“沉淀溶解平衡”的教学设计:大学沉淀溶解平衡实验
时间：2019-02-05 03:30:20 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号:1005-6629(2010)07-0060-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B 1教材分析 沉淀溶解平衡作为电解质理论的重要组成部分,是学生曾学过的电离平衡、水解平衡知识的延续和发展,是化学平衡理论知识的综合应用。教材把这部分内容安排在化学平衡和电离平衡之后,目的是使沉淀溶解平衡知识的学习能在化学平衡和电离平衡理论的指导下进行,让学生运用已有知识,在深化对化学平衡理论理解的同时,进一步领会沉淀溶解平衡的本质。“沉淀溶解平衡”作为本专题的最后一个单元,既是电解质理论的进一步延伸,又是化学平衡知识的概括和整合。
2教法构想
本节课是基于真实情景的“问题-解决”教学模式来设计教学活动环节的,教学设计选取学生所了解的物质和已有的化学经验作为课堂教学的背景,以学科知识为支撑,围绕该背景生成问题、展开讨论并解决问题。教学活动采用“问题―探究―新问题―新探究……” 环环相扣的方式层层推进,逐步将探究的问题引向深入。教学过程体现知识的延伸过渡和概念的自然生长,追求的是生态课堂的学习氛围。
3教学实景
3.1创设情境,导入新课
[设置问题情境]粗盐中常含有Mg2+、Ca2+、SO42-等杂质,在粗盐提纯时,其中的Ca2+、Mg2+分别是用什么试剂除去的?(Na2CO3溶液和NaOH溶液)。
Ca2++CO32-=CaCO3↓
Mg2++2OH-=Mg(OH) 2↓
[教师]用Na2CO3溶液将Ca2+和Mg2+一同沉淀岂不是更简单?Mg2+为什么要以Mg(OH)2沉淀的形式除去?
[学生] Mg(OH)2比MgCO3更难溶,除杂更彻底。
[教师] Mg(OH)2确实难溶于水,可是下面的实验又说明什么呢?
[实验探究]将镁条用砂纸打磨后放入试管,加热片刻后向试管中滴入2滴酚酞试液。
[实验探究、结果]镁条表面有气泡产生[Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑]溶液变成红色。
(设计意图:实验现象引发学生强烈的认知冲突,学生心里嘀咕了:溶液的碱性显然是Mg(OH)2产生的,可Mg(OH)2难溶于水啊!怎么会使酚酞试液变成红色呢?这到底是怎么回事?由此激发出学生强烈的探究欲望。)
[教师] 如果你对Mg(OH)2能使酚酞试液变红还有疑问的话, 那就干脆用Mg(OH)2试试看吧。
[实验探究] 用药匙取少量 Mg(OH)2固体粉末放入小烧杯中,加约30 mL蒸馏水搅拌,向悬浊液中滴加两滴酚酞试液。
[实验探究、结果]溶液变成红色。 Mg(OH)2有少量溶解并电离出足以使酚酞变红的OH-:Mg(OH)2(s)=Mg2+(aq)+2OH-(aq)
[教师]引导学生回顾并总结物质溶解性的划分:
[教师提示]衡量固体物质在水中溶解能力的大小,除了用溶解度(一定温度下的饱和溶液中,每100 g水中溶解固体物质的质量)表示外,还可以用溶质溶解的物质的量浓度(mol・L-1)等表示。
[教师]请再看看烧杯中的 Mg(OH)2有没有完全溶解?(没有), 为什么没有完全溶解?
[学生] Mg(OH)2在溶液中达到了平衡状态(准确的讲是溶解与沉淀的平衡状态)。
[教师]对了,这就是我们今天要学习的“沉淀溶解平衡”。
(设计意图:教学的魅力在于教学的生成性,在这个教学环节中,实验让学生对“沉淀溶解平衡”有了真实的感受,“沉淀溶解平衡”的概念引入自然流畅,水到渠成。)
3.2自主迁移,生长新知
[教师] 问题: ①请根据Mg(OH) 2在水溶液中存在的下列可逆过程, 叙述什么是沉淀溶解平衡状态?
Mg(OH) 2(s)Mg2+ (ag)+2OH-(ag)
②沉淀溶解平衡状态有哪些特点?
③在一定温度下,上述“沉淀溶解平衡”的平衡常数如何表达?
[学生活动]给出“沉淀溶解平衡”的含义(略);进一步归纳出沉淀溶解平衡的特点:等、动、定、变(说出具体含义);给出平衡常数表达式: K=c(Mg2+)・c2 (OH-)
[教师]我们把这个平衡常数称为“溶度积常数”,简称“溶度积”,用Ksp表示。
Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+ )・c2(OH-)
④请写出CaCO3、AgCl、Fe(OH)3、的沉淀溶解平衡与溶度积Ksp表达式。
[学生活动](略)
[投影]
⑤ 以上难溶电解质的溶度积常数都很小,这说明什么?AgCl、AgBr、AgI的Ksp数据大小对比说明什么?
[学生]常温下,难溶电解质在水中的溶解能力都不大;AgCl、AgBr、AgI的溶解能力依次减小。
⑥ 能根据AgCl和Mg(OH)2的Ksp数据大小直接得出AgCl比Mg(OH)2的溶解能力大的结论吗?
[学生] 不能, 因为Ksp[AgCl]=c(Ag+)・c(Cl-); Ksp[Mg(OH)2〕=c(Mg2+)・c2(OH-), 其离子浓度的幂指数不同,因此不能通过Ksp进行简单对比来确定其溶解能力大小。
[形成概念]沉淀溶解平衡具有化学平衡的特点
同一难溶电解质的Ksp与温度有关。
一定温度下,相同类型的电解质,Ksp越大其在水中的溶解能力越大。
3.3问题解决,消除疑惑
[教师] 问题: [投影]①粗盐提纯时用Na2CO3溶液除去其中的Ca2+。若将2×10-4 mol・L-1 CaCl2溶液与3×10-4 mol・L-1 Na2CO3溶液等体积混合,能否产生沉淀?[(已知25 ℃时,Ksp(CaCO3)=5.0×10-9)]
[学生活动] Qc=c(Ca2+ )・c(CO32-)=1×10-4×1.5×10-4 =1.5×10-8>Ksp(CaCO3), 有沉淀产生。
[教师]引导学生运用化学平衡常数的知识进一步归纳出:
[学生合作讨论]得出结论:温度不变Ksp也不变,一定温度下饱和溶液中离子的浓度不变。加少量蒸馏水时平衡右移, 但最终c(Mg2+)和c(OH-)不变。加少量Mg(OH)2平衡不移动, c(Mg2+)和c(OH-)都不变。
[教师提示] 加少量NaOH溶液 (设温度恒定), 溶液中c(OH-)增大, 平衡左移导致c(Mg2+)减小, 且c(OH-)越大c(Mg2+)越小。当c(Mg2+)减小到一定程度的时候,可以认为溶液中的Mg2+已经沉淀完全了,这在科学实验和生产实际上有重要意义。
[投影]②一般认为,当溶液中某种离子的浓度小于1×10-5 mol・L-1,即可认为该离子已经被完全除去。在粗盐的提纯中,加入NaOH溶液,若要使Mg2+沉淀完全,溶液的pH至少要达到多少?(25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12 )。
[学生活动] 1×10-5×c2 (OH-)=5.6×10-12
解得:c(OH-)=7.5×10-4 mol・L-1
c(H+)=1.3×10-11 mol・L-1
pH=10.9
[教师提示]在实际操作中,只要测得溶液的pH超过10.9,就可以确定溶液中的Mg2+已经完全除去了。
[投影]③通过实验证明,在Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl晶体, 溶解平衡: Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)将如何移动?
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 [实验探究] 取少量上述实验后的 Mg(OH)2悬浊液[含有酚酞], 加入少量NH4Cl晶体,振荡后观察现象。
[实验探究、结果]溶液红色先是褪去,过一会又出现浅红色(学生感到奇怪,并开始自发进行讨论、分析)。
[学生甲]溶液红色褪去,说明NH4+消耗了OH-,使溶液中c(OH-)减小, 后来又出现浅红色,是因为溶液中c(OH-)减小后, 平衡向Mg(OH)2溶解的方向移动, c(OH-)又有所增大。
[教师]你的回答非常有道理,我把你的解释表示为:
[教师]看来对 NH4+ 使 Mg(OH) 2 溶解平衡向沉淀溶解的方向移动有不同的解释,而且都是有道理的,那么, 能不能设计一个实验,证实NH4+是否可以直接与OH-结合而使平衡移动呢?
[学生合作讨论]一致结论:用溶液显中性的盐CH3COONH4重做实验。
[实验探究]再取少量Mg(OH)2悬浊液[含有酚酞], 加少量CH3COONH4晶体,振荡后观察现象。
[实验探究、结果]与加入NH4Cl晶体的实验现象基本相同(学生兴奋起来了,很有成就感!)。
[学生]NH4+能直接与OH-结合,使平衡向Mg(OH)2溶解的方向移动。
[设计意图:在实验中感受“沉淀溶解平衡”移动,是本环节教学的一个亮点,这得益于Mg(OH)2这种探究对象选择的恰当。加入NH4+后, 溶液红色�→无色�→浅红色的微妙变化,是Mg(OH)2难溶且有微弱碱性在溶解平衡中的体现,学生正是在捕捉到这样的变化细节过程中,才认识到沉淀溶解平衡是真实存在的,在此过程中培养了学生观察能力、发现问题和解决问题的能力。在设计NH4+在Mg(OH)2溶解平衡移动中的作用原理实验方案时,学生要综合运用电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡等知识,对问题进行多角度全方位的思考,由此思维的深刻性、批判性和灵活性得到了锻炼。实验方案的设计、筛选和优化以及对实验变量的控制等,落实的是科学方法教育。]
3.5承前启后,拓展延伸
[实验探究]向FeCl3(盐酸酸化)溶液中加入少量CaCO3粉末,振荡、观察现象。用pH试纸检测反应后溶液的pH。
[实验探究、结果]溶液中有大量气泡产生,并有红褐色沉淀生成,测得溶液pH 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
