碳酸钠和碳酸氢钠教学设计
文档属性
| 名称 | 碳酸钠和碳酸氢钠教学设计 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 235.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-11-02 19:41:28 | ||
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文档简介
《碳酸钠与碳酸氢钠》教学设计
教学理念与设计思路
本课秉承“素养为本”的教学理念，以“为何胃酸过多不用纯碱？”这一真实且富有挑战性的问题作为贯穿始终的核心任务驱动。教学设计巧妙融合“人文与化学”、“传统与数字化”、“虚拟与真实”三大维度。
人文与化学：通过原创的“数字人三苏对话”动画，将文学史上的“三苏”与化学中的“三苏”相联系，打破学科壁垒，激发文化自豪感与学习兴趣。
传统与数字化：在保留并优化传统分组实验的基础上，创新性地引入教师端NB实验室虚拟仿真实验，实现定性到定量的进阶，将抽象的微观过程和反应本质可视化、数据化。
虚拟与真实：特别是在“热稳定性”探究中，采用“NB虚拟预演 → 真实实验验证”的模式，既提高了课堂效率，又深刻培养了学生“不唯虚、只唯实”的实证科学精神。
通过这一系列环环相扣、层层递进的教学活动，引导学生亲历完整的科学探究过程，自主构建“结构决定性质，性质决定用途”的化学核心观念，有效发展化学学科核心素养。
教学背景与对象分析
课题：人教版高中化学必修第一册第二章《海水中的重要元素—钠和氯》
第一节《钠及其化合物》的延伸与深化。
学生：高一学生。他们已学习了钠单质的性质，初步接触了碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应生成二氧化碳的知识，但认知停留在宏观现象层面。对于二者性质的系统性对比、差异的微观本质，以及“结构-性质-用途”的化学思想，尚缺乏深入理解。学生抽象思维正在发展，对实验和数字化技术有浓厚兴趣，但自主设计实验和深度分析的能力有待加强。
核心素养教学目标
宏观辨识与微观探析
1.能通过感官和实验，系统辨识碳酸钠与碳酸氢钠在色态、溶解性、碱性、与酸反应速率及热稳定性的宏观差异；
2.能通过分析数字化pH曲线与微观模拟，建立“平台期”与“分步反应”的关联，并能从CO32-和HCO3-离子组成的角度，初步解释二者性质差异的微观本质。
变化观念与平衡思想
能认识到碳酸钠与盐酸的反应是分步进行的，理解化学反应的复杂性；
证据推理与模型认知
能将数字化工具提供的数据（pH值）和图像（pH曲线）作为关键证据，推理出反应速率差异的本质；
能接受并运用“分步反应模型”解释碳酸钠的化学性质。
科学探究与创新意识
能在教师引导下提出猜想，设计并实施对比实验；
能体验“虚拟预演-真实验证”的探究流程，认同数字化技术的价值，并在此过程中培养实证精神。
科学态度与社会责任
通过“数字人三苏”情境，增强民族文化自信和对化学的热爱；
通过分析生活实例，树立“化学服务生活”的价值观；
在实验探究中培养严谨、合作、尊重证据的科学态度。
教学重难点
教学重点
1.碳酸钠与碳酸氢钠在溶解性、溶液碱性、与盐酸反应现象及速率、热稳定性四个维度的系统性对比。
教学难点
1.碳酸钠和碳酸氢钠分别与盐酸反应的本质区别。
教学准备
学生分组实验（8人一组）：
器材：试管、烧杯、药匙、气球、橡胶圈、小试管架、酒精灯、铁架台（带铁夹）、带导管的单孔橡皮塞、烧杯（盛放废弃液体）。
药品：固体Na2CO3、固体NaHCO3、0.5 mol/L 盐酸、酚酞试液、澄清石灰水。
教师演示端：
定制数字人动画：“文学三苏”与“化学三苏”握手对话视频（约90秒）。
NB实验室（教师专业版）准备好“溶液pH测量”、“碳酸钠/碳酸氢钠与盐酸反应pH曲线模拟”、“离子反应微观模拟（分步与一步）”、“固体热稳定性对比”四个模块。
评价工具：碳酸钠和碳酸氢钠学习任务单：每人一份。
六、教学过程
环节一：创设情境，数字人导入新课
教师：“同学们，今天我们的课堂将迎来一场跨越千年的盛会。文坛巨星与化学明星即将握手！”
播放定制数字人动画。画面左侧，苏轼、苏辙、苏洵长衫儒雅；右侧，由分子结构幻化而成的“苏打”、“小苏打”、“大苏打”卡通形象生动可爱。
核心对话：苏轼（数字人，抚须笑问）：“吾与弟辈以文载道，流传千古。不知君等‘化学三苏’，有何功德于人间？”
苏打（数字人，活泼自信）：“文豪前辈在上！我苏打（Na2CO3）能去油污、制玻璃瓷器；我小弟小苏打（NaHCO ）可安胃止酸，令面包糕点蓬松可口；还有我兄长大苏打（Na2S2O3），能定影照片，解氰物之毒。我等虽无声名，却时刻服务众生！”
教师： （动画结束后，面带微笑）这真是一次文理交融的奇妙相遇！那么，除了动画里提到的苏打可以去油污、小苏打可以用于烘焙和胃药之外，大家在生活里，还在哪些地方见过或者用过它们呢？谁来分享一下？
预设学生回答：洗水果、做馒头、清洁厨房等。
教师：我们洗水果有时候会用小苏打水，利用它的清洁和微弱碱性来去除部分农残。蒸馒头的时候也用小苏打。为了让面食更蓬松。看来这两位“化学明星”真是我们生活的好帮手。
环节二：比较Na2CO3和NaHCO3的溶解性和碱性 (预计时间：8分钟)
任务一：传统实验，定性观察
师：请各小组按学习任务单【实验一】的步骤，完成对Na2CO3和NaHCO3颜色、状态的观察，了解二者的俗名和溶解性与碱性的初步检验。”
【学生活动】学生进行分组实验完成实验探究1、2。
观察色态，填写任务单。
溶解性：各取一药匙固体于试管，先加少量水（约3-4滴），触摸试管外壁感受温度变化；再加入约10mL水，振荡观察溶解情况。
碱性：向上述溶液中各滴入1-2滴酚酞试液，观察并比较溶液红色的深浅。 巡视指导：教师巡视，指导学生规范操作（特别是药品取用和振荡），提醒小组内分工合作，及时记录现象。
汇报与板书：请1-2个小组汇报观察结果。教师根据学生汇报，并板书。板书：Na2CO3：白色粉末、结块、放热、易溶、深红色；NaHCO3：白色晶体、溶解吸热、溶解度较小、浅红色。
任务二：数字化演示，定量验证
过渡：“同学们观察得很仔细！酚酞变色深浅，让我们定性知道了Na2CO3碱性更强。但科学追求精确，‘更强’是强多少？我们需要定量的数据。”
教师演示：选择“0.1mol/L Na2CO3溶液”，点击测量，屏幕上实时显示pH值迅速上升并稳定在11左右。清洗pH传感器，选择“0.1mol/L NaHCO3溶液”，再次测量，pH值稳定在8左右。
引导分析：“数据一目了然。Na2CO 溶液的pH值高达11，而NaHCO3约为8，定量证实了前者碱性远强于后者。
教师面向全班，用疑惑的语气说：“这就奇怪了。碱性强的Na2CO3明明中和能力更强，那为什么治疗胃酸过多通常使用NaHCO3而不是碱性更强的Na2CO3呢？”
环节三：碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸的反应
探究2：化学性质——与酸反应
任务一：宏观现象对比 (3分钟)
安全提醒后，学生进行“气球实验”。
现象：NaHCO 反应快，Na2CO 反应慢。
提出问题：“...为什么会有这种差异？它们的反应过程真的不同吗？”
任务二：数字化揭秘反应本质
pH曲线揭秘 (4分钟)：教师演示NB实验室pH曲线，引导学生分析Na2CO3曲线的“平台期”，论证其分步反应本质。
微观模拟可视化 (3分钟)：教师播放离子反应动画，学生书写离子方程式。 总结与关联 (1分钟)：师生总结差异并填入板书，解释胃药选择NaHCO 的原因。
并打开AI助手，分析如下：第一，反应速率。NaHCO3与胃酸（盐酸）反应为一步反应，起效迅速；而Na2CO3为分步反应，初始阶段慢，不能快速缓解不适。第二，安全性与刺激性。Na2CO3溶液碱性过强，可能直接刺激甚至损伤胃黏膜。第三，生成物。过量Na2CO3可能导致体液碱中毒等风险。NaHCO 是更安全、快速的选择。
环节四：碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性
探究3：化学性质——热稳定性
【教学实施】 生活情境与猜想 (1分钟) 教师展示泡打粉图片：“同学们，这是让面包变得松软的‘幕后英雄’——泡打粉，其主要成分之一就是NaHCO 。请大家猜想，它在加热时会发生什么变化？”（学生易猜出：分解产生CO ）NB虚拟预演，优化实验设计。 (3分钟)
教师：“猜想需要验证。但在进行有一定耗时的真实实验前，我们可以先请NB实验室进行‘虚拟预演’，这能帮助我们预判结果，优化方案。”教师打开NB实验室“热稳定性对比”模块，屏幕上出现两套虚拟实验装置。点击“开始加热”，动画清晰显示：加热NaHCO 的试管口很快有大量气泡冒出，导管末端的澄清石灰水迅速变浑浊；而加热Na2CO 的装置则无明显变化。
教师强调：“虚拟实验给我们吃了一颗‘定心丸’，结果预测非常明确。但大家记住，虚拟源于模型，真实充满细节。我们必须通过亲手实验来获得最可靠的证据！”
传统实验，真实验证
学生活动：学生进行【实验探究4】。正确搭建实验装置（试管口略向下倾斜，导管深入盛有澄清石灰水的试管液面以下）。
一组加热NaHCO ，另一组加热Na CO 作对比，观察现象。
关键提问，培养实证精神 (教师巡视中)：“大家注意，加热不久，导管口就开始有气泡冒出了，这能立刻证明NaHCO 分解了吗？”
（引导学生思考并讨论，最终达成共识）：“不能！这可能是试管内原有空气受热膨胀所致。可靠的证据应该是：澄清石灰水出现持续、明显的白色浑浊。”
总结与板书 (2分钟) 学生汇报真实实验现象，与虚拟预演结果一致。
教师板书热稳定性结论，并请一名学生在黑板指定位置书写NaHCO 热分解的化学方程式。
【设计意图】 “虚拟预演-真实验证”是数字化赋能传统实验的典范。虚拟实验节约了等待现象的时间，提高了课堂效率，并让学生带着明确的预期进行实验。“关键提问” 旨在培养学生严谨求实的科学态度，学会辨析实验中的干扰因素，抓住本质现象，这是科学探究中至关重要的能力。
环节五：模型建构，学以致用——从性质到应用的贯通
【教学实施】 知识结构化：教师引导全班学生一起回顾，共同完善黑板上的“性质对比表”，形成清晰的知识网络。检测反馈，分层拓展，课堂小练：完成课件上的【课堂小练】选择题。
【课后作业】 分层作业：基础题（必做）：完成【课后一练】的习题，巩固基础知识与应用。 实践题（选做）：观察家中“纯碱”和“小苏打”的包装说明及用途，并用本节课所学知识进行解释，填写在任务单背面。拓展题（挑战）：查阅资料，了解“大苏打”的性质与用途，制作一份简单的“化学三苏”资料卡，下节课进行简短分享。
板书设计 碳酸钠与碳酸氢钠性质探秘
七、 教学反思
数字化融合效果：数字人、NB实验室、AI助手三者的引入是否自然流畅？是提升了课堂的深度和效率，还是流于形式？学生对这种虚实结合的教学方式接受度如何？
核心素养落实：学生在“证据推理与模型认知”（如分析pH曲线）和“宏观辨识与微观探析”（如理解结构对性质的影响）方面，是否表现出明显的思维提升？
时间管理与节奏：四个大环节的时间分配是否合理？哪个环节感觉仓促或冗余？如何进一步优化？ 学生参与度：小组合作实验中，是否所有学生都积极参与？学习任务单的设计是否有效引导了学生的思考和记录？
难点突破：“分步反应”和“热稳定性实验的虚实结合”这两个难点，通过数字化手段是否得到了有效突破？还有无更好的策略？
教学理念与设计思路
本课秉承“素养为本”的教学理念，以“为何胃酸过多不用纯碱？”这一真实且富有挑战性的问题作为贯穿始终的核心任务驱动。教学设计巧妙融合“人文与化学”、“传统与数字化”、“虚拟与真实”三大维度。
人文与化学：通过原创的“数字人三苏对话”动画，将文学史上的“三苏”与化学中的“三苏”相联系，打破学科壁垒，激发文化自豪感与学习兴趣。
传统与数字化：在保留并优化传统分组实验的基础上，创新性地引入教师端NB实验室虚拟仿真实验，实现定性到定量的进阶，将抽象的微观过程和反应本质可视化、数据化。
虚拟与真实：特别是在“热稳定性”探究中，采用“NB虚拟预演 → 真实实验验证”的模式，既提高了课堂效率，又深刻培养了学生“不唯虚、只唯实”的实证科学精神。
通过这一系列环环相扣、层层递进的教学活动，引导学生亲历完整的科学探究过程，自主构建“结构决定性质，性质决定用途”的化学核心观念，有效发展化学学科核心素养。
教学背景与对象分析
课题：人教版高中化学必修第一册第二章《海水中的重要元素—钠和氯》
第一节《钠及其化合物》的延伸与深化。
学生：高一学生。他们已学习了钠单质的性质，初步接触了碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应生成二氧化碳的知识，但认知停留在宏观现象层面。对于二者性质的系统性对比、差异的微观本质，以及“结构-性质-用途”的化学思想，尚缺乏深入理解。学生抽象思维正在发展，对实验和数字化技术有浓厚兴趣，但自主设计实验和深度分析的能力有待加强。
核心素养教学目标
宏观辨识与微观探析
1.能通过感官和实验，系统辨识碳酸钠与碳酸氢钠在色态、溶解性、碱性、与酸反应速率及热稳定性的宏观差异；
2.能通过分析数字化pH曲线与微观模拟，建立“平台期”与“分步反应”的关联，并能从CO32-和HCO3-离子组成的角度，初步解释二者性质差异的微观本质。
变化观念与平衡思想
能认识到碳酸钠与盐酸的反应是分步进行的，理解化学反应的复杂性；
证据推理与模型认知
能将数字化工具提供的数据（pH值）和图像（pH曲线）作为关键证据，推理出反应速率差异的本质；
能接受并运用“分步反应模型”解释碳酸钠的化学性质。
科学探究与创新意识
能在教师引导下提出猜想，设计并实施对比实验；
能体验“虚拟预演-真实验证”的探究流程，认同数字化技术的价值，并在此过程中培养实证精神。
科学态度与社会责任
通过“数字人三苏”情境，增强民族文化自信和对化学的热爱；
通过分析生活实例，树立“化学服务生活”的价值观；
在实验探究中培养严谨、合作、尊重证据的科学态度。
教学重难点
教学重点
1.碳酸钠与碳酸氢钠在溶解性、溶液碱性、与盐酸反应现象及速率、热稳定性四个维度的系统性对比。
教学难点
1.碳酸钠和碳酸氢钠分别与盐酸反应的本质区别。
教学准备
学生分组实验（8人一组）：
器材：试管、烧杯、药匙、气球、橡胶圈、小试管架、酒精灯、铁架台（带铁夹）、带导管的单孔橡皮塞、烧杯（盛放废弃液体）。
药品：固体Na2CO3、固体NaHCO3、0.5 mol/L 盐酸、酚酞试液、澄清石灰水。
教师演示端：
定制数字人动画：“文学三苏”与“化学三苏”握手对话视频（约90秒）。
NB实验室（教师专业版）准备好“溶液pH测量”、“碳酸钠/碳酸氢钠与盐酸反应pH曲线模拟”、“离子反应微观模拟（分步与一步）”、“固体热稳定性对比”四个模块。
评价工具：碳酸钠和碳酸氢钠学习任务单：每人一份。
六、教学过程
环节一：创设情境，数字人导入新课
教师：“同学们，今天我们的课堂将迎来一场跨越千年的盛会。文坛巨星与化学明星即将握手！”
播放定制数字人动画。画面左侧，苏轼、苏辙、苏洵长衫儒雅；右侧，由分子结构幻化而成的“苏打”、“小苏打”、“大苏打”卡通形象生动可爱。
核心对话：苏轼（数字人，抚须笑问）：“吾与弟辈以文载道，流传千古。不知君等‘化学三苏’，有何功德于人间？”
苏打（数字人，活泼自信）：“文豪前辈在上！我苏打（Na2CO3）能去油污、制玻璃瓷器；我小弟小苏打（NaHCO ）可安胃止酸，令面包糕点蓬松可口；还有我兄长大苏打（Na2S2O3），能定影照片，解氰物之毒。我等虽无声名，却时刻服务众生！”
教师： （动画结束后，面带微笑）这真是一次文理交融的奇妙相遇！那么，除了动画里提到的苏打可以去油污、小苏打可以用于烘焙和胃药之外，大家在生活里，还在哪些地方见过或者用过它们呢？谁来分享一下？
预设学生回答：洗水果、做馒头、清洁厨房等。
教师：我们洗水果有时候会用小苏打水，利用它的清洁和微弱碱性来去除部分农残。蒸馒头的时候也用小苏打。为了让面食更蓬松。看来这两位“化学明星”真是我们生活的好帮手。
环节二：比较Na2CO3和NaHCO3的溶解性和碱性 (预计时间：8分钟)
任务一：传统实验，定性观察
师：请各小组按学习任务单【实验一】的步骤，完成对Na2CO3和NaHCO3颜色、状态的观察，了解二者的俗名和溶解性与碱性的初步检验。”
【学生活动】学生进行分组实验完成实验探究1、2。
观察色态，填写任务单。
溶解性：各取一药匙固体于试管，先加少量水（约3-4滴），触摸试管外壁感受温度变化；再加入约10mL水，振荡观察溶解情况。
碱性：向上述溶液中各滴入1-2滴酚酞试液，观察并比较溶液红色的深浅。 巡视指导：教师巡视，指导学生规范操作（特别是药品取用和振荡），提醒小组内分工合作，及时记录现象。
汇报与板书：请1-2个小组汇报观察结果。教师根据学生汇报，并板书。板书：Na2CO3：白色粉末、结块、放热、易溶、深红色；NaHCO3：白色晶体、溶解吸热、溶解度较小、浅红色。
任务二：数字化演示，定量验证
过渡：“同学们观察得很仔细！酚酞变色深浅，让我们定性知道了Na2CO3碱性更强。但科学追求精确，‘更强’是强多少？我们需要定量的数据。”
教师演示：选择“0.1mol/L Na2CO3溶液”，点击测量，屏幕上实时显示pH值迅速上升并稳定在11左右。清洗pH传感器，选择“0.1mol/L NaHCO3溶液”，再次测量，pH值稳定在8左右。
引导分析：“数据一目了然。Na2CO 溶液的pH值高达11，而NaHCO3约为8，定量证实了前者碱性远强于后者。
教师面向全班，用疑惑的语气说：“这就奇怪了。碱性强的Na2CO3明明中和能力更强，那为什么治疗胃酸过多通常使用NaHCO3而不是碱性更强的Na2CO3呢？”
环节三：碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸的反应
探究2：化学性质——与酸反应
任务一：宏观现象对比 (3分钟)
安全提醒后，学生进行“气球实验”。
现象：NaHCO 反应快，Na2CO 反应慢。
提出问题：“...为什么会有这种差异？它们的反应过程真的不同吗？”
任务二：数字化揭秘反应本质
pH曲线揭秘 (4分钟)：教师演示NB实验室pH曲线，引导学生分析Na2CO3曲线的“平台期”，论证其分步反应本质。
微观模拟可视化 (3分钟)：教师播放离子反应动画，学生书写离子方程式。 总结与关联 (1分钟)：师生总结差异并填入板书，解释胃药选择NaHCO 的原因。
并打开AI助手，分析如下：第一，反应速率。NaHCO3与胃酸（盐酸）反应为一步反应，起效迅速；而Na2CO3为分步反应，初始阶段慢，不能快速缓解不适。第二，安全性与刺激性。Na2CO3溶液碱性过强，可能直接刺激甚至损伤胃黏膜。第三，生成物。过量Na2CO3可能导致体液碱中毒等风险。NaHCO 是更安全、快速的选择。
环节四：碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性
探究3：化学性质——热稳定性
【教学实施】 生活情境与猜想 (1分钟) 教师展示泡打粉图片：“同学们，这是让面包变得松软的‘幕后英雄’——泡打粉，其主要成分之一就是NaHCO 。请大家猜想，它在加热时会发生什么变化？”（学生易猜出：分解产生CO ）NB虚拟预演，优化实验设计。 (3分钟)
教师：“猜想需要验证。但在进行有一定耗时的真实实验前，我们可以先请NB实验室进行‘虚拟预演’，这能帮助我们预判结果，优化方案。”教师打开NB实验室“热稳定性对比”模块，屏幕上出现两套虚拟实验装置。点击“开始加热”，动画清晰显示：加热NaHCO 的试管口很快有大量气泡冒出，导管末端的澄清石灰水迅速变浑浊；而加热Na2CO 的装置则无明显变化。
教师强调：“虚拟实验给我们吃了一颗‘定心丸’，结果预测非常明确。但大家记住，虚拟源于模型，真实充满细节。我们必须通过亲手实验来获得最可靠的证据！”
传统实验，真实验证
学生活动：学生进行【实验探究4】。正确搭建实验装置（试管口略向下倾斜，导管深入盛有澄清石灰水的试管液面以下）。
一组加热NaHCO ，另一组加热Na CO 作对比，观察现象。
关键提问，培养实证精神 (教师巡视中)：“大家注意，加热不久，导管口就开始有气泡冒出了，这能立刻证明NaHCO 分解了吗？”
（引导学生思考并讨论，最终达成共识）：“不能！这可能是试管内原有空气受热膨胀所致。可靠的证据应该是：澄清石灰水出现持续、明显的白色浑浊。”
总结与板书 (2分钟) 学生汇报真实实验现象，与虚拟预演结果一致。
教师板书热稳定性结论，并请一名学生在黑板指定位置书写NaHCO 热分解的化学方程式。
【设计意图】 “虚拟预演-真实验证”是数字化赋能传统实验的典范。虚拟实验节约了等待现象的时间，提高了课堂效率，并让学生带着明确的预期进行实验。“关键提问” 旨在培养学生严谨求实的科学态度，学会辨析实验中的干扰因素，抓住本质现象，这是科学探究中至关重要的能力。
环节五：模型建构，学以致用——从性质到应用的贯通
【教学实施】 知识结构化：教师引导全班学生一起回顾，共同完善黑板上的“性质对比表”，形成清晰的知识网络。检测反馈，分层拓展，课堂小练：完成课件上的【课堂小练】选择题。
【课后作业】 分层作业：基础题（必做）：完成【课后一练】的习题，巩固基础知识与应用。 实践题（选做）：观察家中“纯碱”和“小苏打”的包装说明及用途，并用本节课所学知识进行解释，填写在任务单背面。拓展题（挑战）：查阅资料，了解“大苏打”的性质与用途，制作一份简单的“化学三苏”资料卡，下节课进行简短分享。
板书设计 碳酸钠与碳酸氢钠性质探秘
七、 教学反思
数字化融合效果：数字人、NB实验室、AI助手三者的引入是否自然流畅？是提升了课堂的深度和效率，还是流于形式？学生对这种虚实结合的教学方式接受度如何？
核心素养落实：学生在“证据推理与模型认知”（如分析pH曲线）和“宏观辨识与微观探析”（如理解结构对性质的影响）方面，是否表现出明显的思维提升？
时间管理与节奏：四个大环节的时间分配是否合理？哪个环节感觉仓促或冗余？如何进一步优化？ 学生参与度：小组合作实验中，是否所有学生都积极参与？学习任务单的设计是否有效引导了学生的思考和记录？
难点突破：“分步反应”和“热稳定性实验的虚实结合”这两个难点，通过数字化手段是否得到了有效突破？还有无更好的策略？