黃丹

摘要：以模擬侯德榜制純堿為主線，復(fù)習(xí)幾種常見的鹽，在真實(shí)情境問題的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生的深度思維被激發(fā)和喚醒，在思考中實(shí)踐，在實(shí)踐中反思，在反思中頓悟創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：化學(xué)史;真實(shí)情境;問題驅(qū)動(dòng);深度思維;模擬實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）12-0054-03 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.016

一、問題的提出

氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣是初中化學(xué)教材中幾種重要的鹽，如何找到一個(gè)真實(shí)有效的教學(xué)情境，將零散的知識(shí)貫通起來，將知識(shí)整合化、系統(tǒng)化，讓學(xué)生在真實(shí)情境下解決實(shí)際問題，并在解決問題時(shí)，讓思維碰撞和動(dòng)手實(shí)踐真實(shí)發(fā)生，是復(fù)習(xí)課的意義價(jià)值之所在。

二、教學(xué)主線

情境線：以侯德榜制純堿為主線，將蘇打、小蘇打、食鹽、碳酸鈣串聯(lián)起來。

知識(shí)線：蘇打、小蘇打、食鹽、碳酸鈣的性質(zhì)、用途和制備。

問題線：制純堿的原理——原料的獲得——成本產(chǎn)率——經(jīng)濟(jì)效益——工藝流程的步步優(yōu)化。

實(shí)驗(yàn)線：模擬制純堿的工藝流程以及對(duì)產(chǎn)品的檢驗(yàn)。

三、教學(xué)過程

1.遵循反應(yīng)原理復(fù)習(xí)氨堿法制堿

【師】展示侯德榜紀(jì)念郵票（如圖1），回顧歷史，請(qǐng)同學(xué)介紹主人公的生平事跡和在化學(xué)上的巨大貢獻(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：將化學(xué)史、名人簡(jiǎn)介融入化學(xué)教學(xué)中，用意有三：一是可以使學(xué)生了解一段史實(shí)，二是學(xué)生理解對(duì)相關(guān)問題認(rèn)識(shí)的起點(diǎn)和解決問題的過程，三是可以使學(xué)生在歷史回顧中發(fā)現(xiàn)在偶然性中蘊(yùn)含的必然規(guī)律。讓學(xué)生了解歷史，銘記為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步執(zhí)著奉獻(xiàn)的科學(xué)家，銘記歷史，尊重深刻影響和改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活方式的化學(xué)這門學(xué)科，將人文精神滲透到化學(xué)課堂，堅(jiān)定學(xué)生尊重科學(xué)，向科學(xué)家學(xué)習(xí)的信仰和信念。

設(shè)計(jì)意圖：通過計(jì)算推理，實(shí)現(xiàn)證據(jù)推理和真實(shí)數(shù)據(jù)相吻合。數(shù)學(xué)計(jì)算是理科的基礎(chǔ)工具，將數(shù)據(jù)事實(shí)、數(shù)學(xué)計(jì)算應(yīng)用到化學(xué)工藝中，加強(qiáng)學(xué)科間的融合。

【師】問題3：反應(yīng)中的副產(chǎn)品氯化銨如何處理？

【生】氯化銨可以做氮肥。

【師】在當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)極其落后的背景下，農(nóng)業(yè)急需的氮肥氯化銨，是解決人類溫飽生存的法寶。在特定的年代，這真是一舉雙得的完美方案。隨著社會(huì)的發(fā)展，氮肥已不再緊俏，氯化銨該如何處理呢？

設(shè)計(jì)意圖：彰顯學(xué)科價(jià)值，化學(xué)是一門造福人類的科學(xué)，根據(jù)特定的歷史條件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的綠色化。

【師】問題4：如何成本最低化地獲得二氧化碳和氨氣？

【生】石灰石來源廣、價(jià)格便宜，工業(yè)上用高溫煅燒石灰石的方法來制備二氧化碳，再利用生石灰和水反應(yīng)生成熟石灰，熟石灰和氯化銨反應(yīng)得到氨氣，氯化銨可以循環(huán)使用，成本大大降低。

【師】廢液中的氯化鈣如何處理？煅燒石灰石的能耗大，如何解決？

設(shè)計(jì)意圖：復(fù)習(xí)碳酸鈣的性質(zhì)和用途，物質(zhì)的循環(huán)使用等知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生知道化工是在尊重自然界的基礎(chǔ)上改造世界，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界的控制和利用，解決社會(huì)發(fā)展過程中遇到的難題。向?qū)W生滲透綠色化學(xué)精神，工業(yè)生產(chǎn)中必須要考慮產(chǎn)率、環(huán)保、成本、經(jīng)濟(jì)效益等現(xiàn)實(shí)問題，盡可能實(shí)現(xiàn)原子的利用率百分百。

【師】目前，世界上主要有氨堿法、聯(lián)堿法和天然堿法這3種純堿生產(chǎn)方法。由于我國(guó)天然堿資源不豐富，主要的純堿生產(chǎn)方法為氨堿法和聯(lián)堿法。

1892年比利時(shí)人索爾維以食鹽、二氧化碳、氨氣、水為原料制得了純凈的純堿，該法稱為氨堿法。其主要生產(chǎn)流程如圖2：

【師】引導(dǎo)學(xué)生分析氨堿法的優(yōu)點(diǎn)和從綠色化學(xué)的角度存在的問題。

師生交流：氨堿法采用的原料廉價(jià)易得、連續(xù)生產(chǎn)、無毒無害，氨氣循環(huán)使用。但該法原料利用率低、污染嚴(yán)重。氯化鈉中的氯離子幾乎全以氯化鈣的溶液形式未加利用而被排棄，氯化鈣、廢渣的處理是個(gè)環(huán)保難題，成本高，不易長(zhǎng)期使用。

【師】20世紀(jì)，德國(guó)人施賴布提出將氨堿法碳酸氫鈉母液中所含的氯化銨直接制成固體作為產(chǎn)品出售，流程如圖3：

【師】分析此法的優(yōu)點(diǎn)？如何進(jìn)一步提升氯化銨的純度？

已知氯化鈉和氯化銨在不同溫度下的溶解度曲線如圖4所示：

師生交流：施賴布氨堿法將氯化銨固體從碳酸氫鈉母液中分離出來，作為成品出售，氯化銨母液則返回制堿。

【師】侯氏制堿法又稱聯(lián)合制堿法，我國(guó)化學(xué)工程專家侯德榜于1943年創(chuàng)立，是把氨堿法和合成氨法兩種工藝聯(lián)合起來，同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種物質(zhì)，原料是食鹽、氨氣和二氧化碳（合成氨廠用水煤氣法制取氫氣的廢氣）流程見圖5：

【師】比較侯氏制堿法和索維爾制堿法的流程圖，分析二者不同之處？

【生】不同過程：用結(jié)晶的方法處理氯化銨和氯化鈉，既得到氯化銨，又提高了氯化鈉的利用率，利用合成氨產(chǎn)生的二氧化碳，避免建立石灰石煅燒廠，節(jié)約成本。

設(shè)計(jì)意圖：從歷史的角度來看，由于時(shí)代不同，生產(chǎn)環(huán)境不同，侯德榜制純堿是氨堿法制純堿法的繼承和發(fā)展，同樣，侯德榜制純堿也會(huì)因生產(chǎn)和實(shí)際需求作調(diào)整和改進(jìn)。另外，侯德榜的循環(huán)生產(chǎn)過程，不僅提高原料的利用率，從化學(xué)的視角看，符合綠色化學(xué)原則。

【師】在1789年，法國(guó)醫(yī)生呂布蘭以食鹽、濃硫酸、木炭和石灰石為原料，開創(chuàng)了規(guī)?；I(yè)制取碳酸鈉的先河，流程如圖6：

【師】請(qǐng)同學(xué)分析該方法存在的明顯不足是什么？

【生】產(chǎn)生一氧化碳和氯化氫污染空氣。

設(shè)計(jì)意圖：在化學(xué)教學(xué)中，融合化學(xué)學(xué)科發(fā)展歷史的教學(xué)，不應(yīng)僅僅將歷史事件孤立地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，而應(yīng)該追溯到偉人的成長(zhǎng)，從中感知前人在探索和改造自然的過程中所經(jīng)歷的認(rèn)識(shí)與思考、徘徊與決斷、挑戰(zhàn)與機(jī)遇……這不僅給了學(xué)生思維能力與科學(xué)方法層面的啟迪，更重要的是讓學(xué)生在這些歷史事件的進(jìn)程中理解了一個(gè)人的努力和探索，不管成功與否，都構(gòu)筑著人類文明進(jìn)步的階梯，這是一種人格上的完善。回眸歷史，雖然人類研究的過程是具體而曲折的，但是無論是后來者的繼承，還是先行者的開拓，在化學(xué)學(xué)習(xí)或研究中都注重觀察實(shí)驗(yàn)、富于想象、建立思維模型。思維和行動(dòng)在真實(shí)發(fā)生著。

2.模擬實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)氨堿法制堿的真實(shí)性

（1）如何制備碳酸氫鈉

實(shí)驗(yàn)操作：①向濃氨水中加入過量的氯化鈉，直至充分溶解，靜置;②向充滿二氧化碳的500mL的燒瓶中加入10mL銨鹽水，塞上瓶塞，輕輕搖晃，在搖晃的過程中，看到瓶壁上出現(xiàn)了晶體。

設(shè)計(jì)意圖：在一系列的分析推理后，學(xué)生的深度思維被喚醒和激發(fā)，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證讓思維之花落地生根，實(shí)現(xiàn)證據(jù)推理和模型認(rèn)知的融合，學(xué)生體驗(yàn)到我思我做我成功的成就感，成就感是讓學(xué)生持續(xù)保持學(xué)科興趣的根本。

（2）如何檢驗(yàn)生成物是碳酸氫鈉

取出晶體，用濾紙把晶體表面的水分吸干，置于試管中加熱，將產(chǎn)生的氣體通人澄清石灰水，變渾濁，余下的固體中，加入稀鹽酸，有氣體生成，證明生成了碳酸氫鈉。

設(shè)計(jì)意圖：復(fù)習(xí)小蘇打、蘇打的化學(xué)性質(zhì)、相互轉(zhuǎn)化和碳酸根離子的鑒定。在一系列的追問中，學(xué)生考慮問題的視角會(huì)放大，從化學(xué)物質(zhì)間的反應(yīng)，逐漸拓展到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境。形成一個(gè)全新的、相互聯(lián)系的體系，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維、從整體的角度理解各種因素既相互影響又相對(duì)獨(dú)立。進(jìn)而做出正確的決策和設(shè)計(jì)，提升學(xué)習(xí)能力是很有價(jià)值的。同時(shí)，這樣的教學(xué)組織形式，圍繞一個(gè)有實(shí)際意義的主題，融學(xué)科知識(shí)、學(xué)習(xí)技能、知識(shí)應(yīng)用、問題探究的邏輯思路的展開等多種教學(xué)元素于一體，使學(xué)生能夠切實(shí)體會(huì)到化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中不僅受學(xué)生歡迎，還非常有價(jià)值，有利于培養(yǎng)學(xué)生的成長(zhǎng)型思維。

四、教學(xué)反思

美國(guó)教育學(xué)者布朗拉格等研究表明，若要引導(dǎo)學(xué)生有效參與課堂活動(dòng)，就必須采用靈活多變的問題去驅(qū)動(dòng)，使所有學(xué)生集中注意力并沉浸在學(xué)習(xí)過程中。問題是課堂教學(xué)的靈魂，一切課堂活動(dòng)都是圍繞問題而有序展開的。這節(jié)復(fù)習(xí)課正是以問題驅(qū)動(dòng)的方式，師生在平等交流中，激發(fā)學(xué)生探究的潛能，促進(jìn)學(xué)生深度思維的真實(shí)發(fā)生。但是由于主要針對(duì)的是初三學(xué)生，學(xué)生的學(xué)科知識(shí)水平和認(rèn)知能力水平有限，比如對(duì)物質(zhì)的溶解性討論都是基于最簡(jiǎn)單的層面，隨著學(xué)生知識(shí)水平的提升，問題的討論可以擴(kuò)展延續(xù)。以純堿制備這一真實(shí)情境為主線，將學(xué)科思維方法、社會(huì)生活、學(xué)科知識(shí)、模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)用到教學(xué)中，以活動(dòng)促思維，重在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)問題，關(guān)注前人的生活，聯(lián)系現(xiàn)在的生活，關(guān)注科學(xué)的發(fā)展，關(guān)注歷史，關(guān)注人文素養(yǎng)，關(guān)注學(xué)科問知識(shí)的融合，培養(yǎng)具有化學(xué)核心素養(yǎng)的創(chuàng)新型新人。