一“境”串联，二“维”并进

摘 要：《义务教育化学课程标准（2022年版）》倡导基于情境的问题解决，在问题解决中学习化学。《盐》专题复习教学，以双效泡打粉为情境载体，串联整节课；通过定性与定量两个维度——探究双效泡打粉的发泡原理、测定双效泡打粉的发泡效果，对盐的性质、离子共存等相关知识进行系统复习，在基于真实情境问题的解决中发展学生的核心素养。

关键词：初中化学；教学情境；核心素养；专题复习；《盐》

《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）指出：“真实、生动、直观且富有启迪性的学习情境，能够激发学生的化学学习兴趣，引发学生的思考，帮助学生建构大概念和核心概念，促进学生核心素养的发展。” ［1］据此，《盐》专题复习教学，通过创设贯穿式的情境主线，从定性、定量两个维度，引导学生在情境问题的解决中涵育化学学科核心素养。

一、 教学目标

“盐”的知识属于新课标“物质的性质与应用”学习主题中“物质的多样性”大概念下的一个核心知识——常见的酸、碱、盐。新课标对“盐”的学业要求包括：能依据物质的组成对物质进行分类，能依据物质的类别列举一些简单的盐。能举例说明物质性质的广泛应用及性质与用途之间的关系；能利用常见物质的性质，分析、解释一些简单的化学现象和事实；能运用研究物质性质的一般思路与方法，从物质类别的视角，初步预测常见的酸和碱的主要性质，设计实验方案，分析、解释有关的实验现象，进行证据推理，得出合理的结论；能基于真实问题情境，依据常见物质的性质，初步分析和解决相关的综合问题。［2］

盐与现实生活联系密切，是中考基础题（如填空题、选择题）、实验探究与开放题、信息题等考查的知识范围，试题考查学生知识的形成过程与方法以及实验探究能力。因此，在中考复习阶段很有必要进行系统的专题复习。

《盐》专题复习课的教学目标包括：

1. 探究盐的化学性质和应用，理解复分解反应的本质。

2. 通过实验探究、交流分享和反思评价，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与论证等素养，促进高阶思维的发展。

3. 通过观察、思考、分析有关的现象和原理，感受真实的、有趣的、有用的化学，体悟化学对生活、生产的作用，发展分类观。

二、 教学思路

新课标鼓励和倡导“教师在教学中创造性地设计和开发学习情境素材”［3］。双效泡打粉是一种常见的盐类，其作为复配膨松剂被广泛用于蛋糕、馒头、饼干等食品制作。我们考虑以双效泡打粉为情境载体串联整节专题复习课。首先，依据教学目标，从情境素材中提炼核心问题。组织学生阅读双效泡打粉的配料表，并据此提出五个问题，引导学生从定性角度研究双效泡打粉；然后，让学生设计实验测定双效泡打粉的发泡效果，从定量角度研究双效泡打粉。从而，在学生分析问题、解决问题的过程中推进课堂教学。学生思考交流、科学探究、设计实验方案、收集实验证据、开展定量计算、进行误差分析、优化实验方案，经历多种高阶思维活动，解决情境问题。在这样的教学活动中，学生通过定性研究双效泡打粉，培养分类观、变化观、物质性质决定用途（或保存）的化学观念；通过定量研究双效泡打粉的发泡效果，发展科学思维，增强实践能力。具体的教学思路如图1所示。

三、 教学过程

《盐》专题复习教学，以双效泡打粉为情境载体，串联整节课；通过定性与定量两个维度——探究双效泡打粉的发泡原理、测定双效泡打粉的发泡效果，对盐的性质、离子共存等相关知识进行系统复习，在基于真实情境问题的解决中发展学生的核心素养。

（一） 定性研究双效泡打粉

教师出示图2所示的“无铝害双效泡打粉”外包装及其配料表，并提供相关信息：柠檬酸（H3C6H5O7）、焦磷酸二氢二钠（Na2H2P2O7）、葡萄糖酸-δ-内酯（C6H10O6）都是食品添加剂，四种物质均易溶于水，其水溶液都呈酸性。

接着，教师通过如下5个问题引导学生阅读配料表，定性研究双效泡打粉。

1. 请阅读双效泡打粉配料表，并对配料表中的物质进行分类。

2. 双效泡打粉是使用广泛的食品膨松剂。请根据双效泡打粉配料表，说出食品膨松剂的发泡原理是什么？

3. 双效泡打粉加入水中或受热都能产生气体吗？生成了哪种气体？请收集实验证据验证你的猜想，并用化学方程式表示反应原理。

4. 怎样理解“双效泡打粉”中“双效”的含义？

5. 依据双效泡打粉的组成，请你补充其贮存条件。

问题1要求学生根据双效泡打粉的配料表对其组成展开分类研究，学生可以将配料表中的物质分为无机物和有机物。其中，碳酸钙、碳酸氢钠和焦磷酸二氢二钠（依据化学式判断）是无机物，这三种无机物都属于盐，碳酸钙、碳酸氢钠属于碳酸盐；淀粉、葡萄糖酸-δ-内酯、柠檬酸（依据化学式判断）是有机物。对于问题2，学生根据双效泡打粉的配料表可以判定泡打粉的两种发泡原理：一是将泡打粉加入水中，其中的酸（柠檬酸）与碳酸盐（碳酸钙和碳酸氢钠）发生复分解反应生成二氧化碳气体；二是在烘焙过程中，碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳气体。问题3要求学生收集证据、展开推理论证，进而验证自己的猜想是否正确。学生设计的实验方案主要有两种。方案1：如下页图3所示，取适量泡打粉加入试管中，通过分液漏斗向试管内加入20 mL水，发现有大量气体生成，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊说明生成了二氧化碳气体。涉及的化学反应为：2H3C6H5O7 +3CaCO3Ca3（C6H5O7）2+3H2O+3CO2↑， H3C6H5O7+3NaHCO3Na3（C6H5O7） + 3H2O+3CO2↑ ， CO2 + Ca（OH）2CaCO3↓+ H2O。方案2：如下页图4所示，取适量泡打粉加入试管中并加热，将生成的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊说明生成了二氧化碳气体。涉及的化学反应为： 2NaHCO3△/

Na2CO3 +H2O + CO2↑，CO2 + Ca（OH）2CaCO3↓+ H2O。

问题4是对问题3的延续，学生不难理解“双效”是指两次“发酵”：第一次“发酵”是在常温下，泡打粉中的酸性原料溶于水后与碳酸盐（碳酸钙和碳酸氢钠）发生复分解反应生成二氧化碳气体；第二次“发酵”是烘焙加热过程中，碳酸氢钠受热分解产生二氧化碳气体。这样发酵速度更快、更充分，使产品达到膨胀及松软的效果，保证产品外观膨松饱满，弹性更佳，口感更好。问题5要求学生根据泡打粉的性质推测保存方法，泡打粉遇水、受热都会发生化学变化，因而应密封保存于阴凉处。

以定性研究双效泡打粉为真实情境，引导学生形成认识物质性质及其变化的思路方法，即：从物质类别的视角认识并研究物质的性质，通过实验探究认识物质性质及变化；初步形成化学学科特有的认知方式——“宏观—微观—符号”三重表征；初步形成证据推理能力，基于事实和逻辑开展推理论证的能力，培养符号理解、信息搜索、信息整理、实验设计、动手操作、语言表达，归纳概括、演绎推理等关键能力，发展化学观念、科学思维和科学探究与实践等核心素养。

（二） 定量研究双效泡打粉

师 现有5.0g双效泡打粉，要计算生成二氧化碳的最大量，两种碳酸盐的质量应如何取值？

生 按配料表中的最大量取值。

生 依据双效泡打粉配料表可知，5.0g泡打粉中最多含m（CaCO3）=5.0g×40% =2.0g， 最多含m（NaHCO3）=5.0g×30%= 1.5g。

生 这两种碳酸盐最多生成二氧化碳的质量为m（CO2）=0.88g+0.79g≈1.7g。

师 请设计实验方案，并测定5.0g双效泡打粉生成二氧化碳的质量。

（学生小组讨论、设计实验方案。）

生 （展示实验方案，如图5所示）在盛有5.0g双效泡打粉的烧杯中加入足量稀盐酸，充分反应，由于有二氧化碳气体逸出，体系减轻的质量就是二氧化碳的质量。

师 怎样确定稀盐酸已经足量？

生 不再有气泡生成，说明稀盐酸已经足量。

（学生按照该实验方案进行实验，实验数据如表1所示。）

师 实验测定生成3.1g二氧化碳，远大于理论值1.7g，造成测定结果偏大的原因有哪些？如何优化实验方案？

生 造成测定值偏大的原因有两个：一是泡打粉与稀盐酸剧烈反应，有液体溅出烧杯；二是水蒸气、氯化氢气体伴随二氧化碳一起逸出。

师 请同学们小组合作，进一步优化实验方案，并画出实验装置示意图。

生 （展示实验方案，如图6所示）在锥形瓶内加入5.0g泡打粉，向分液漏斗内加入足量稀硫酸，称量整个装置的质量，充分反应后再称量整个装置的质量，质量差就是二氧化碳的质量。

师 这样的实验装置有何不足之处？

生 二氧化碳的密度大于空气，反应后锥形瓶内仍有二氧化碳残留，导致测定结果偏小。

师 如何进一步优化实验装置？

生 （展示实验方案，如图7所示）用洗耳球向锥形瓶内不断鼓入空气，将残留在锥形瓶内的二氧化碳气体排出，从而减少二氧化碳在装置内的残留量。

师 还有其他思路计算二氧化碳的质量吗？

生 可以利用碱石灰吸收二氧化碳，干燥管增加的质量就是生成的二氧化碳的质量。

师 请小组合作设计实验方案，并画出装置示意图。

生 （展示实验方案，如图8所示）干燥管增加的质量就是反应后生成的二氧化碳气体的质量。

（学生按照该实验方案进行实验，实验数据如表2所示。）

师 实验测定生成的二氧化碳为2.2g，仍然大于理论值1.7g，造成测定值偏大的原因有哪些？

生 造成测定值偏大的原因有两个：第一，干燥管中的碱石灰还能吸收空气中的水和二氧化碳；第二，用洗耳球鼓气过程中，空气中的二氧化碳也会被碱石灰吸收。

师 怎样进一步优化实验方案？请画出实验装置图。

生 （展示实验方案，如下页图9所示）用氢氧化钠溶液吸收鼓入空气中的二氧化碳；增加一个U形干燥管，吸收反应后生成的二氧化碳；利用球形干燥管吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，从而排除空气对实验造成的干扰。

师 除了差量法之外，还有其他方法测量二氧化碳的质量吗？

生 可以通过测量二氧化碳的体积，进而计算二氧化碳的质量。

师 实验方案怎样设计？请画出实验装置图。

生 （展示实验方案，如图10所示）量筒内水的体积，就是二氧化碳的体积。

师 造成实验误差的因素有哪些？

生 二氧化碳能溶于水，导致测定结果将偏小。

师 如何优化实验方案？请画出实验装置图。

生 在水中滴加适量植物油，防止二氧化碳溶于水，从而减小实验误差。

（学生按照该实验方案进行实验，实验数据如表3所示。）

师 实验测定生成的二氧化碳为0.7g，远小于理论值1.7g，造成测定值偏小的原因有哪些？

生 可能是装置漏气。

生 植物油不能完全阻隔二氧化碳气体溶于水；同时，导管内有水残留，造成测定结果偏小。

怎样通过实验测定5.0g泡打粉生成二氧化碳的质量？提出该问题的目的有三个：一是引导学生形成测定气体质量的两种思路方法，即反应前后的质量差以及测定体积计算质量；二是开展可计量的化学计算，组织学生思考通过计量哪些数据可以求得二氧化碳的质量；三是在不断优化实验方案的过程中，培养学生归纳概括、批判性思维、辩证思维等关键能力。通过系列问题，引导方向、组织互动、优化方案、开展实验、记录并处理数据、分析数据、得出结论、分析误差，让学生在具体的实验探究过程中增强实践能力，在解决真实复杂的问题中逐步培养系统思维。

参考文献：

［1］［2］［3］中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022：44，20-21，44.

*本文系江苏省教育科学“十三五”规划立项课题“在初中化学教学中培养学生‘证据推理与模型认知’学科素养的实践研究”（编号：D/2020/02/170）、苏州市教育科学“十四五”规划立项课题“初中化学关键能力培育的实践研究”（编号：2021/X/02/029/01）、苏州市教育科学“十四五”规划立项课题“基于UbD模式下初中生学科核心素养培育路径研究”（编号：2021/C/02/015/01）的阶段性研究成果。