制作蓝色固体酒精基于项目式学习的初中化学复习课

刘瑶 李德前

摘要：在初三总复习时学生已经具备了一定的化学知识、实验技能和探究能力，可以采用项目式学习进行复习。很多学生见过固体酒精，但并不知道那是什么，可以此激发学生的探究兴趣，开展关于制作固体酒精的项目式学习。通过制作蓝色固体酒精，复习巩固相关基础知识和基本技能，学会定量分析问题，形成元素观、转化观、守恒观等学科观念。关键词：项目式学习;初中化学复习;制作固体酒精;教学案例

文章编号：1008-0546（2021）05-0091-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.05.023

英国教育家怀特海在《教育的目的》一书中提出：教育只有一个主题，那就是各呈其貌的生活。《义务教育化学课程标准（2011年版）》课程基本理念之一是“注意从学生已有的经验出发，让他们在熟悉的生活情景和社会实践中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切联系，逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题⑴。”如何让生活走入化学课堂，让学生用所学的知识解决真实的生活问题？项目式学习是一条比较有效的途径。

项目式学习是指学生通过参与项目活动来解决问题，在建构自己的知识体系的同时将知识运用到实际中去⑵。传统的学习方式虽然也立足于解决实际问题，但主要是学生讲述如何去做，而没有真正地去实践。项目式学习要以真实并且符合学生知识水平的的问题为背景，学生围绕这一问题，在教师的指导下， 小组合作，通过查阅资料、设计方案、进行实验、交流讨论等环节最终解决问题，获得项目成果。在初三总复习时学生已经具备了一定的化学知识、实验技能和探究能力，可以采用项目式学习进行复习。学生在参与项目的过程中，能提升对知识的理解和综合运用能力，培养自主学习能力、合作能力、创新能力以及批判性思维，融合发展化学学科核心素养。

一、项目主题确立

生活中与化学有关的问题不胜枚举，但由于初中化学知识水平的限制，适合学生探究解决的问题并不多。这就需要教师在平时的教学中，要善于挖掘生活资源，从中筛选、提炼、整合出适合初中化学课堂的内容。

固体酒精有方便运输、燃烧时无刺激性气味等优点，是现在餐饮行业中常用的燃料，很多学生见过，但他们并不知道那种能点燃的固体是什么。学生有关于固体酒精的生活经验，同时还存在疑惑，可以此激发学生的探究兴趣，开展关于制作固体酒精的项目式学习。制作固体酒精的方法不一，固化剂的选择也不同，常用的固化剂有硬脂酸钠、醋酸钙、硝化纤维等， 郝舊、李德前提出了一种新方法，即用油脂和氢氧化钠为原料生成固化剂硬脂酸钠⑶，笔者结合初中化学知识选择用醋酸钙作为固化剂。工业生产的固体酒精因加入了着色染料而有不同的颜色，笔者选用的“染料”是紫甘蓝汁，利用醋酸钙溶液显弱碱性能使紫甘蓝汁变蓝的原理，制作蓝色固体酒精。

“制作蓝色固体酒精”项目式学习涵盖的核心知识有：盐的定义及生成方法、化学方程式的计算、溶液的配制、溶解度及溶解度曲线、影响物质溶解性的因素、溶液的酸碱性等。用到的基本操作有：托盘天平的使用、量筒的使用、过滤、蒸发结晶、溶解等。该项目用到的知识和技能涉及到多个章节，适合学生在进行中考总复习时实施，通过复习，巩固相关基础知识和基本技能，强化定量分析问题的思维，形成元素观、转化观、守恒观等学科观念。

二、项目规划方案

项目式学习包含内容多，需要时间长，制定好方案是顺利实施的重要保障。规划项目时，活动开展和任务安排要充分关注学生的学习基础、认知发展和学习障碍，做到过程指导有的放矢⑷。本次项目式学习的规划方案由教师事先起草好预案，课上学生交流讨

论，师生共同优化方案，如图1所示。实施过程以学生小组合作形式展开，确定方案后进行分组，每组6人， 由小组长给组员分配任务，人人参与。项目需要两课时完成，第一课时优化方案和制取醋酸钙，第二课时配制醋酸钙的饱和溶液、制作蓝色固体酒精和交流与评价。

三、项目实施过程

1.制取醋酸钙

[情境]展示生活中固体酒精的图片，固体酒精在餐饮行业中应用广泛，携带方便、燃烧污染少、比液体酒精安全性高。固体酒精的成分是什么？

[学生]根据课前查阅的资料进行交流，固体酒精不是固态酒精。制作方法有多种，有的用酒精、硬脂酸和氢氧化钠制作，有的用酒精和醋酸钙制作。

[教师]根据初中化学所学的知识，我们选择用酒精和醋酸钙制作固体酒精。首先要制取醋酸钙，醋酸钙的化学式为，含有醋酸根和钙离子， 它属于酸碱盐中的哪一类物質？

[学生]复习酸碱盐的概念，判断醋酸钙属于盐。

[教师]哪两种物质反应可以生成醋酸钙？

[学生]回忆酸与碱、碳酸盐、金属氧化物反应能生成盐，提出可以用醋酸与氢氧化钙、碳酸钙或氧化钙反应生成醋酸钙，书写三个反应的化学方程式（教师告知学生醋酸的化学式为

[教师]根据化学方程式思考，从反应现象的角度看，哪一种方法更好？

[学生]醋酸和碳酸钙反应有气泡产生，现象明显，便于判断反应是否结束。

[教师]制取15.8g醋酸钙，至少需要醋酸和碳酸钙的质量分别是多少？

[学生]根据化学方程式计算，得出醋酸和碳酸钙的质量，如图2所示。

[教师]实验中用的是溶质质量分数为20%的醋酸溶液，如何用冰醋酸（密度为1.050g/mL）和蒸馏水配制该浓度的醋酸溶液？

[学生]复习配制溶液的步骤，并进行计算，得出

冰醋酸和蒸馏水的体积，如图3所示。

解：

[学生实验]小组合作，用量筒量取H.4mL冰醋酸和48mL蒸璃水（注意量筒规格的选择、正确的读数方法），倒入烧杯中用玻璃棒搅拌混合均匀，配制得溶质质量分数为20%的醋酸溶液。用托盘天平称量10g 碳酸钙倒入450mL的烧杯中（由于反应产生气泡，会形成很多泡沫，为了防止泡沫外溢，需用大一些的烧杯），再将配制好的醋酸溶液倒入其中进行反应，用玻璃棒不断搅拌。

[教师]醋酸溶液和碳酸钙反应比较慢，留出一天的时间让反应充分进行。醋酸具有挥发性，且有刺激性气味，把烧杯放在通风处。

2.配制醋酸钙饱和溶液

[教师]请同学们观察上一节课做的醋酸和碳酸钙反应的实验，反应是否结束了？

[学生]观察到烧杯内仍有很少的气泡缓慢地放出，反应还未完全结束。

[教师]该反应比较缓慢，完全结束还需一段时间。现在烧杯中生成的醋酸钙够本实验用的了，我们可以进行下一步。如何从溶液中获得醋酸钙固体？

[学生]观察到烧杯内由于碳酸钙未反应完，液体是浑浊的，应该先过滤再蒸发结晶。

[教师]引导学生复习过滤和蒸发所用的仪器、操作要点、玻璃棒的作用等，强调蒸发时防止温度过高， 要间歇加热。

[学生实验]小组合作，过滤浑浊的液体，得到澄清的醋酸钙溶液，再蒸发结晶，得到醋酸钙固体（有的小组先过滤一部分液体进行蒸发，再过滤剩余部分， 过滤和蒸发同时进行，可以节省时间）。

[教师]用温度计测得现在的温度大概是3（rc，如何配制30龙时醋酸钙的饱和溶液？

[学生]需要查阅30T时醋酸钙的溶解度。

[教师]展示不同温度下醋酸钙的溶解度，如表1。

[教师]用酒精浸泡紫甘蓝可以获得其中的花青素，因为花青素易溶于酒精，同学们查阅资料可知醋酸钙难溶于酒精，这说明影响物质溶解性的因素是什么？

[学生]溶质的性质。

[教师]醋酸钙难溶于酒精，却易溶于水，这说明影响物质溶解性的因素是什么？

[学生]溶剂的性质。

[教师]同学们将紫甘蓝的叶子撕成碎片放入烧杯中，再倒入40mL酒精。

[学生实验]小组合作，按照要求用酒精浸泡紫甘蓝叶子，用玻璃棒搅拌一会，溶液变成紫色。

[教师]请同学们取25mL醋酸钙的饱和溶液，将浸泡过紫甘蓝的酒精缓缓倒入其中，观察现象。

[学生实验]小组合作，按照要求操作，观察到有蓝色的凝胶慢慢出现（如图4所示）;静置一会，烧杯中的溶液都变成了蓝色的凝胶，用药匙取出一小块（如图5所示）;放在石棉网上点燃（如图6所示），观察实验现象。

[学生]复习溶解度的概念，说出“30°C时，醋酸钙的溶解度为33.8g”的含义。

[教师]30℃时，25mL水中加入多少克醋酸钙能形成饱和溶液？

[学生]通过简单计算可知需要8.45g醋酸钙。

[教师]观察表1中的数据，醋酸钙溶解度有什么特点？

[学生]与大多数物质不同，醋酸钙的溶解度大体上随温度的升高而降低，且受温度影响不大。

[教师]所以我们选择蒸发结晶的方法使醋酸钙从溶液中析出。

[学生实验]小组合作，用托盘天平称量8.5g醋酸钙，倒入烧杯中，再用量筒量取25mL水倒入其中，用玻璃棒不断搅拌，至固体充分溶解。

3.制作蓝色固体酒精

[教师]我们用的“染料”是紫甘蓝，紫甘蓝中含有花青素，是一种酸碱指示剂，醋酸钙溶液显弱碱性，会使花青素变蓝。

[教师实验]取少量醋酸钙溶液，滴加紫甘蓝汁， 溶液变蓝。

4.交流与评价

[学生]小组之间互相展示制作好的固体酒精，发现有差异，有的小组固体酒精没有呈现蓝色，而是紫色的，交流讨论出现这种情况的原因，发现可能是溶液不显弱碱性导致的。

[教师]我们配制的醋酸钙溶液不显弱碱性，说明溶液中混有其他杂质。

[学生]制取的醋酸钙固体中残留一些醋酸，使得配制的醋酸钙溶液不显弱碱性，可以把固体放在通风处，等醋酸挥发完了再进行实验。

[教师]制作好的固体酒精应该如何保存？

[学生]酒精有挥发性，应该密封保存，要远离火源，放在阴凉之处。

[教师]一些厂家为了节约成本，用甲醇制作固体酒精，这样可行吗？

[学生]甲醇对人体有害，会使人中毒，不能用甲醇生产固体酒精。

[教师]现在同学们观察一下烧杯内的固体酒精， 发现有什么变化吗？

[学生]之前是凝胶状态，现在有些软化变形了。

[教师]用醋酸钙制作的固体酒精，容易软化变形，不易长时间保存，氫氧化钠和硬脂酸为固化剂性能比醋酸钙好，更适宜生产固体酒精⑸。硬脂酸和氢氧化钠的反应是高中化学学习的内容，学习完之后， 同学们就可以用硬脂酸和氢氧化钠制作出质感更好， 能长期保存的固体酒精了。

四、项目教学反思

1.合理设计药品用量，强化定量思维

本次项目式学习中药品的用量是笔者经过查阅资料、反复实验确定的，在确保项目成果的前提下，合理减少药品的用量，可以培养学生的节约意识。

在实验时，向25mL醋酸钙饱和溶液中倒入大约30mL的酒精，既能观察到明显的实验现象，形成固态凝胶的量又比较适宜。项目实施时的气温在30Y左右，根据该温度下醋酸钙的溶解度计算，25mL水中溶解8.45g醋酸钙可以达到饱和状态。由于在制取醋酸钙的过程中，考虑到化学反应的限度问题，以及过滤、蒸发等操作中醋酸钙会损失一部分，于是按照生成15.8g的醋酸钙来确定碳酸钙和醋酸的质量，最终能获得醋酸钙的质量大约在9g?10g之间，足够制取固体酒精的用量。配制溶质质量分数为20%的醋酸溶液来与碳酸钙反应，一是考虑到反应速率不能太慢，二是考虑到醋酸溶液中的水能把生成的醋酸钙完全溶解，并且形成比较浓的醋酸钙溶液，便于蒸发结晶。过滤未反应完的碳酸钙后，滤液中剩余的醋酸可以在蒸发时起到抑制醋酸钙水解的作用。

取材于生活的项目本身有一定的复杂性，尤其是涉及到定量问题，而课堂时间有限，教师在开发项目时要尽可能地简化项目，符合初三学生的认知水平， 突出复习主题，多方面考虑合理设计药品用量，让学生在探究的过程中感受定量思想在化学学习中的重要作用，强化定量思维。

2.关注课堂生成性问题，培养批判性思维

教师在开发项目时要熟悉用到的每一种物质的性质，充分预设可能出现在课堂中的问题，以便及时给学生答疑解惑。比如，有的小组在蒸发结晶时发现白色固体中掺杂少量的黑色固体，便质疑黑色固体是什么，学生能根据醋酸钙中含有碳元素推测黑色固体可能是碳;醋酸钙在温度较高时会发生炭化产生炭黑，应该是学生在蒸发时温度过高导致的。有的小组在向饱和醋酸钙溶液中倒入浸泡过紫甘蓝的酒精时， 发现产生的蓝色凝胶不如其他小组多，便寻找原因;经分析，可能的原因是醋酸钙溶液没有达到饱和状态，或者紫甘蓝在酒精中浸泡时间较长，水分也进入酒精中，把饱和醋酸钙溶液变得不饱和了。有的小组制得的是紫色的固体酒精，经交流也找到了原因。

项目式学习中出现的课堂生成性问题，是培养学生质疑精神和批判性思维的契机。教师要多关注学生提出的疑问，先引导学生结合所学知识进行分析、猜想，再告诉他们原因，如果解答不了，可以课后师生共同查阅资料，这也是教学相长的一种体现。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012：3

[2]黎加厚.新教育目标分类学概论[M].上海：上海教育出版社，2010：69

[3]郝蓿，李德前.“制备固体酒精”实验的新方法[J].化学教与学，2020（4）：96-97

[4]李俊红.化学实验复习课中运用项目式学习的实践与思

考以“测定维生素泡腾片中碳酸氢钠的含量”为例

[J].化学教与学，2020（4）：45-48，67

[5]崔彩花.固体酒精制备过程中影响因素分析[J].石化技术，2019（5）：49，65