难溶电解质的溶解平衡教案-陈锐彬

第 1 页 难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡 教学设计教学设计 化学 PIC 教学模式的实践应用 汕头市东厦中学 高二级化学 陈锐彬 本课系 2015 年汕头市化学公开课 此文已在 化学教与学 发表 一 教学指导思想 水溶液中的离子平衡是重要的化学原理 这些原理需要由特殊到一般 由具体到抽象 由现象 到本质的教学过程 才能使学生正确认识 掌握并灵活运用 需要在感性认识和理性认识的不断循 环中进行归纳和演绎等逻辑推理 二 教学内容分析 第三章从知识层面看包括 电离平衡 水解平衡和沉淀溶解平衡 而纵观整章渗透的是学生从 微粒观的角度认识和分析溶液的变化 溶质溶于水 依据电离的程度分为强弱电解质 水的电离平 衡使得分析溶液的视角从原来的只关注溶质转向兼顾溶剂 酸碱溶于水及盐类水解导致溶液酸碱性 的体现恰好是溶质与溶剂电离出的微粒相互影响和相互作用的结果 难溶电解质的溶解平衡则进一 步丰富了学生对溶液体系的认知 难溶电解质的溶解平衡 在工业生产 科研与环境保护领域应用广泛 在无机物的制备和提 纯 废水处理等方面 常利用生成沉淀而达到分离或除去某些离子的目的 所以 本节关于沉淀的 应用要与生产 生活实际相联系 凸显化学平衡和沉淀溶解平衡原理的实用价值 三 学生情况分析 1 学生已有的经验和知识 学生们对固体溶质和溶液中的溶质在水中存在溶解和结晶的两个互逆过程 也就是对 溶解平 衡 有初步的了解 但对于 沉淀溶解平衡 是如何建立的以及沉淀溶解平衡深层次的理解和应用 还没有认识 2 学生的认知障碍点分析 学生容易误会只有难溶电解质才存在溶解平衡 且不能从微观角度 离子浓度 理解饱和溶 液中存在溶解和结晶两个互逆过程 学生对于沉淀的转化存在认识障碍 因为在学生原有的认识中是 盐和盐反应必须都可溶 且对 溶 与 不溶 的相对性不理解 对溶解平衡表达式 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 学生容易与物质的电离方程式混淆 对于向 Mg OH 2溶液中加入 NH4Cl 溶液 沉淀溶解的原理学生容易混淆用盐类水解理论解释 四 教学目标 目标维度目标维度教学目标教学目标 知识与技能 认识溶解平衡 了解难溶电解质的溶解平衡 能应用难溶电解质的溶解平衡原理解释生活中的常见现象 过程与方法 由溶解平衡入手 在问题的驱动下 通过实验探究 认识难溶电解质的溶解 平衡 逐步形成观察实验现象 研究实验本质 并进行类比归纳的能力 第 2 页 情感态度 与价值观 通过教师引导学习 激发学生学习兴趣 培养学生学习能力 形成学生自主 思考 主动提出问题的素养和品质 五 教学重难点 通过理论探究及实验探究 理解难溶电解质的溶解平衡 并学会从平衡角度判断溶解平衡的移动 六 教学设计 1 设计思路 以难溶电解质溶解平衡概念建构为主线 问题 任务 驱动为方法 学生活动为主体 实验教 学 类比教学为手段 构建以化学概念为目标的一种教学思路 2 教学方法 PIC 教学模式的应用 问题 探究 建构 Problem Inquiry Construct 教学模式是一种化学 探究式教学模式 以问题为中心 强调引导学生自主建构知识网络体系 在本节课中笔者运用这种 教学模式设计教学过程 以各个问题情景为明线 以知识建构为暗线 3 教学流程 七 教学环节 情景引入 展示图片 设置问题 引入 同学们 我们以化学平衡理论为基础 已经学习了电离平衡 水解平衡 今天要学习 的是溶解平衡 提问 课本向我们提的第一个问题是 1 Ag 和 Cl 结合生成 AgCl 的反应能进行到底吗 展示 在日常生活生产中 像这样的问题还有很多 展示溶洞 龋齿的图片 提问 2 吃糖过多为何会产生龋齿 3 钡餐 为何不选择 BaCO3 4 溶洞是如何形成的 板书 第四节 难溶电解质的溶解平衡 设计意图 连续设问 创造问题情景 引导学生产生疑问 并带着疑问进入课堂 从教材中 Ag 和 Cl 反应的限度问题开始 连续提出了龋齿的产生 医学上的 钡餐 溶洞的形成等问题 把疑问从化学平衡的理论一步一步地带到生活中 引导学生学习理论去解决生活问题 任务 1 建立饱和 NaCl 溶液的溶解平衡 第 3 页 过渡 为了找到问题的答案 我们需要研究难溶电解质的溶解平衡 而在此之前 我们先从 建立可溶电解质的溶解平衡入手 由易到难 水到渠成 展示 室温下 NaCl 的饱和溶液 并明确 NaCl 的溶解是在水分子的作用下实现的 提问 欲使该溶液中的 NaCl 析出的方法有哪些 回答 加热浓缩 蒸发结晶 提问 在该溶液中滴加几滴浓盐酸 有何现象出现 演示实验 取 1 mL NaCl 饱和溶液于试管中 滴加几滴浓盐酸 即可观察到大量白色固体产 生 讨论 你认为发生上述变化现象的原因是什么 分析 根据溶液中离子的组成 析出的只能是 NaCl 晶体 由于浓盐酸的加入 使 c Cl 明显 增大 进而使溶液中 Na 和 Cl 结晶速率加快 所以有 NaCl 晶体析出 板书 建立平衡 NaCl s Na aq Cl aq 改变条件 溶液中 c Cl 增大 平衡移动 平衡左移 造成结果 NaCl 晶体析出 设计意图 通过演示实验 观察实验现象 在问题的驱动下 结合化学平衡解决问题 初步 认识 NaCl 饱和溶液中也存在着平衡现象 建构可溶性电解质的溶解平衡 为难溶性电解质的溶解平 衡的建立做铺垫 任务 2 建立 Mg OH 2沉淀的溶解平衡 过渡 可溶性电解质溶液存在溶解平衡 难溶 不溶 电解质溶液是否也存在溶解平衡 讲解 我们知道 溶液中有难溶于水的沉淀生成是离子发生的条件之一 例如 MgCl2溶液 和 NaOH 溶液混合 生成白色沉淀 Mg OH 2 Mg2 2OH Mg OH 2 引导 查阅 Mg OH 2的溶解性 不溶 为了验证 Mg OH 2的溶解性 我们将进行实验探究 分组实验 取少量 Mg OH 2于试管中 加入约 2 mL 蒸馏水 振荡 再滴入 2 3 滴酚酞溶液 观察到 试管中仍有白色固体 加入酚酞后溶液变红 提问 你认为出现上述现象的原因是什么 分析 溶液变红 溶液呈碱性 溶液中有足量 OH 有少量 Mg OH 2溶解 板书 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 设问 溶解性表错了吗 分组讨论 查阅溶解度表与溶解性表 谈谈你对 溶 与 不溶 的理解 总结 习惯上 将溶解度小于 0 01g 的电解质称为难溶电解质 难溶电解质的溶解度尽管很 小 但不会等于 0 溶与不溶是相对的 没有绝对不溶的物质 第 4 页 过渡 既然 Mg OH 2沉淀在溶液中存在少量溶解现象 那么它应该存在溶解平衡 展示 Mg OH 2固体在水分子的作用下溶解变成离子及离子通过碰撞重新结合为 Mg OH 2沉 淀的微观过程 讲解 从固体溶解的角度理解 Mg OH 2在溶液中存在两个过程 一方面 少量 Mg OH 2沉 淀溶解在水中形成 Mg2 和 OH 另一方面 溶液中的 Mg2 和 OH 结合成沉淀在 Mg OH 2表面 析出 板书 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 提问 难溶电解质 如 Mg OH 2 在溶液中什么情况下就算达到溶解平衡 回答 在一定条件下 当沉淀溶解和生成的速率相等时 得到 Mg OH 2饱和溶液 即建立了 动态的溶解平衡 引导 结合化学平衡的定义 请同学们在学案上填写难溶电解质溶解平衡的定义 板书 1 难溶电解质溶解平衡的定义 总结 在一定条件下 难溶电解质溶解成离子的速率和离子结合成沉淀的速率相等 溶液中 各离子的浓度保持不变的状态 就是难溶电解质的溶解平衡状态 引导 结合化学平衡的特征 请同学们归纳出难溶电解质溶解平衡的特征 板书 2 特征 逆 等 动 定 变 总结 逆 可逆过程 等 v 溶解 v 沉淀 溶液达到饱和 动 动态平衡 v 溶解 v 沉淀 0 定 溶液中各离子浓度保持不变 变 条件改变 平衡发生移动 引导 对照 NaCl 的溶解平衡 如何用方程式表示 Mg OH 2的溶解平衡过程 板书 3 表达式 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 练习 请书写以下物质溶解平衡的表达式 氯化银 氢氧化铝 回答 AgCl s Ag aq Cl aq Al OH 3 s Al3 aq 3OH aq 学以致用 1 Ag 和 Cl 的反应能进行到底吗 分析 Ag 和 Cl 反应产生的 AgCl 沉淀存在溶解平衡 生成沉淀的离子反应不能真正进行 到底 所谓沉淀完全在化学上通常指残留在溶液中的离子浓度小于 1 10 5 mol L 引导 难溶电解质存在溶解平衡 平衡在什么情况下会发生移动呢 结合化学平衡的影响因 素 请同学们归纳出难溶电解质溶解平衡的影响因素 板书 4 影响难溶电解质溶解平衡的因素 汇报 1 内因 电解质本身的性质 主因 2 外因 浓度 减小离子浓度 加水 平衡向沉淀溶解方向移动 温度 升高温度 促进多数沉淀溶解 特例 Ca OH 2 设计意图 任务 2 为本节课的核心内容 通过对实验探究的宏观理解 再结合 Mg OH 2溶解 平衡的微观解释 运用 问题 探究 建构 PIC 模式 通过类比对照 归纳总结 引导学生自主 第 5 页 得出难溶电解质的溶解平衡的定义 特征 表达式和影响因素 实现了对本节课重点内容的突破 学以致用 重回情景 解释生活生产中具体问题 学以致用 2 人体牙齿主要的无机成分是羟基磷灰石 Ca5 PO4 3 OH 是一种难溶的磷酸钙 类沉积物 在口腔中 牙齿表面的羟基磷灰石存在着这样的溶解平衡 Ca5 PO4 3 OH s 5Ca2 aq 3PO43 aq OH aq 如果我们吃过多甜食后没有及时漱口或刷牙 口腔中残留的食物在酶的作用下 会分解产生酸 性物质 易导致龋齿的发生 你能从溶解平衡的角度解释产生龋齿的原因吗 回答 酸性物质含大量 H 能结合 OH 使 c OH 减小 羟基磷灰石的溶解平衡向溶解方向 移动 结果牙齿溶解了 形成龋齿 引导 从溶解平衡的角度分析问题有三个步骤 条件改变 平衡移动 造成结果 学以致用 3 BaSO4 s Ba2 aq SO42 aq 溶解度为 2 4 10 4g BaCO3 s Ba2 aq CO32 aq 溶解度为 2 0 10 3g 利用 X 射线对钡的穿透能力较差的特性 医学上在进行消化系统的 X 射线透视时 常使用 BaSO4做内服造影剂 这种透视俗称 钡餐 由于 Ba2 有毒 所以水溶性钡盐不能用作钡餐 BaCO3和 BaSO4都是难溶于水的 由它们的溶解度可知 它们在饱和溶液中电离出的 Ba2 的浓度相 差并不是很大 但是 BaCO3不可用作钡餐 而 BaSO4则可以 你能从溶解平衡的角度解释这种选择 的原因吗 回答 胃酸 主要成分是盐酸 与 CO32 反应 使 BaCO3的溶解平衡右移 造成 Ba2 浓度 增大而引起人体中毒 设计意图 紧扣情景引入 引导学生由难溶电解质溶解平衡的角度解释龋齿的成因 钡餐 的选择问题 达到学以致用的目的 培养学生从难溶电解质溶解平衡的角度分析问题和文字表达 的能力 任务 3 验证 Mg OH 2沉淀溶解平衡的移动 拓展延伸 为了更好地理解难溶电解质溶解平衡及平衡的移动 我们将对一些影响因素进行 深入分析 设计实验 Mg OH 2存在以下平衡 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 请设计实验方案 促进 Mg OH 2沉淀溶解 回答 1 升高温度 2 加入蒸馏水 3 加入盐酸 4 加入 NH4Cl 溶液 提问 加入 NH4Cl 溶液真能促进 Mg OH 2沉淀溶解 演示实验 取 1mL 1mol L MgCl2溶液于试管中 加入 1mL 2mol L NaOH 溶液 振荡 待完 全反应生成 Mg OH 2沉淀后 再加 2 3mL NH4Cl 溶液 振荡 观察到白色沉淀逐渐溶解 拓展延伸 思考 NH4Cl 溶液为什么能促进 Mg OH 2沉淀溶解 讨论汇报 讨论后有两种预测结论 部分学生认为 NH4Cl 在水中完全电离出 NH4 NH4 结合 OH 使沉淀溶解 部分学生认为 NH4Cl 水解显酸性消耗 OH 使沉淀溶解 引导 现在的问题是 到底是 NH4 促进沉淀溶解还是 H 促进沉淀溶解 提问 结合所学的知识 请设计实验验证刚才的预测 引导 我们知道 酸是可以和碱反应使 Mg OH 2沉淀溶解的 也就是说足量 H 可以促进 第 6 页 Mg OH 2沉淀溶解 那么我们要验证的是足量 NH4 能否促进 Mg OH 2沉淀溶解 NH4Cl 水解显酸 性显然不是合适的试剂 若要排除 H 的干扰 尽量选择中性试剂 帮助 提供一种试剂 CH3COONH4 溶液 几乎呈中性 分组实验 取 1mL 1mol L MgCl2溶液于试管中 加入 1mL 2mol L NaOH 溶液 振荡 待完 全反应生成 Mg OH 2沉淀后 再加 2 3mL CH3COONH4 溶液 振荡 观察验证 沉淀逐渐溶解 说明是 NH4 结合 OH 使沉淀溶解 讲解 溶液中离子的行为是复杂的 有多种因素在影响着 我们要确定哪种因素是主要的 NH4Cl 在水中完全电离出 NH4 只有极少数发生水解 因此 NH4 结合 OH 使沉淀溶解是主要影 响因素 但少数 NH4 水解后产生的 H 也能结合 OH 使沉淀溶解 只是在这个问题上它不是主要 因素 像 AlCl3使 Mg OH 2沉淀溶解的原理也是一样的 设计意图 通过促进 Mg OH 2沉淀溶解的实验方案设计 加深对难溶电解质溶解平衡的理解 通过实验探究 解决了溶解平衡移动的认知障碍 并使学生再次亲身体会并感受难溶电解质中存在 溶解平衡现象 小结归纳 难溶电解质的溶解平衡 投影 难溶电解质的溶解平衡 1 定义 2 特征 逆 等 动 定 变 3 表达式 Mg OH 2 s Mg2 aq 2OH aq 4 影响因