2.1.2碳酸钠和碳酸氢钠鉴别方法的再探究 教学设计 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

基于“深度学习”视域下——
碳酸钠和碳酸氢钠鉴别方法的再探究
一、使用教材
高中化学人教版必修一第二章第一节《钠及其化合物》
教学中，Na2CO3 与 NaHCO3 鉴别方法中 NaHCO3 只考虑固态时分解，不考虑在水溶液中分解；同时认为 CaCl2 溶液与 NaHCO3 溶液不反应，CaCl2 溶液可以作为 Na2CO3 与 NaHCO3 的鉴别试剂。但客观事实和已有认知则存在一定的冲突。
二、实验器材与试剂
微型实验：
灭菌水药瓶两支（5ml），阿奇霉素药瓶两支、细铜丝、粗铜丝、塑料 L 型管
两个、乳胶头四个、塑料滴管两个、酒精灯、碳酸钠、碳酸氢钠、澄清石灰水
数字实验：
电脑、数据采集器、二氧化碳传感器、温度传感器、三颈烧瓶、注射器、铁
架台、1mol/LNaHCO3 溶液、0.5mol/LCaCl2 溶液
学生实验及演示实验：
学生：试管、烧杯、胶头滴管、火柴、酒精灯、试管夹、三脚架、石棉网、
酚酞、0.01mol/LNaHCO3、0.01mol/LCaCl2、0.1mol/LNaHCO3
教师：1mol/LNaHCO3、1mol/LNa2CO3、1mol/LCaCl2、0.5mol/LCaCl2 溶液
三、实验设计创新点
设计思路：
通过已有认知和客观事实产生的认知冲突，设计本节实验探究课，通过实验
探究，完成对知识的进阶，学生对教材内容的认识得到了提升，对碳酸钠和碳酸
氢钠鉴别方法的认识由浅表学习过渡到深度学习。
实验创新点：
对用热分解法鉴别 Na2CO3 与 NaHCO3 实验改进
实验设计：一个装置中同时进行两个实验且互不干扰
实验改进要点：
1.保证两者同时均匀受热
2.保证两边空间相对独立
3.操作简单
微型实验装置：灭菌水药瓶两支（5ml），阿奇霉素药瓶两支、细铜丝、粗铜
丝、塑料 L 型管两个、乳胶头四个、塑料滴管两个、酒精灯
微型实验装置优点：1.原料源于生活、易于获得；2.对比性强、可操作性强；3.
快速高效
四、实验原理
教学中，NaHCO3 只考虑固态时分解，没有涉及在水溶液中是否分解的知识；而且认为 CaCl2 溶液不与 NaHCO3 溶液反应，因此 CaCl2 溶液可以作为 Na2CO3 与
NaHCO3 的鉴别试剂
学生通过实验得知：NaHCO3 在水溶液中加热也可以分解；CaCl2 溶液与 NaHCO3 溶液可以反应；CaCl2 与 Na2CO3、NaHCO3 溶液反应现象与其浓度和用量有关
五、实验教学目标
1、探究 NaHCO3 在水溶液中受热是否分解的过程，对实验方案交流、点评、完善，诊断并发展了学生的实验探究水平和运用控制变量法设计实验的思维
2、通过探究 CaCl2 溶液是否可以作为鉴别 Na2CO3 与 NaHCO3 的试剂，诊断并发展学生由定性走向定量的科学思维
3、基于已有的实验结论，结合学生已有的化学认知水平，引导学生勇于质疑，发现问题，并借助手持仪器进行验证，诊断并发展学生对两者鉴别方法的认知进阶
六、实验教学内容
任务一：对用热分解法鉴别 Na2CO3 与 NaHCO3 实验改进
任务二：探究 NaHCO3 在水溶液中受热是否分解
任务三：探究 NaHCO3 溶液和 CaCl2 溶液反应原理
任务四：讨论 Na2CO3 与 NaHCO3 溶液和 CaCl2 溶液反应现象
七、实验教学过程
环节一：课前微课 自主探究
课前任务一：设计鉴别 Na2CO3 与 NaHCO3 的实验方案
课前任务二：动手验证实验方案的可行性
通过课前微课，既能巩固旧知，又可提高课堂效率，为接下来的深度探究做
好铺垫。
环节二：优化创新 改进实验
任务一：热分解法鉴别 Na2CO3 与 NaHCO3 实验改进
问题 1：能否一个装置同时进行两个实验且互不干扰？
学生活动 1：设计实验装置图
很多学生设计了经典的套管实验，经过师生交流点评找到套管实验的局限
性：1.套管复杂 2.不知道哪种为碳酸氢钠，不能作为鉴别实验的装置，只能作
为验证实验的装置
实验改进：
实验改进要点：
1.保证两者同时均匀受热
2.保证两边空间相对独立
3.操作简单
学生活动 2：优化实验装置图
实验创新：教师展示微型实验装置、介绍选材和设计思路并动手演示实验
该微型装置原料源于生活，易于获得；对比性强、可操作性强；快速高效；
微型实验的设计加深了学生对“绿色化学”理念的认识，也可以激发学生的创新
意识。
环节三：深度探究 揭示实质
任务二：探究 NaHCO3 在水溶液中受热是否分解问题 2：NaHCO3 在水溶液中加热能否分解？
问卷调查：展示课前问卷星调查报告，结果显示如下：87.5%学生认为不能
分解
问题 3：光合作用实验中为什么采用 NaHCO3 溶液为碳源？
作出猜想：NaHCO3 在水溶液中加热也能分解
学生活动 3：实验方案设计
方案一：NaHCO3 溶液中滴加酚酞，加热，观察颜色是否加深，恢复到原温度，观
察是否比之前深
方案二：分别向不加热和加热一段时间后的 NaHCO3 溶液中滴加 CaCl2 溶液，观察
是否产生白色沉淀
方案三：分别对等体积的水和 NaHCO3 溶液加热，观察气泡冒出的多少
实验验证：几种方案结果均符合预期，NaHCO3 溶液受热也可以分解
数字实验：二氧化碳传感器、温度传感器测定 NaHCO3 溶液受热时分解情况，
曲线表明：NaHCO3 溶液在常温下就开始分解，52℃左右分解速率明显加快
实验结论：加热法鉴别 Na2CO3 和 NaHCO3 在固态和水溶液中均适用
任务三：探究 NaHCO3 溶液和 CaCl2 溶液反应原理
在课前探究时，学生用 CaCl2 溶液成功鉴别了 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液。
实验设疑：向 2mL 浓度均为 1mol/LNa2CO3 与 NaHCO3 溶液中分别滴入等量
0.5mol/LCaCl2 溶液，发现两者均出现白色沉淀，一段时间后，NaHCO3 的试管中
出现极其少量的气泡
问题 4：教师实验和学生实验为何现象不同？
发现问题：两组实验溶液的浓度不同
学生实验：0.01mol/LCaCl2 分别与 0.01mol/L Na2CO3 与 NaHCO3 溶液
老师实验：0.5mol/LCaCl2 分别与 1mol/L Na2CO3 与 NaHCO3 溶液
问题 5：NaHCO3 和 CaCl2 溶液混合后沉淀和气泡的成分是什么？、
学生认为白色沉淀为碳酸钙，气泡可能为 CO2，由于气泡量较少，学生提出
不方便采用常规实验验证，可以借助二氧化碳传感器进行测定
数字实验：二氧化碳传感器测定 1mol/LNaHCO3 溶液与 0.5mol/LCaCl2 溶液混
合后是否产生 CO2
得出结论：反应产生 CO2，试管中进行该反应气泡极少而且需要等待一段时
间，但三颈烧瓶内部的气泡肉眼可见，并且迅速，因此得出 CO2 产生的快慢和反
应物体积也有关系的结论。
学生活动 4：写出对应的离子方程式并分析碳酸钙和二氧化碳产生需要满足
的条件
任务四：讨论 Na2CO3 与 NaHCO3 溶液和 CaCl2 溶液反应现象
学生活动 5：向 2mL 浓度均为 1mol/LNa2CO3 与 NaHCO3 溶液中分别滴入等量
1mol/LCaCl2 溶液
实验现象：两支试管中均出现白色沉淀，NaHCO3 溶液试管中立刻产生明显气
泡
实验结论：三组实验现象不同，因此浓度不同、现象则不同，查阅文献又知，碳酸氢钠溶液与氯化钙溶液反应现象与试剂浓度和用量均有关系，因此，用 CaCl2 溶液鉴别 Na2CO3 与 NaHCO3 有一定局限性
环节四：探讨规律 总结提升
1、热分解法鉴别两者，既适用于固态，也适用于水溶液
2、用 CaCl2 溶液鉴别 Na2CO3 与 NaHCO3 有一定局限性
八、实验效果评价
本节课，我采用“四重表征”教学模式，以实验探究为载体，融合数字实验
以及微型实验，较好的落实了化学核心素养，同时，也发现了一些问题：学生实
验方案设计、实验操作规范性、证据推理等方面还存在一定的不足，这也提醒我，
以后教学中要鼓励学生勇于质疑，善于思考、勤于动手。