探究、学会思考、感悟思想、学会方法。
2.借助数字化设备的演示实验，不仅提高观测精度，提高了实验效率，更给中和反应概念的建构提供了有力的数据和图象的实证，能使学生更好地理解中和反应的本质，推进学生思维的发展，解决传统实验手段无法很好解决的问题，突破教学难点。
3.通过对数字化技术绘制的实验图表进行分析，提升学生的读图能力与分析判断能力，有利于学生学科素养的培养与思维品质的提升。
4.在最后环节由于课堂容量关系，只给出了氢氧化钠和硫酸，氢氧化钡和盐酸的反应图象，如条件允许，可以给出更多的不同种类的酸与碱反应的图象，使实验更体现普遍性，概念的建构的证据更充实。同时对于能力较强的学生，可以引导他们从反应物的物质的量的角度对相似的pH图象进行进一步分析，找出图象形状不同处的内在原因。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
