(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)+ 3PO43-(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)
本文来自:逍遥右脑记忆 http://www.jiyifa.com/gaoer/78534.html
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