徐堅

初中化學的項目化學習是當下化學教學的典型方法之一。根據(jù)課標，挖掘實際生產(chǎn)生活中與教學內(nèi)容高度契合的項目情境，是初中化學項目化教學的首要任務。筆者發(fā)現(xiàn)關于廚房中鹽的項目式學習的研究不在少數(shù)，但是與現(xiàn)代廚房里洗碗機相關的場景研究并不多。本文以常見生活電器洗碗機中專用鹽的探究為項目化學習主題，依托洗碗鹽的成分探究、工作原理、制備方法這條項目任務探究的主線，復習了離子檢驗、水的凈化、鹽的性質等知識，培養(yǎng)了學生的化學表征能力、實驗探究能力、信息處理加工能力、應用及創(chuàng)能力等化學學科關鍵能力。

一、項目化學習任務的提出

洗碗機在使用過程中需要添加專用鹽——軟水鹽，否則就會在長期使用的過程中形成水垢以至破壞凈水樹脂膜，縮短電器的使用壽命，因此機器說明書要求首次使用必須添加洗碗鹽。根據(jù)成分表發(fā)現(xiàn)洗碗鹽的成分是常見的氯化鈉，不禁思考如用食鹽替代是否可行，尋求答案發(fā)現(xiàn)是否定的。這些注意事項引起了筆者的興趣，經(jīng)過仔細搜索資料查詢，發(fā)現(xiàn)洗碗機里含有軟化水質的凈水樹脂膜，它是用來軟化水質防止管道阻塞老化的，添加專用鹽可以軟化水，這顯然與“水的凈化”中硬水軟化的知識密切相關；其次，專用鹽不同于食鹽，它是高純度的氯化鈉，那么提取高純度氯化鈉就契合了“粗鹽提純”“除雜”等教學內(nèi)容，再制訂提純方案，實施提純的實驗操作，制備得到屬于自己的洗碗鹽，最終形成較為完整的項目化學習流程。

二、項目任務的實施

1.項目學習實施流程

本課例主要分為三個項目情境的學習（圖1）：洗碗機專用鹽成分探究分析、專用鹽在洗碗機里的工作原理、專用鹽的制取。情境一： 專用鹽成分探究分析——資料顯示成分為高純氯化鈉，由氯化鈉的用途及如何證明固體粉末是氯化鈉這兩個問題的引出，復習相關知識點和離子的檢驗操作，引導學生分析問題、歸納知識、實驗探究，鍛煉學生的化學表征能力和實驗探究能力；情境二：通過對洗碗鹽工作原理的探索，復習軟水、硬水的檢驗和轉化，同時感受化學材料對人類生產(chǎn)生活帶來的便利，體會化學的魅力，提高學生信息獲取加工和信息處理能力；情境三：制備洗碗鹽，通過從粗鹽中提取高純度氯化鈉的項目任務復習過濾、離子共存、除雜等相關知識，再制訂實驗方案進行實踐操作，鍛煉學生實驗探究和應用創(chuàng)新能力。

2.教學過程

（1）洗碗機專用鹽的成分探究

【情境導入】 （播放場景視頻）科學技術的發(fā)展為我們的生活帶來了很多便利，日常生活中部分家務活已然被機器替代，比如洗碗機。家用洗碗機在使用中除了需要洗滌劑，還需要添加一款被稱為洗碗鹽的物質。洗碗鹽相比于普通食用鹽看上去有所不同，它的成分是什么，作用又是什么呢？我們是否能利用所學知識制得洗碗鹽？讓我們帶著這些問題開始今天的探究。

【師】 大家看一下老師手里這袋剛從超市買來的洗碗鹽，它的成分表 “精制鹽”，老師上網(wǎng)查詢了一下，洗碗鹽也叫“軟水鹽”，成分為99.5%以上的氯化鈉，這顯然是純度很高的氯化鈉，相比普通食鹽純度要高很多。那我們?nèi)绾未_定這袋洗碗鹽就是氯化鈉呢？請大家通過實驗驗證。其中，鈉離子的檢驗由老師來演示完成，其他離子請大家來確定。

【生】為了確定氯離子，我們?nèi)尤芙?，然后滴加硝酸酸化的硝酸銀來確定。

【教師演示實驗】鈉離子的焰色反應（圖2）。取樣溶解，用潔凈的鉑絲蘸取并于酒精燈外焰灼燒，進行焰色反應，大家看到什么現(xiàn)象？說明什么問題？

【生】酒精燈火焰變黃色，說明溶液中含鈉離子。

【學生分組實驗1】取樣溶解，滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液。

【師】大家實驗完成了沒有？請同學們闡述你們的方案和實驗現(xiàn)象及結論。

【生】樣品溶液中滴加硝酸酸化的硝酸銀后出現(xiàn)白色沉淀，說明樣品中含有氯離子。

【師】不錯，我們通過實驗證明了洗碗鹽的成分含有氯化鈉，有理有據(jù)。

（2）洗碗鹽（軟水鹽）工作原理的探究

【師】既然這個洗碗鹽又被稱為軟水鹽，大家猜測一下它在洗碗機中的作用是什么。

【生】將硬水軟化。

【師】說得很好，理論聯(lián)系實際。那么大家能回憶一下，我們之前學習水的凈化時提到的硬水軟化的方法有哪些嗎？怎么檢驗家里的自來水是硬水海水軟水？

【生】生活中可以煮沸，實驗室或工業(yè)上可以蒸餾。在家里可以用肥皂水來檢驗水的硬度。

【師】很好，其實工業(yè)上還有一種方法，利用特殊的離子交換膜去除水中的鈣鎂離子。你覺得洗碗機更可能利用哪一種軟化水的技術？

【生】應該是煮沸法/蒸餾法/離子交換法。

【師】請大家來看一下投影上的離子交換膜相關技術資料（圖3）。看完后你對洗碗鹽有什么想法？

【生】洗碗鹽利用離子交換法來降低水的硬度！

【師】不錯，其實在洗碗機里面就有這樣一種離子交換膜，它將進入機器中水里面的鈣鎂離子吸附于其表面，這樣進入機器內(nèi)部的水就是軟水了。然后等排出廢水前通過注入鹽水，利用鈉離子將膜里面的鈣鎂離子交換出來以廢水形式排出，從而實現(xiàn)了離子交換膜的再生利用。化學材料的進展和化學家的智慧真是令人贊嘆。

（3）洗碗機專用鹽的制備

【師】既然洗碗鹽的成分和食鹽相當，那洗碗鹽是不是智商稅？家里能否用直接用食鹽替代洗碗鹽呢？我們通過機器使用說明和資料搜索發(fā)現(xiàn)，不能用食鹽替代洗碗鹽，否則會損壞離子交換膜。那么我們能否通過粗鹽來制得洗碗鹽呢？已知粗鹽里有泥沙及一些可溶性雜質（主要含鈣離子、鎂離子、硫酸根離子等），如何除去這些雜質得到較純凈的氯化鈉？請大家討論方案并分享這些方法是利用了鹽的哪些化學性質。

【生】泥沙可直接過濾除去；鈣離子、鎂離子、硫酸根可分別利用碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鋇除去。

【師】為確保除盡雜質加入的試劑應該少量還是過量？

【生】過量。

【師】過量就引入新雜質了，用什么試劑可以解決？試劑是隨便加入嗎？如何確定試劑滴加的順序呢？這些反應分別涉及了鹽的哪些性質？請大家再深入討論一下，并繪制思維導圖，然后分享你們的方案。

【生】為了盡可能簡便地除去過量的物質，應該倒數(shù)第二步加入碳酸鈉充分反應后過濾，那樣可以除去鈣離子和過量的鋇離子，最后一步加入過量的鹽酸可除去上一步過量的碳酸鈉，然后對剩余溶液蒸發(fā)結晶，氯化氫即可揮發(fā)。這些反應分別涉及了鹽和鹽、鹽和堿、鹽和酸的反應等化學性質。

【師】大家說得很全面，那么下面請大家按照剛剛我們討論的步驟（圖4）來制備屬于自己的洗碗鹽吧！

【學生分組實驗2】取樣溶解，過濾濾去不溶性泥沙。然后在濾液中加入稍過量的氯化鋇、氫氧化鈉充分反應，再加入過量碳酸鈉充分反應后過濾，濾液中加入過量稀鹽酸，充分反應后對溶液蒸發(fā)結晶，轉移固體。

【產(chǎn)品展示】請學生將制得的精鹽裝袋每人一小袋打包，并用標簽寫上自己的名字“××牌洗碗鹽”。

三、項目評價與教學反思

初中化學學習的項目化相比與過去的知識化、傳授化教學在學習過程中是情境化、實踐化的。在項目問題的提出中激發(fā)學生的求知欲、探索欲，讓學生想學、想動手，變被動學習為主動學習；在項目任務的實施過程中動腦思考、動眼觀察、動手設計和操作，將呆板的概念認知變成靈活的科學探究流程，在實踐活動中深化了學生的化學學科素養(yǎng)，提高了學生化學學科關鍵能力。學生在上完課之后發(fā)現(xiàn)，原來似遠似近的化學就在我們生產(chǎn)生活中，認識到化學知識看得見、摸得著、用途廣。

在本項目學習中筆者覺得項目實施的過程中還存在一些困難，比如：超范圍的高中知識的涉及要把握難度，恰當給出相關信息，簡化學生的認知壓力，讓學生能“跳一跳，摘桃子”；一些新型材料的解釋，因為學生知識儲備還不足所以也稍有難度，應該在課前讓學生搜索相關信息，提前熟悉；粗鹽提純精鹽過程中流程的設計和實驗操作過程綜合性較強，有的小組和學生操作還有難度，應合理規(guī)劃各個項目活動的時長，給學生留有充分的思考空間。這些細節(jié)需要在后續(xù)的項目化學習中繼續(xù)探索、優(yōu)化。

（作者單位：江蘇省蘇州市吳江經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)實驗初級中學）

責任編輯：王 燕

注：本文系江蘇省“十三五”重點資助課題“指向關鍵能力的初中化學創(chuàng)意課程研究”（立項編號：E-a/2020/05）階段研究成果。