“難溶電解質的溶解平衡”優質課教學設計案例賞析

◇ 北京 趙曉冉指導教師 王 春

“難溶電解質的溶解平衡”優質課教學設計案例賞析

◇ 北京 趙曉冉1指導教師 王 春2

1 教學背景分析

1.1 學習內容分析

本節課的主要任務是建立起電解質的沉淀溶解平衡模型,以及對溶解平衡的簡單應用.“難溶電解質的溶解平衡”屬于概念課,期望通過客觀事實以及學生已有的平衡理論,分析歸納總結,得出概念.學生通過已有知識揭示沉淀溶解平衡的本質并掌握概念的簡單應用.通過本節的學習,使學生對離子反應的本質有更深刻的理解.

1.2 學生情況分析

學生已經學習了化學平衡、電離平衡、水解平衡,并能利用勒夏特列原理解決平衡移動的相關問題,但是對難溶電解質的溶解平衡還沒有認識,本節課將借助實驗事實,通過分析、歸納、總結建立起沉淀溶解平衡概念.拓展溶度積的相關知識,使學生能從定量的角度分析沉淀轉移的本質,加深對離子反應本質的認識.

2 教學目標設計

2.1 知識與技能

1)建立電解質的溶解平衡模型,能初步運用沉淀溶解平衡原理分析、解決問題.2)深入理解離子反應的本質,掌握沉淀間轉化的規律.

2.2 過程與方法

1)通過數字化實驗直觀地認識難溶電解質的溶解性,建立難溶電解質的溶解平衡.

2)通過分析改變沉淀溶解平衡的條件,初步建立分析沉淀轉化問題的思維方法.

3)建立“理論分析—設計方案—實驗驗證—歸納總結”的化學學習模式.

2.3 情感態度與價值觀

通過數字化實驗建立沉淀溶解平衡模型,體驗手持技術在解決科學問題中的必要性;激發學生學習化學的興趣,體驗化學學科的自然科學價值.

3 教學重、難點

1)重點:電解質沉淀溶解平衡模型的建立.

2)難點:應用沉淀溶解平衡原理分析和解決實際問題.

4 教學過程設計

環節1 新課引入.

講解成語“水滴石穿”的寓意,引導學生從科學的角度分析“水滴石穿”是物理變化還是化學變化?(謎底待本節課后揭曉)

(設計意圖:通過成語“水滴石穿”蘊含的化學原理,引出新課,激發學生的學習興趣.)

環節2 建立易溶電解質的沉淀溶解平衡.

【復習回顧】回顧飽和溶液的相關知識,學生回答課前預留學案問題:1)什么是飽和溶液?2)如何判斷一瓶氯化鈉溶液是否為飽和溶液?(展示學生學案,指出不足,強調科學規范表述.)

【提出問題】氯化鈉飽和溶液中的氯化鈉晶體是否就不再溶解了?

【展示圖片】展示飽和溶液中晶體生長變化的圖片,圖1為飽和氯化鈉溶液與飽和重鉻酸鉀溶液中晶體的變化,晶體形狀發生改變,總質量不發生改變,這一現象說明了什么.

圖1

【學生分析】氯化鈉晶體不斷溶解,溶液中離子不斷形成晶體,達到平衡狀態,是可逆過程.

學生初始寫的不帶狀態,引導學生與氯化鈉電離方程式對比,糾正并強調物質狀態書寫的必要性.

【實驗1】向飽和食鹽水中滴加濃鹽酸,觀察實驗,描述現象,分析原理.

【學生回答】學生觀察實驗,描述現象,應用勒夏特列原理分析原因.

(設計意圖:通過實驗事實及已掌握的平衡理論分析得到氯化鈉的溶解平衡,拓展對飽和溶液的認知,建立起易溶電解質的溶解平衡.學生在書寫氯化鈉的沉淀溶解平衡方程式時,有時會忽略物質狀態的標注,通過分析電離與溶解平衡的區別,認識書寫物質狀態的必要性.)

環節3 建立難溶電解質的溶解平衡.

【引導過渡】易溶電解質飽和溶液存在溶解平衡,難溶電解質是否也存在溶解平衡?難溶電解質是否一點不溶?閱讀課本第61頁資料表3-4,能得到哪些信息?

【學生回答】物質溶解性不同,難溶物質也有一定的溶解度.

【講解】講解溶解度與溶解性的關系,學生找出表中的易溶、微溶、難溶物質.

【實驗2】利用數字化實驗測AgCl的電導率,與純水電導率對比,探究其溶解性.

【結論】難溶物質AgCl仍有一定的溶解性.

展示溶解平衡曲線,學生分析由此曲線可以得到哪些信息.

AgCl固體加入水中,部分溶解,經過一段時間后,達到飽和狀態,電導率的變化曲線如圖2所示.

圖2

引導學生分析AgCl沉淀溶解平衡建立的過程,書寫AgCl的沉淀溶解平衡方程式.

(設計意圖:學會知識的遷移運用,前面建立起易溶物質的沉淀溶解平衡,通過簡單的實驗,容易得出難溶電解質的沉淀溶解平衡.)

環節4 難溶電解質溶解平衡的移動及沉淀的轉移.

【提出問題】根據勒夏特列原理,分析如何使AgCl的溶解平衡發生移動,并設計實驗驗證.

【學生活動】討論設計實驗方案并展示:1)改變溫度.2)加水.3)加Ag＋或Cl－.

【實驗3】如何利用電導率傳感器驗證溫度、離子濃度對溶解平衡的影響.

資料:1)溶液的電導率與溶液的離子總濃度呈正比.2)相同離子濃度的溶液電導率隨溫度升高而增大.

【學生討論】引導分析原AgCl飽和溶液中的離子電導率隨溫度升高而變大,因此用AgCl飽和溶液的清液做對照實驗,如圖3所示.

圖3中展示的是先升高溫度,后降低溫度電導率的變化,分析AgCl的溶解是吸熱還是放熱.

【學生回答】吸熱過程.

圖3

【引導分析】試分析加入氯離子后AgCl沉淀溶解平衡的移動、溶液離子濃度的變化,如圖4為AgCl飽和溶液中加入氯化鈉固體濁液濁度的變化?

圖4

根據勒夏特列原理,增加了氯離子的濃度,平衡向AgCl析出的方向移動,因此濁度變大,氯離子的濃度變大,銀離子的濃度變小.

根據溶解度定義分析,一定溫度下,一定溶劑中溶解的溶質的量是一定的,此時加入氯化鈉固體,會有沉淀生成.此溫度下,一定溶劑中溶解的AgCl變少了,可見對于非單一溶質的溶液中,溶解度不能很好地描述物質在溶劑中的溶解能力.因此我們引入一個新的概念,溶度積Ksp.(介紹溶度積Ksp及表示的意義,引導學生分析濃度商Qc與Ksp的關系.)

【學生實驗】已知25℃時,3種銀鹽的溶度積常數(Ksp)如表1.

表1

根據已知信息設計實驗方案改變AgCl的沉淀溶解平衡.

實驗用品:物質的量濃度均為0.1mol·L－1的AgNO3、NaCl、KI、Na2S溶液.

學生先設計實驗方案,教師加以引導,根據提供的溶度積信息,要降低Ag＋的物質的量濃度,可使之生成更難溶的物質,得出沉淀轉移的規律,寫出離子轉化的過程,并用離子方程式表示.

【回扣開題】試分析“水滴石穿”的道理.

(設計意圖:鍛煉學生運用已有知識分析解決問題的能力,將平衡原理的知識運用到沉淀溶解平衡中.訓練其實驗設計能力,通過分組實驗探究認識沉淀轉移的本質,加深對離子反應本質的認識.通過實驗使學生體會分工合作、實驗探究的樂趣,提高實驗方案設計能力.建立起“理論分析—設計方案—實驗驗證—歸納總結”的化學學習模式.)

5 教學設計特色說明

本節課的關鍵創新點在于打破對難溶電解質沉淀溶解平衡的狹隘認識.沉淀溶解是存在于電解質中的常見現象,無論是難溶還是易溶.易溶電解質的沉淀溶解平衡也常遇到并應用于生產生活,比如重結晶,以及讓我們感到自豪的氯堿工業.通過學生已有平衡理論的知識,借助實驗事實分析歸納總結,建立易溶電解質的溶解平衡.對于生成沉淀的離子反應,學生較為熟悉,但對于沉淀的溶解平衡,學生目前沒有概念,通過數字化實驗測難溶電解質的電導率可以讓學生直觀地感受難溶電解質的溶解性,建立起難溶電解質的溶解平衡.通過勒夏特列原理分析如何改變難溶電解質的溶解平衡,學生分析并設計實驗驗證.根據學生已有知識容易分析溫度、濃度及加入同離子對平衡的影響.通過分析加入同離子分析離子濃度的改變,發現一定溫度下,溶劑不變,有溶質析出,溶解的電解質質量發生變化,對于多溶質的溶液,溶解度不能很好地描述在溶液中的溶解性,因此引出溶度積的概念.給出幾種物質的溶度積,學生設計實驗改變AgCl沉淀溶解平衡,從定量的角度分析沉淀的轉移.

1.北京景山學校遠洋分校2.北京教育學院 )