六、典型教学案例
案例1 从原子结构理论发展的历程看挫折——否定之否定规律
1.知识点
原子结构理论的发展史。
2.思政目标
在本教学案例中，通过原子结构理论发展的历程让学生体会、正确认识和理解否定之否定规律，引导学生正确看待生活中的挫折和我国发展过程中遇到的阻碍，树立正确的人生观、价值观。
3.教学过程
在我们生活的物质世界中，物质的种类很多，不同的物质可能性质差别很大，比如同为金属的钠和金，钠一接触水就会发生剧烈反应，而金即使在浓酸中也不会发生反应。有的物质性质则类似，如钠和钾就具有相似的性质。要想从根本上弄清楚造成这些现象的原因，就必须了解物质的结构，而在物质结构理论的发展过程中，原子结构理论是基础。
师：今天我们开始进入微观世界，学习原子结构。首先我们来看一下原子结构发展史。“原子”一词来自于古希腊语，本义“不可分割”。最早的原子论是公元前5世纪德谟克利特提出来的，他认为世界万物都是由原子构成的，而原子是不可分割的，这一原子学说来自于抽象的哲学推理。我国战国时期的墨子认为物质是由最小的单元“端”组成的，这是人们对原子最原始的认识。1803年，道尔顿继承古希腊朴素原子论，结合牛顿微粒学说，提出道尔顿原子论，主要有三点内容，相信大家高中时期应该接触过，下面我们一起回顾一下：
尽管现在看来道尔顿原子论有它不足的地方，甚至错误的地方，但是在当时，道尔顿原子论推动了19世纪化学的迅速发展，揭示了一切化学现象的本质是原子运动，明确了化学的研究对象，对化学真正成为一门学科具有非常深远的重要意义。人们称道尔顿为近代化学之父。1897年物理学家汤姆森在研究阴极射线的时候发现电子，证明了原子可以分割为更小的微粒，颠覆了原子不可分割的观点。在实验的基础上，汤姆森提出了“葡萄干布丁”模型，他认为原子内正电荷均匀分布，电子散布在带正电荷的球内，这一模型又称枣糕模型。卢瑟福通过α粒子散射实验，于1911年提出了行星式原子结构模型。认为电子在原子核外沿着固定轨道绕核运动，就像行星绕着太阳运动一样。这一模型的提出是人类认识微观世界的重要里程碑。卢瑟福因此获得了诺贝尔化学奖。除了这一成就外，卢瑟福还培养了至少10位诺贝尔奖得主，还创造了粒子物理学的基本研究方法——撞击或者对撞。卢瑟福的行星式原子结构模型很快遇到了问题——与经典的物理学相矛盾，根据这一模型，电子绕原子核运动会引起电磁场的变化，辐射出电磁波，能量会不断降低，这样原子系统就会不稳定，但实际上原子是个稳定的系统，这是卢瑟福行星式原子结构模型无法解释的。
1913年，在卢瑟福行星式原子结构模型基础上，丹麦物理学家玻尔吸收了普朗克的量子论和爱因斯坦的光子学说的观点，结合氢原子光谱的经验规律，建立了电子分层排布模型，成功解释了氢原子光谱，但无法解释多电子原子的光谱。1926年，薛定谔建立了以概率波为特点的原子量子力学结构模型，又是对玻尔原子结构的辩证否定，该模型突破了利用经典牛顿力学揭示核外电子运动的局限，采用概率来描述电子在核外的运动状态，然而它又继承玻尔原子模型中原子轨道能级的概念。
师：我们刚刚一起了解了人类社会对原子认识的漫长历程，大家看原子结构的认识过程是不是很曲折？大家在这个认识过程中有什么发现？
生：（讨论新理论发现替代旧的理论……）。
师：这一历程是不断批判不足、继承先进、坚持不懈逐渐接近真知的过程。这也是基本科学理论发展的基本规律和特点。在这个过程中新的理论知识否定旧的理论，推动人们对原子结构的认识不断发展，然后再由更新的技术和理论来否定现有的理论，如此往复，推动化学学科的不断发展。这就是我们学过的辩证唯物主义三大定律之一。
生：否定之否定规律。
师：是的。大家有没有在做一件事情时，遇到一些困难，最终完成的经历？
生：（讨论……）。
师：很好，大家都有体会。否定之否定规律告诉我们，事物的发展不是一帆风顺的，同学们的学习生活也是一样，难免会遇到一些挫折，我们一方面要对光明的前途充满信心，不因暂时的困难、挫折而放弃；另一方面要对未来道路的曲折性有充分认识，做好克服各种困难的心理准备。我国目前在习近平总书记的领导下正在努力为实现中华民族的伟大复兴而奋斗，这一伟大梦想的实现也不是轻而易举的，我们既要坚定实现中华民族伟大复兴的信心，又要认识到这一伟大复兴是等不来、靠不来的，而是需要全国各族人民付出艰巨、艰苦的努力，克服各种困难、险阻而拼出来、干出来的。目前我们面临的新冠肺炎疫情就是我们前进道路上遇到的阻碍，但只要全国人民众志成城，我们一定能够取得胜利。同学们在学校里学习就是在不断武装自己，毕业后要肩负起实现中华民族伟大复兴的历史使命，为中国共产党的伟大事业贡献自己的一份力量。
4.学习资源
[英]J.R.柏廷顿：《化学简史》，胡作玄译，中国人民大学出版社2010年版。
案例2 滴定突跃——量变到质变
1.知识点
强碱滴定强酸（0.1000mol·L-1氢氧化钠滴定0.1000mol·L-1氯化氢）滴定过程中pH的变化。
2.思政目标
在本案例中，通过滴定突跃形象化展示量变到质变的过程，引领学生直观地认识、感受量变到质变的规律。通过联系自身实际，引导学生在学习、生活中正确认识和运用质量互变规律。引领学生认识近40年来我国社会发展质的飞跃，离不开中国共产党带领全国各族人民通过团结奋斗、扎扎实实的积累，激发学生对我国社会主义制度和中国共产党的认同感。
3.教学过程(https://www.daowen.com)
滴定分析是常量定量分析常用的手段，把滴定分析的整个过程剖析清楚，就可以知道要获得准确的定量结果，应如何选择合适的指示剂；要让滴定分析的结果在误差允许范围内，应如何控制这个滴定过程。要了解这个过程，其实就是要绘制滴定曲线，即加一点滴定剂对应计算一个pH，再加滴定剂，再计算pH，加入不同的滴定剂，得到不同的溶液pH。首先要了解滴定过程中pH的变化。
师：我们以0.1000mol·L-1氢氧化钠滴定20毫升0.1000mol·L-1氯化氢为例来学习强酸滴定强碱的过程，首先我们来看看滴定过程中pH的变化。为了研究问题的方便，我们把整个过程分为四步：第一步，盐酸和指示剂加在锥形瓶中，氢氧化钠在滴定管中，架在滴定管架上；第二步是指化学计量点之前；第三步是指化学计量点；第四步是指化学计量点之后。下面以这四步四个类型来看pH的计算。首先来看第一步，即滴定剂还没有加入的时候，要计算此时溶液的pH，按什么来计算？
生：0.1000mol·L-1 氯化氢
师：那pH如何计算呢？
生1：用强酸pH计算公式可以得到：
CH+=Ca=0.10000mol·L-1，此时pH为1.00。
师：好的，开始滴定，在化学计量点之前，就是第二步，假设加入氢氧化钠
Vb=18mL时，此时溶液pH由谁来决定？
生2：氢氧化钠体积小于氯化氢体积，体系呈酸性，pH体系的pH要根据剩余的氯化氢来计算。
师：是的，此时碱不够，就由多余的盐酸来定。当氢氧化钠加入体积为18毫升时，此溶液中剩余的氯化氢溶液浓度为：
pH=2.28
继续滴定，接近化学计量点，计量点前0.1％，即加入氢氧化钠体积为19.98毫升时，计算方法与加入18毫升时相同，计算公式及过程请看PPT，此时pH=4.30。继续滴定到达化学计量点即第三步，此时pH如何计算？
生3：氢氧化钠和氯化氢完全反应，此时，pH=7.00。
师：继续滴加氢氧化钠，加到20.02毫升，计量点后0.1％，此时溶液pH由谁来定？
生4：由氢氧化钠来定，因为此时氢氧化钠过量，由多的氢氧化钠来定。
师：是的，现在到了前面所说的第四步，此时体系中氢氧化钠过量，pH的计算要根据过量的氢氧化钠来计算：
此时pH=9.70。这里要注意随着氢氧化钠的不断加入，要计算氢离子的浓度时，一定要注意溶液体积发生的变化。
师：用上述方法可逐一计算滴定过程中溶液的pH。以加入氢氧化钠体积为横坐标，体系pH为纵坐标，可以得到滴定曲线，如图所示，从图中我们能得到什么规律？
生5：可以看出，刚开始滴加滴定剂时，溶液的pH缓慢增加，然后突然迅速增加，由酸性变成碱性。接着滴加滴定剂，溶液的pH变化又变缓慢。
师：非常好！从滴定曲线可以看出，随着滴定剂的加入，刚开始，溶液的pH变化非常小，特别是滴定剂百分数在90％之前，滴定曲线非常平缓。但一旦滴定百分数到了99.9％，即氢氧化钠体积为19.98毫升时，溶液的pH变化就非常快，有多快呢？从氢氧化钠体积19.98毫升到20.02毫升，体积变化0.04毫升，我们知道一滴溶液是0.05毫升，0.04毫升这不到一滴的滴定剂的加入量，让溶液中的氢离子浓度变化多少个数量级呢？溶液pH由4.30变到9.70，变化了5个pH单位，对应的氢离子浓度变化了105。此时溶液迅速由酸性变成碱性，发生质变，这一急剧变化即滴定曲线上的滴定突跃。说明量变达到一定程度必然引起质变。大家在生活中有没有量变到质变的经历？
生6：我喜欢看日剧，看了一年左右我会说很多日语了。
……
师：大家说得很好！大家在大学期间学习，稳扎稳打地学好专业知识，就是在进行量的积累，这样通过一点一滴、持之以恒，日积月累到一定程度，才能使自己“质变”成社会主义现代化建设所需要的人才。近40年来我国社会发展质的飞跃，也正是中国共产党带领全国各族人民通过团结奋斗、扎扎实实的积累实现的。