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摘要：以处理泄露的浓盐酸创设教学情境开展“反应后物质成分的探究”教学。通过设置“确认泄露现场的处理成效”、“凝练方法模型”和“应用与实践—‘钡餐’的获得”三项学习任务，完成反应后物质成分探究的学习，建构探究的方法模型并迁移应用。

关键词：核心素养；科学探究；反应后物质成分。

义务教育化学课程标准（2022年版）课程理念中指出：“聚焦学科与人方式的转变，深化化学教学改革。基于大概念的建构，整体设计和合理实施单元教学，注重启发式、互动式、探究式教学，引导学生自主学习，开展以化学实验为主的多样化探究活动[1]。以实验为主导的科学探究式学习是初中化学学习中重要的一环，科学探究具有逻辑性强，容量大，综合性高等特点，通过了解科学探究的一般思路，综合物质的性质，物质的组成和反应规律，物质的分离、检验和制备等知识，以及控制变量和对比实验等实验方法，发展化学学科思维能力，形成系统思维。

1  教学背景

新课标中对于科学探究的要求是：“能提出猜想与假设；能设计简单的实验方案或实践活动方案；能独立或与他人合作开展化学实验，收集证据；能基于事实，分析证据与假设的关系，形成结论；能与他人交流和评价探究过程和结果”[2]。科学探究多集中于重要物质的研究，如金属、酸、碱和盐等，科学探究的认知层次主要为应用实践和创新迁移。在探究反应后物质成分的实验中，学生往往表现出更大的障碍，学生对于探究的难点在于：（1）物质较多，且需要掌握其反应规律，难以写出方程式；（2）逻辑思路不清晰，难以判断反应后物质成分；（3）只能进行单一的鉴别，难以发现隐藏的干扰项，从而选择合适的试剂进行鉴别检验；（4）科学思维较弱，难以从整个探究活动出发进行分析。究其原因：（1）知识层面：学生掌握的知识碎片化，难以联系起来；（2）心理层面：学生好奇心强，探究欲望强，但是无从下手；（3）思维层面：科学探究信息量大，综合性强，学生没有掌握相关方法。虽然科学探究有一定的难度，但是还是有法可循，为此，本文尝试解决上述问题，在中考复习时设计一节反应后物质成分的科学探究课。

2  设计思路

本课题对应化学新课标中的“科学探究与化学实验”，选取新闻中槽罐车载浓盐酸的泄露与用熟石灰处置为教学情境，开展确认现场浓盐酸是否处理干净的科学探究，学生变身作“消防员”现场护航，辨识物质的分类性质和转化规律，通过反应原理书写化学方程式、判断反应进程对现场反应后的物质成分进行合理猜想；再结合小组合作激烈讨论，通过宏微观辨识分析如何排除干扰、选用合适试剂进行检验，并进行实验得出结论，提出可行性建议，有效处理泄露现场，做好消防和环境保护工作。整理以上内容凝练出方法模型，培养证据推理和模型建构能力；并将模型迁移应用于更复杂的反应后物质成分探究，通过分析两个独立反应后的溶液成分，再通过将其混合来分析所得的沉淀成分，设计实验获得“钡餐”，培养学生的科学探究意识和逻辑思维能力，科学精神与社会责任的核心素养，实现从知识到能力的转化，从能力到素养的进阶[3]。

3  教学目标

能根据反应原理和进程分析反应后物质的成分，提出猜想；选择试剂设计实验进行检验，分析证据形成结论，并据此凝练方法模型；

能够与他人合作，利用模型开展进阶问题探究；

能够利用物质性质及转化分析生活中的问题，能将化学与生活联系起来，动手实践，在与他人合作的过程感悟化学的重要价值和严谨科学态度。

4  教学流程

教学流程及任务，见图1。

5  实施过程及学习成果

[播放视频]新闻中装载着浓盐酸的槽罐车发生车祸，导致盐酸的泄露，消防员到场用熟石灰覆盖在泄露的液体上。

[创设情境]为什么浓盐酸泄露需要马上处理？为什么用熟石灰处理？

[学生回答]浓盐酸具有挥发性，有刺鼻气味，人体吸入过多会刺激呼吸道和损伤肺部，浓盐酸呈酸性，会破坏土壤酸碱度和污染河道。熟石灰可以和盐酸发生中和反应，而且价廉易得。

5.1 “小小消防员”分析现场处理效果——反应后溶液中溶质成分探究

[提出问题]过多的碱和过多的酸都会造成环境污染，处理时能使液体达到接近中性状态是对环境最有利的。接下来请同学们化身作“消防员”，进行现场护航，请根据发生的反应和反应进程分析现场溶液中溶质的成分[4]。

[进行猜想]同学写出方程式：2HCl + Ca（OH）2 =CaCl2 + 2H2O ，在根据反应进程，猜测加入的熟石灰恰好反应完，则溶质成分有：CaCl2；加入的熟石灰可能不够，则溶质成分有：CaCl2和HCl；加入的熟石灰可能太多，则溶质成分有：CaCl2和Ca（OH）2；又因HCl和Ca（OH）2会反应，所以不可能同时存在。

[引发思考]各个小组桌前放有模拟现场不同路段的1、2号溶液，其中有两个小组的溶液是一样的，我们准备进行对其溶质成分进行探究。请思考：是否猜想的所有成分都需要检验呢？

[互动]我们发现所有猜想中都有CaCl2，因为CaCl2是生成物，只要发生反应，生成物一定会有，因此不需要检验生成物。只需要检验是否有HCl或Ca（OH）2即可。

[设计实验]请根据相应物质的性质设计实验进行检验。

[合作展示]A小组：根据紫色石蕊溶液遇酸HCl变红，遇碱Ca（OH）2变蓝，将紫色石蕊溶液滴入1号溶液中，发现溶液没有变色，因此1号溶液中只含CaCl2；

B小组：与A小组有不同意见。B小组检验出的1号溶液中含CaCl2和Ca（OH）2；根据HCl可以和活泼金属反应，将镁条加入反应后溶液中，发现没有产生气泡，证明没有HCl；再根据Ca（OH）2能与部分盐发生复分解反应，因此我们选用将CuCl2溶液加入1号溶液中，发现生成蓝色沉淀，发生反应：CuCl2 + Ca（OH）2= Cu（OH）2↓+ 2CaCl2，证明有Ca（OH）2，因此1号溶液中含CaCl2和Ca（OH）2；

C小组：根据盐酸能与碳酸盐反应产生气泡，Ca（OH）2能与碳酸盐反应产生白色沉淀，因此我们小组往2号溶液中加入Na2CO3溶液，发现没有气泡，证明没有HCl，但产生白色沉淀，发生反应：Na2CO3 + Ca（OH）2= CaCO3↓+ 2NaOH，证明有Ca（OH）2，因此2号溶液中含CaCl2和Ca（OH）2。

[方案评价]师生对方案进行逐一评价，确定A、B、C三个小组的方案是否具有可行性。

学生回答1：A小组方案不够准确，应该再另取一个试管加入紫色石蕊溶液做空白对照，A小组与B小组成分一致，则会发现刚才的溶液是偏蓝色，证明有Ca（OH）2。

学生回答2：B小组方案可行，分别根据HCl和Ca（OH）2的性质选择试剂进行检验，互不干扰，现象与结论正确。

学生回答3：C小组方案不可行，溶液中一定有生成物CaCl2，用Na2CO3溶液检验Ca（OH）2，则CaCl2也会和Na2CO3溶液产生白色沉淀，会干扰Ca（OH）2的检验。可用酚酞检验Ca（OH）2的存在，实验发现溶液不变色，证明没有Ca（OH）2，因此2号溶液中只含CaCl2。或者往溶液中通入二氧化碳，发现溶液无沉淀产生，证明没有Ca（OH）2，因此2号溶液中只含CaCl2。

[反思]质疑很到位，结论很准确。有学生提出使用AgNO3溶液检验HCl，是否可行？

[生答]不可以，因为溶液中一定有生成物CaCl2，一定有氯离子，加入硝酸银溶液一定会产生白色沉淀，无法证明是否有盐酸存在。

[提升]大部分干扰项来源于与检测物质相同的离子，因此需要选择其中不同的离子进行检验，如溶液中CaCl2和Ca（OH）2中都有Ca2+，要证明Ca（OH）2就要选择他们的不同离子OH-进行检验，如CuCl2溶液或者二氧化碳等，不能使用与Ca2+会产生白色沉淀的Na2CO3溶液。同理，溶液中CaCl2和HCl中都有Cl-，要证明HCl就要选择他们的不同离子H+进行检验，如使用镁、氧化铜和氢氧化铜等都可以，不能使用与Cl-会产生白色沉淀的AgNO3溶液。

[小结]选用试剂检验时需注意什么？

[生答]需注意：1.根据该物质的分类和对应的化学性质进行检验；2.操作较简便和有明显且明确的现象；比如在下面检验盐酸选择碱时就不选氢氧化钠，虽然能反应但无明显现象。3.排除可能的干扰项（生成物或上一步的试剂）进行检验[5]。

[现场处理]浓盐酸已被处理完，不需要再添加熟石灰。由于熟石灰溶解度小，过多的熟石灰固体铲走，剩余的可用清水处理即可，在雨天多余的熟石灰会被中和掉。

5.2  建构方法模型

[思考]请根据以上探究活动建构方法模型

[合作展示]在老师的引导下，学生进行讨论将模型整理如下：

1.成分猜想：步骤如下：（1）写反应原理（方程式）；（2）明确研究对象（是气体还是溶质还是固体）；（3）根据反应进程进行猜想（恰好完全反应或其中一种反应物过量）。

2.设计方案：对象：生成物一定有不用检验，反应物可能有过量，要检验。

选择试剂（化学性质；现象准确明显；排除干扰）

其中有如下关系：

5.3  应用与实践——“钡餐”的获得

“钡餐”是一种诊断胃病的方法，也是一种造影剂，用于在X线照射下显示消化道有无病变，其主要成分是硫酸钡。在实验中，“钡餐”中的硫酸钡可通过两种独立反应后的溶液进行混合后获得。如下实验，甲试管中往装有氢氧化钡的试管中加入碳酸钠溶液，乙试管中往装有硫酸铜溶液的试管中插入镁条至溶液变无色，将甲、乙两试管中反应后的溶液混合到一起，可以有机会的到硫酸钡。请根据以上整理的模型思路完成以下实验探究，检验桌上的甲乙两试管的混合液中最终产物是否有硫酸钡，以及如何获得硫酸钡。

[合作展示]学生通过小组讨论分析，合作得出探究结果，见图2。往混合后产生的沉淀中加入稀盐酸，发现沉淀部分溶解，则证明有硫酸钡，再将沉淀过滤，洗涤，干燥后即可获得纯净的硫酸钡。

[小结]好奇心是人类的天性，有了知识的加成和理性的思考，辅以实验，就成为了科学探究。学会了探究的基本方法，我们可以成为消防员处理化学物质泄露事故，可以成为污水处理厂的工程师，可以为生产生活做出自己的贡献。

[课后作业]请网上查阅资料，下水排污井盖下的可燃性气体的成分，并设计实验进行检验。

6  教学反思

本节内容中，学生认识到，理论需和实践联系起来，来进行补充和完善，如紫色石蕊溶液遇碱变蓝，实践中人眼较难分辨颜色变化，需做空白对照。从宏微观辨识的角度深度认识反应，确认干扰离子，从而选择合适试剂进行排除。同时，也有不同的生活感悟，唯有理论知识扎实，在进行实践活动时方能事半功倍，真正危机时刻的处理和善后，事等不了人，处理好了才能减少损伤。

整个探究学习中，将综合性强的探究内容与实际生活生产联系起来，让探究更有意义和内涵，让学生置身于真实情境中去发挥主观能动性，激发学生好奇心和求知欲；通过创设情境、问题引导、小组讨论、实验探究、合作展示等环节来化难为易、循序渐进，使学生能将基础知识构建起探究的方法网络，学会探究和分析，成为课堂的主人。学生在分析反应，选择试剂，设计方案，推理预测和分析解释等合作讨论的过程中构建思维网络，在同学的质疑和提问下逐步完善。通过分析两种独立反应后的溶液进行混合后的物质成分，进一步地提升了对模型的认知和掌握，进行应用迁移。学生不断思考，提问，质疑和反思，此探究充分培养了学生的科学探究意识和思维能力。

参考文献：

[1][2]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.

[3]杨武.核心素养下的初中化学问题探究式教学探索[J]中学教学参考，2023（1）：80-83

[4]贺艳萍.初中化学探究式教学案例分析[J]文理导航，2024（11）：88-90

[5]丁新花.反应后溶液中溶质成分的探究[J]中学化学，2024（4）：23-24

作者简介：

吴曼（1994.11），女，汉族，籍贯：广东省东莞市人，东莞市沙田实验中学。

张兴辉（1992.11），女，汉族，籍贯：甘肃省白银市人，东莞市沙田实验中学。

何敏仪（1996.07），女，汉族，籍贯：广东省东莞市人，东莞市沙田实验中学。

许渠成（1994.11），男，汉族，籍贯：湖南省岳阳市人，东莞市济川中学。

东莞市《核心素养视域下的初中化学实验视频资源开发及应用研究》课题成果