[教学设计]难溶电解质的溶解平衡

 

 

（一）指导思想与理论依据

 

理论研究的作用是发展认识和指导应用，体现科学本质和科学价值。电解质在溶液中的变化过程涉及的原理较多，只有揭示其过程的本质，掌握变化的规律，才能形成较好的研究方法和策略，学生才能基于一般原理，解决多样化的具体问题。本节课力图通过沉淀溶解平衡模型的形成，帮助学生从微观角度理解沉淀溶解平衡的动态过程。通过硬水软化和除水垢问题的探究，帮助学生深化对沉淀溶解平衡的理解，学习应用理论解决实际问题的方法。最终建立对复分解反应发生条件的新认识。

 

（二）教学背景分析

 

1．学情分析

 

学习者为北京市高中示范校学生，具有较好的知识基础和较高的学习能力。已经学习了复分解反应、化学平衡、弱电解质的电离平衡、水的电离平衡、盐类的水解平衡等相关知识，并具备应用其解决简单实际问题的能力。在本节中，学生将继续应用化学平衡的观点研究新的一类平衡——沉淀溶解平衡。此前，学生已学习了沉淀生成和溶解的初步知识，通过本节课的学习，完善学生对与沉淀相关的生成、溶解、转化过程的认识，深刻理解复分解反应的本质。

 

2．教材分析

 

本节是人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书《化学反应原理（选修）》第三章水溶液中的离子平衡中的第四节难溶电解质的溶解平衡，是本章的最后一部分，包括沉淀溶解平衡及沉淀溶解平衡的应用。难溶电解质在水中也会建立一种动态平衡，这种动态平衡和化学平衡、电离平衡一样合乎平衡的基本特征、满足平衡的变化基本规律。学生通过“沉淀溶解平衡”的学习，可以更全面的了解水溶液中离子平衡相关的理论，更为透彻地理解在溶液中发生离子反应的原理。

 

3．教学策略分析

 

（1）基于学生已有知识，形成概念、发展认识。

 

 ①通过AgCl转化为AgI 的实验，形成认知冲突，建立沉淀溶解平衡模型。

 

 ②在解决硬水软化及锅炉除水垢的实际问题中，巩固和应用沉淀溶解平衡相关知识。

 

 ③在沉淀溶解平衡建立、深化和应用的过程中，加深对复分解反应发生条件的理解。

 

（2）在系列实验活动中，体验研究方法。

 

 ①对比实验：AgCl转化为AgI、CaCO₃和CaSO₄溶解性、CaCO₃和CaSO₄加稀盐酸。

 

 ②实验探究：通过实验2、实验3、实验4系列实验探究，深化对沉淀溶解平衡的认识，体验科学研究的过程。

 

（3）学生活动设计

 

通过以系列实验为主线的探究活动，将沉淀溶解平衡建立、理解和应用形成问题串，由简单到复杂、由单一到综合，符合学生认知规律。 

 

【实验1】AgCl转化为AgI。引出问题，建立模型。 

 

【实验2】选择试剂沉淀Ca²⁺。进行实验、得出沉淀法除去杂质离子试剂选择的原则。 

 

【实验3】CaCO₃和CaSO₄溶解实验。加深对溶解过程平衡移动的认识，用实验引导学生发现问题、提出问题。

 

【实验4】如何除去CaSO₄的实验探究。以本节课所学知识为基础，提出假设、设计方案、 进行实验、得出结论。

 

在实验2、3、4中，将硬水软化、锅炉除水垢的实际问题转化为实验问题，形成问题串，将沉淀的生成、溶解、转化进行整合，引导学生逐步深入理解沉淀溶解平衡，并学习实验研究的方法，形成应用沉淀溶解平衡解决问题的能力。

 

4．教学重难点

 

 教学重点：难溶电解质溶解平衡模型的建立和应用

 

 教学难点：利用沉淀溶解平衡的原理解决实际问题

 

（三）教学目标设计

 

知识与技能

 

1．初步理解沉淀溶解平衡原理，能从宏观、微观、符号三个角度描述沉淀溶解平衡。

 

2．能初步运用难溶电解质的溶解平衡解释简单的实验现象。

 

3．能运用平衡移动原理解释复分解反应发生的条件。

 

过程与方法

 

1．在解决CaSO₄沉淀转化问题的过程中，体验科学探究的过程。

 

2．在CaCO₃、CaSO₄的生成、溶解、转化实验中，学习控制变量的方法。

 

情感态度与价值观

 

   通过沉淀溶解平衡原理在生产、生活中的应用，体验平衡理论对实践的指导作用，激发学习化学的热情。

 

 

（四）教学过程

教学流程示意图

 

 

教学环节	教 师 活 动	学 生 活 动	设计意图
环节1 引入	【引入】 在过量NaCl与AgNO3反应后的溶液中存在哪些阳离子？	思考：反应后溶液中存在哪些阳离子？ 预期回答： Na+、H＋、Ag＋或Na+、H＋	以学生熟知的反应提出问题，激发思考，引出新课。
环节2 建立和表达难溶电解质的溶解平衡	【指导实验】 指导学生完成实验及交流	【进行实验】取2mLNaCl溶液于试管中，滴加几滴AgNO3溶液，分成两份，然后向其中一支试管中滴加几滴KI溶液。观察、对比、记录实验现象。写出离子方程式。 【交流】实验现象	通过实验形成与学生原有认识的冲突，激发学生深入思考
	【引导讨论】结合所学知识对上述现象作出合理解释，在小组内交流。问题：AgI是如何生成的？Ag＋从何而来？ 【板书】 难溶电解质的溶解平衡 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡	【思考表达】 通过分析、讨论，初步形成难溶电解质存在溶解平衡的概念。	提出问题。确定研究对象——AgCl平衡系统。
	【引导讨论】指导学生进行小组讨论，从宏观、微观、符号三个角度描述沉淀溶解平衡。 【展示】学生讨论结果 【板书】	【小组讨论】 宏观(语言描述)： 微观(图示)： 符号：     【思考】分析沉淀转化过程	基于对以前所学相关平衡自主形成对难溶电解质溶解平衡的表述。
环节3 沉淀溶解平衡的应用	【过渡】 讲述 【板书】 二、沉淀溶解平衡的应用	【思考】应用沉淀溶解平衡能解决哪些问题？如何解决？	引导学生将注意力转向建立理论的使用价值方面。
	【讲述】自然界的水多为硬水，含有较多的Ca2＋、Mg2＋，常利用生成沉淀的方法将其除去。 【指导实验】Ca2＋分别与同浓度CO32－和SO42－溶液的反应。 【问题】除去水中的Ca2+应选择哪一种试剂？依据是什么？试剂选择的原则是什么？ 【板书】1.沉淀的生成	【进行实验】记录实验现象和所用试剂量，写出反应的离子方程式。   【汇报】看到沉淀，所用试剂量SO42－远大于CO32－。 【思考回答】用CO32－除去Ca2+，选择的原则是生成物溶解度更小。	用所学理论知识解决实际生活问题，   加深对沉淀生成的认识。
	【过渡】 【问题情景】锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，还会影响锅炉的使用寿命，造成安全隐患，因此要定期清除。水垢的主要成分是CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2。如何除去水垢? 【指导实验】 碳酸钙和硫酸钙分别加入稀盐酸。 【交流展示】学案 【板书】2.沉淀的溶解	用酸。 观察。思维冲突：有沉淀不能被酸溶解，分析应该是那种物质。   【进行实验】从微观角度解释CaCO3溶于稀盐酸。用化学用语表达，用化学语言描述。	STS教育   加深学生对溶解平衡的认识，意识到溶解实质是沉淀溶解平衡向溶解方向移动。
	【引导】提出问题 【引导探究】 【板书】3.沉淀的转化	提出假设、设计方案、交流讨论进行实验、得出结论。 用离子方程式表示实验原理，用符号和化学语言分析反应过程。	学生体验探究过程，深化对沉淀转化的理解。
环节4 深化 认识	【小结】复分解反应发生条件的进一步认识。	【思考】认识溶液中复分解反应发生条件的本质是平衡的移动。生成更难溶、更易挥发或更难电离的物质。	拓宽和加深对复分解反应的认识。

（五）学习效果评价设计

根据新课标要求，本节课学生学业评价主要有两方面：一方面是纸笔评价，另一方面是过程表现性评价。纸笔评价是通过思考题或测试题看学生对本节课知识点掌握的情况，是否达到知识与技能目标。过程表现性评价是反映学生学习本节课的过程情况，是否达到情感态度与价值观目标。上面两方面综合对学生进行评价，量化评价与质性评价的结合。

【知识与技能评价】

 牙齿表面由一层硬的组成为Ca₅(PO₄)₃OH（羟基磷灰石）的物质保护着，它在唾液中存在如下平衡：

 Ca₅(PO₄)₃OH(s)5Ca²⁺ (aq)+ 3PO₄^3-(aq)+ OH^-(aq)。

1． 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是：______________________________________；

2． 根据羟基磷灰石的平衡体系，你能想到用什么方法保护牙齿？____________________；

3． 已知Ca₅(PO₄)₃F(氟磷酸钙)的溶解度比Ca₅(PO₄)₃OH（羟基磷灰石）更小，请你解释使用适量的含氟牙膏能防止龋齿的原因，并尝试写出反应离子方程式。

【过程性评价】

通过本节课的学习，你认为你能做到的是(         )。

A．能写出难溶电解质溶解平衡的表达式，并说出其含义

B．能运用平衡观点解释沉淀生成、溶解和转化的本质

C．通过对实验的比较分析，能归纳出电解质在溶液中反应的本质过程是平衡的移动

D．对难溶电解质在溶液中的行为提出假设和证据，并能分析理论模型的合理性

E．能描述物质溶解性相对大小、沉淀与溶解等的辩证关系

F．能体会到平衡理论在解决生活中实际问题时的指导作用

 

（六）教学反思

本节课教学充分体现了新课程理念，实验探究与思维探究并重，注重培养了学生的自主探究能力，注重了学生的个性体验，充分调动了学生的主动性和积极性。在教学过程中，教师以化学知识为载体，积极创设问题情景，让学生自己思考设计，充分发挥学生的主体地位，多让学生或引导学生书写或表达，强化思维加工和知识获取的过程，让学生在自主探究和问题驱动下感悟知识、形成方法，使知识结构化，最终让学生得到的不仅仅是知识，更重要的是获取知识的方法和成功体验。这样的课师生互动效果较好，学生动手、表达、交流的能力得到了锻炼和展示，并且对于学生科学素养的提高非常有益。这节课由表及里，由易到难，一步一步地探讨沉淀溶解平衡及其移动的本质。

 

【附件1：板书设计】

【板书设计】 难溶电解质的溶解平衡 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡      二、沉淀反应的应用 1．沉淀的生成 Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓ Ca2+＋SO42－＝CaSO4↓

2．沉淀的溶解 3.沉淀的转化

 

【附件2：学案】

思考：过量NaCl溶液和AgNO₃溶液反应后，溶液中的阳离子有哪些？_______________。

【实验1】

	现象：
	离子方程式：
	文字解释：
	AgCl溶解平衡的符号表征：

 

【实验2】

注意比较两种溶液用量差异	现象：
	离子方程式：
	文字解释：

【实验3】

	现象：
	离子方程式：
	用平衡理论解释CaCO3溶于稀盐酸(符号表达)：

 

【实验4】除去CaSO₄的实验探究

画出实验操作示意图	现象：
	实验原理(离子方程式)
	反应过程分析(符号表达、语言描述)