“酸和碱”属于人教版化学九年级下册第十单元的内容。《义务教育化学课程标准(2022年版)》对这一核心知识的要求是:“以盐酸、硫酸、氢氧化钠和氢氧化钙为例,通过实验探究认识酸和碱的主要性质和用途;了解检验溶液酸碱性的基本方法。”
[1]对此,笔者将酸和碱的学科知识与学生的实际生活联系起来,引导学生在真实情境中运用已有认知解决问题,促进知识的结构化整合。
1 教学目标
(1) 通过辨别“真假黑米”的探究活动,深化对酸碱指示剂的概念理解,掌握检验溶液酸碱性的方法;实现知识从理解到应用层面的迁移,形成科学探究的思路与方法,了解化学科学对社会与生活的重要价值。
(2) 探究白醋在厨房中的妙用,基于真实问题情境,从物质类别的角度,掌握酸的性质,初步分析、解决与酸相关的综合性实际问题,并在辨析妙招真伪的过程中培育批判性思维与创新意识。
(3) 学习皮蛋的制作工艺,综合掌握碱的性质及应用,建构物质的分类观、变化观、物质的性质决定用途等观念;在了解化学物质在食品领域应用的基础上,认识化学与人类生活息息相关。
2 教学流程
3 教学过程
3.1 引入魔术表演,再识酸碱指示剂
魔术导入:向3个装有等量“水”(白醋溶液、食用碱溶液、白开水)的玻璃杯中,分别滴入3滴“紫药水”(笔者的设计选用“味全”牌葡萄汁)。观察现象,一杯变红,一杯变蓝,一杯呈现出紫药水被稀释后的浅紫红色。邀请一位学生上台品尝3杯“水”和紫色药水,描述口感(一杯酸酸的,一杯是普通的水,一杯很苦涩,紫药水像葡萄汁)。学生认为,紫药水是一种指示剂,遇到酸碱性不同的物质时会呈现出不同的颜色变化。
笔者用的“紫药水”就是葡萄汁。展示资料卡片:葡萄、黑米、桑葚、紫甘蓝、蓝莓、树莓等食物中富含丰富的花青素,花青素是一种天然的酸碱指示剂,它遇到酸性溶液变红,遇到碱性溶液变蓝,遇到中性溶液不变色。
【设计意图】引入魔术,激发学生的化学学习兴趣;在真实情境中引导学生思考,易于复习酸碱指示剂(紫色石蕊溶液)的相关知识;在复习旧知的基础上引入新知识:天然酸碱指示剂(花青素),即通过对花青素的学习深化对指示剂概念的理解与应用。
3.2 辨别真假黑米
播放新闻视频:不法商家售卖染色假黑米。笔者引导学生设计实验方案,利用厨房中的物品(可供选择的用品:白醋、食用碱、食盐)去鉴别黑米的真假。
学生分组实验:随机从样品中取黑米,分别放置于点滴板中(每格放一粒米),滴加食醋/食用碱,静置片刻,观察并描述现象(滴加白醋后,发现黑米周围出现红色溶液;滴加食用碱后,黑米周围出现蓝色溶液)。经实验验证,发现黑米样品中存在大量的花青素,样品是真的。
【设计意图】将酸碱指示剂的知识融入科学探究的过程中,锻炼实验探究技能,培养“证据推理”核心素养;解决真实情境中的实际问题,实现知识从理解至应用层面的迁移,体会酸碱指示剂在生活中的应用与价值。
3.3 辨析妙用食醋的真伪
食醋是厨房常见的调味品,关于它的其他用途有很多传言,带领学生探究一些民间小妙招的真实性。
(1) 铁锅补铁醋来助?
学生根据课前查询的资料,讨论铁锅做饭加醋可否补铁。
学生1:这种说法是错误的,因为炒菜时掉落下的铁很少,微乎其微。
学生2:人体对这种形式铁的吸收率很低,一般人体吸收率较高的铁是血红素结合铁。
学生3:铁属于活泼金属,我们学习过盐酸与硫酸可以与氢前金属反应,而食醋中也有酸,可能是醋中的酸与铁锅反应,从而使铁元素脱落下来,进入食物。
引导学生书写醋酸与铁锅反应的方程式:2HAc+Fe=Fe(Ac)2+H2↑。酸可与活泼金属反应,铁锅炒菜加白醋确实会有微量的铁元素进入食物,但是其含量十分少,且人体吸收率很低,因此并不可以起到补铁的作用。如果想要补铁,可以食用富含铁元素的食物,比如:动物肝脏、红肉、牛奶、豆制品等;火龙果、香蕉中也富含铁。
(2) 铁锅除锈醋最行?
“白醋可以除去铁锅上的铁锈”的说法是真的吗?播放部分学生的白醋除锅锈视频。铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,酸可以与金属氧化物反应,6HAc+Fe2O3=2Fe(Ac)3+3H2O,白醋中的醋酸可以与铁锈反应使其脱落,因此“铁锅除锈醋最行”这个说法是正确的,且日常生活中的其他金属制品生锈也都可以借助白醋除锈。
(3) 鱼刺卡喉醋相帮?
学生根据课前小实验,交流讨论。
学生1:鱼刺在浸泡一段时间后,会有一定程度的软化。
学生2:浸泡10 min后,变化不是很明显,依旧坚硬,浸泡30 min后才能感到有一些变化。
学生3:鱼刺在浸泡60 min后,确实变软,表面还出现了气泡,说明白醋与鱼刺发生了反应,产生了气体,但是反应很缓慢,即使经过60 min,鱼刺也并没有溶解消失。
学生实验:检验白醋的pH(结论:食醋的pH=3)。鱼骨的主要成分是碳酸钙,酸可以与碳酸盐反应生成二氧化碳,但是吞咽白醋,醋只是短暂地与鱼刺接触,因此这个说法是错误的。如果鱼刺卡到喉咙,那么需要尽快去医院由专业人士进行治疗。
(4) 皮蛋去涩醋显灵?
皮蛋是厨房中常见的一种食物,人们在制作凉拌皮蛋时,喜欢添加食醋,说可以去除皮蛋的苦涩,是真的吗?学生分别品尝未加食醋与添加食醋的皮蛋,发现未加食醋的皮蛋有苦涩感,添加了食醋的皮蛋更美味。
学生实验:检测皮蛋浸出液的酸碱性。向浸出液中滴加无色的酚酞试液,呈红色,溶液呈碱性。直接食用皮蛋会有苦涩感,因此给其添加酸性物质来中和碱性,就能使皮蛋的口感更加美味。
【设计意图】基于事实和证据辨析了4种食醋妙招的说法的真假,在证实与证伪的过程中,推理出酸的微观本质(H+的作用),进而重构酸的化学性质相关知识,能激发学生对真实世界问题的积极思考,实现深度学习,有效发展批判性思维、创新思维等高阶思维。
3.4 皮蛋的制作
播放视频:皮蛋的制作过程。皮蛋又名“松花蛋”,我国的皮蛋制作历史悠久,其制作方法来源于一个传说:古时江苏一位茶馆老板随手将泡过的茶叶倒入炉灰中,恰巧养的鸭子喜欢在炉灰里下蛋。他在清理炉灰时发现了鸭蛋,于是剥开蛋壳,发现蛋壳里发黑的蛋清晶莹剔透,还有一股香味,这就是最初皮蛋的由来
[2]。
展示资料卡片:图2为皮蛋粉的产品信息。笔者引导学生思考并书写配料混合过程中发生的化学反应:
CaO+H2O=Ca(OH)2;
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH;
Ca(OH)2+K2CO3=CaCO3↓+2KOH。
产品信息
产品名称:无铅工艺松花皮蛋粉
产品规格:约140 g/包
产品成分:石灰、食用碱、草木灰、食盐
保质期:1~3年
储存方式:阴凉干燥处存放
操作方法:用热水加热茶包泡出茶水,将130 g茶水倒入140 g皮蛋粉中搅拌成浆(注意最好使用玻璃碗或瓷碗);静置1 h后,佩戴手套把蛋的四周均匀裹上皮蛋粉浆;然后,用保鲜膜扎紧皮蛋,放置1个月即可。
图2 皮蛋粉的产品信息
皮蛋的传统制作主要是利用碱性物质(氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾)渗入蛋壳内,使蛋白质变性,分子结构解体,最后使蛋白形成胶凝状(凝固)
[3]。思考:①为什么皮蛋粉加水后,要放置1~2 h后再裹蛋浆?②为什么要避免接触皮肤?③为什么要密封30 d?
学生回答:①生石灰与水反应放出大量的热;②反应产生的氢氧化钠、氢氧化钙均具有腐蚀性,所以需要佩戴手套;③密封是因为氢氧化钠置于空气中会与二氧化碳反应变质。
思考:食用皮蛋对身体有无害处?展示资料卡片:西华大学的马力教授把分离出来的松花用盐酸溶解,用火焰离子测定仪分析,发现镁离子占松花晶体的40.3%,而其他离子含量非常低,例如排第二的钙离子含量只有0.15%。镁离子主要存在于蛋壳和蛋黄之中,与渗进来的氢氧根离子反应生成氢氧化镁,也就是“松花”。
学生回答:胃酸的主要成分是HCl,可以与氢氧化镁反应,成为可溶性的镁离子。
教师补充:镁是人体必需的矿物质,是多种酶的激活剂。人体需要它来调节细胞内钾、钠分布,维持骨骼生长和神经肌肉兴奋性等。所以,松花蛋里的松花可看、可吃。
【设计意图】学习我国传统食物松花蛋的来源,强化文化认同感,通过皮蛋的品尝和制作工艺的分析,复习酸和碱的化学性质,增强信息处理能力与知识迁移能力;通过对“松花”形成过程的认识,深度学习碱的微观本质特征(OH-的作用),培育“宏微辨析”的学科核心素养,形成结构决定性质、性质决定用途的化学观念。
4 教学反思
化学教学的意义,在于培养学生严谨而理性的科学思维,引导他们崇尚真理、树立绿色发展的意识,并使其具备科学、全面的价值判断能力。在现实生活中,许多情境都蕴含化学知识,可以作为教学的情境素材,但这些情境中的知识往往不成体系,需要教师去繁化简,从中提炼出与学科主题相关的问题,供学生进行学习与探究,并在问题解决中强化对理论知识的迁移应用技能。
深圳市盐田区教育科学规划2025年度重大资助课题“基于真实情境的中学化学跨学科主题课程设计与开发研究”(YTZDA-2026003)