基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)-沉淀溶解平衡

基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)——沉淀溶解平衡【摘要】2017年《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“真實(shí)、具體的問(wèn)題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)?！俺恋砣芙馄胶狻笔歉咧谢瘜W(xué)選修四化學(xué)反應(yīng)原理部分的核心內(nèi)容之一，是高二學(xué)生應(yīng)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容對(duì)于學(xué)生更好的建構(gòu)平衡理論模型，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)有重要作用。1.教學(xué)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)溶解平衡，能描述沉淀溶解平衡的建立過(guò)程。能進(jìn)行小組合作和實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)，理解沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。2.評(píng)價(jià)目標(biāo)：通過(guò)運(yùn)用控制變量設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的探究實(shí)驗(yàn)，體會(huì)沉淀溶解平衡移動(dòng)的建立過(guò)程，樹(shù)立尊重事實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)科學(xué)的探究精神和社會(huì)責(zé)任感。3.教學(xué)重點(diǎn)：沉淀溶解平衡的建立及影響平衡的因素。教學(xué)難點(diǎn)：運(yùn)用沉淀溶解平衡解決實(shí)際工業(yè)問(wèn)題。4.教學(xué)環(huán)節(jié)【教學(xué)環(huán)節(jié)一】創(chuàng)設(shè)生活情境，引入課題——溫故知新【教師】希沃授課助手屏幕鏡像，投影實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)探究：向飽和氯化鈉的溶液中滴加幾滴濃鹽酸現(xiàn)象：燒杯底部析出白色的NaCl晶體

【設(shè)計(jì)意圖】溫故知新，通過(guò)直觀地實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明易溶物質(zhì)在溶液中存在“溶解——沉淀”平衡?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)二】提出問(wèn)題，科學(xué)探究——AgCl沉淀溶解平衡的建立【教師】提出問(wèn)題——觀察下面兩個(gè)表格中AgCl的溶解度并思考：1.你對(duì)AgCl的溶解性中的“不溶”如何理解？絕對(duì)不溶的物質(zhì)存在嗎？2.AgNO3和NaCl反應(yīng)后的溶液是AgCl的溶液。（填“飽和”或“不飽和”）3.等物質(zhì)的量的AgNO3和NaCl反應(yīng)后的溶液中存在哪些離子？【學(xué)生1】絕對(duì)不溶的物質(zhì)是不存在的，AgCl中的不溶是說(shuō)它在水中很??；【學(xué)生2】AgNO3和NaCl反應(yīng)后的溶液是AgCl的飽和溶液；【學(xué)生3】等物質(zhì)的量的AgNO3和NaCl反應(yīng)后的溶液中存在Na+、【學(xué)生4】等物質(zhì)的量的AgNO3和NaCl反應(yīng)后的溶液中存在Na+、NO3-，還有Ag+、Cl-【教師】如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的猜想？實(shí)驗(yàn)用品：AgNO3溶液，NaCl溶液，較濃的鹽酸，較濃的Na2S溶液（已知：AgCl（白色）溶解度（20℃）：1.5×10-4gAg2S（黑色）溶解度（20℃）：1.3×10-16g溶解度小的固體更容易生成）【教師】資料卡片：離心機(jī)：實(shí)物投影：演示AgNO3和過(guò)量NaCl溶液反應(yīng)生成AgCl的實(shí)驗(yàn)，并用離心機(jī)離心后取上層清液，加入Na2S溶液，產(chǎn)生黑色沉淀，驗(yàn)證AgCl固體析出的溶液中存在Ag+?！窘處煛刻釂?wèn)：通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明什么問(wèn)題？【學(xué)生】生成難溶電解質(zhì)的離子反應(yīng)不能進(jìn)行到底?！驹O(shè)計(jì)意圖】利用課本提供的信息，通過(guò)三個(gè)逐層深入的問(wèn)題引發(fā)激發(fā)認(rèn)知

沖突，引發(fā)學(xué)生對(duì)于難溶電解質(zhì)溶解程度的探究；通過(guò)設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生

逐級(jí)深入分析，從而突破本堂課的教學(xué)難點(diǎn)之一——證明沉淀溶解平衡的確存在?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)三】創(chuàng)設(shè)情境，探索新知——沉淀溶解平衡的移動(dòng)、沉淀的生成與轉(zhuǎn)化【教師】新聞回放：某印染廠用氫氧化鎂處理含Cu2+的酸性污水，使其符合國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)資料：Mg(OH)2，難溶于水的白色固體，20℃在水中溶解度為9.0×10－4g。Mg(OH)2為具有高活性吸附性能和極強(qiáng)緩沖性能（pH最高不超過(guò)10）的第三種堿。被譽(yù)為“綠色安全的水處理劑”?！舅伎?】氫氧化鎂為什么可以作為印染廠的酸性水處理劑？

【思考2】為什么氫氧化鎂處理后的廢水成弱堿性，pH保持10？已知25℃氫氧化鎂溶度積Ksp＝1.8×10－11?！緦W(xué)生】氫氧化鎂的溶度積的表達(dá)式Ksp[Mg(OH)2]=C(Mg2+)?C2(OH-)。代入處理后的鎂離子濃度，算出氫氧根離子濃度為1.0×10－4mol/L，由此算出氫離子濃度，計(jì)算出溶液的pH為10?！舅伎?】氫氧化鎂能處理酸性廢水，為什么Mg(OH)2能處理廢水中的Cu2+【教師】對(duì)比氫氧化銅和氫氧化鎂的溶度積，氫氧化銅更小，說(shuō)明他的溶解度更小，從沉淀溶解平衡移動(dòng)角度進(jìn)行分析，氫氧化鎂溶解產(chǎn)生氫氧根，與銅離子結(jié)合生成氫氧化銅，使溶液中銅離子濃度減少?！舅伎?】還有什么方法可以處理廢水中的銅離子？【教師】想除去銅離子，考慮將其生成沉淀，除了氫氧化銅以外，硫化銅也是溶度積很小的黑色沉淀，可以選擇生成硫化物而使銅離子沉淀。FeS為難溶于水的黑色固體，KspFeS＝6.3×10－18，KspCuS＝6.3×10－36沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)FeS+Cu2+==CuS+Fe2+的平衡常數(shù)很大，反應(yīng)正向進(jìn)行程度大。同時(shí)，計(jì)算出廢水中C(Cu2+)約為0.8×10－18mol/L，符合國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)?！舅伎?】難溶性硫化物很多，為什么一般選擇硫化亞鐵？【教師】硫化物除堿金屬和堿土金屬硫化物外，大多數(shù)為難溶電解質(zhì)，且溶解度很小，因此在選擇沉淀劑時(shí)，常用氫氧化鎂和硫化物，且實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中需要綜合考慮原料的溶解度、價(jià)格、產(chǎn)率以及對(duì)環(huán)境是否造成再污染等問(wèn)題?！驹O(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)設(shè)情境探索新知，傳遞變化觀念與平衡思想，探究沉淀溶解平衡的移動(dòng)，沉淀的生成與轉(zhuǎn)化?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)四】學(xué)以致用——利用沉淀溶解平衡理論解決實(shí)際問(wèn)題。【學(xué)以致用】牙齒表面覆蓋的牙釉質(zhì)起著保護(hù)牙齒的作用，其主要成分為羥基磷酸鈣[Ca5(PO4)3OH]。在牙齒表面存在著如下平衡：Ca5(PO4)3OH(s)==5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-下列活動(dòng)對(duì)牙齒會(huì)產(chǎn)生什么影響？A．多吃糖（糖發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生H+）B.多補(bǔ)鈣C.長(zhǎng)期飲用碳酸飲料

D.使用含氟牙膏【設(shè)計(jì)意圖】運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)和社會(huì)責(zé)任意識(shí)，學(xué)以致用?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)五】總結(jié)提升【小組討論】某廢水含有0.01mol/LCu2+和0.01mol/LFe3+，為將廢水中的金屬充分回收利用，需要將銅和鐵分別沉淀，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)將廢水中的銅和鐵分離？（當(dāng)溶液中離子濃度小于1.0×10-5mol/L時(shí)，認(rèn)為其沉淀完全）。已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20【學(xué)生活動(dòng)】利用本堂課所學(xué)知識(shí)，查閱資料，對(duì)比氫氧化鎂和硫化亞鐵處理含重金屬離子廢水的優(yōu)缺點(diǎn)，并試圖尋找新的重金屬離子處理劑，撰寫(xiě)調(diào)查報(bào)告。5.教學(xué)反思依據(jù)新課程教學(xué)理念，結(jié)合化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)生的認(rèn)知水平、運(yùn)用情境