基于化學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學設(shè)計——沉淀溶解平衡【摘要】2017年《普通高中化學課程標準》指出：“真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺，為學生化學學科核心素養(yǎng)提供了真實的表現(xiàn)機會。“沉淀溶解平衡”是高中化學選修四化學反應(yīng)原理部分的核心內(nèi)容之一，是高二學生應(yīng)學習的重要內(nèi)容。學習本節(jié)內(nèi)容對于學生更好的建構(gòu)平衡理論模型，發(fā)展學生的科學探究與創(chuàng)新意識有重要作用。1.教學目標：認識難溶電解質(zhì)溶解平衡，能描述沉淀溶解平衡的建立過程。能進行小組合作和實驗探究設(shè)計，理解沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。2.評價目標：通過運用控制變量設(shè)計簡單的探究實驗，體會沉淀溶解平衡移動的建立過程，樹立尊重事實、嚴謹細致的科學態(tài)度，增強科學的探究精神和社會責任感。3.教學重點：沉淀溶解平衡的建立及影響平衡的因素。教學難點：運用沉淀溶解平衡解決實際工業(yè)問題。4.教學環(huán)節(jié)【教學環(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，投影實驗：實驗探究：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)計意圖】溫故知新，通過直觀地實驗現(xiàn)象證明易溶物質(zhì)在溶液中存在“溶解——沉淀”平衡?！窘虒W環(huán)節(jié)二】提出問題，科學探究——AgCl沉淀溶解平衡的建立【教師】提出問題——觀察下面兩個表格中AgCl的溶解度并思考：1.你對AgCl的溶解性中的“不溶”如何理解？絕對不溶的物質(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？【學生1】絕對不溶的物質(zhì)是不存在的，AgCl中的不溶是說它在水中很??；【學生2】AgNO3和NaCl反應(yīng)后的溶液是AgCl的飽和溶液；【學生3】等物質(zhì)的量的AgNO3和NaCl反應(yīng)后的溶液中存在Na+、【學生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)計實驗證明你的猜想？實驗用品：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：實物投影：演示AgNO3和過量NaCl溶液反應(yīng)生成AgCl的實驗，并用離心機離心后取上層清液，加入Na2S溶液，產(chǎn)生黑色沉淀，驗證AgCl固體析出的溶液中存在Ag+。【教師】提問：通過這個實驗說明什么問題？【學生】生成難溶電解質(zhì)的離子反應(yīng)不能進行到底?！驹O(shè)計意圖】利用課本提供的信息，通過三個逐層深入的問題引發(fā)激發(fā)認知

沖突，引發(fā)學生對于難溶電解質(zhì)溶解程度的探究；通過設(shè)計科學實驗，引導(dǎo)學生

逐級深入分析，從而突破本堂課的教學難點之一——證明沉淀溶解平衡的確存在。【教學環(huán)節(jié)三】創(chuàng)設(shè)情境，探索新知——沉淀溶解平衡的移動、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，使其符合國家一級排放標準。文獻資料：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緩沖性能（pH最高不超過10）的第三種堿。被譽為“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。【學生】氫氧化鎂的溶度積的表達式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】對比氫氧化銅和氫氧化鎂的溶度積，氫氧化銅更小，說明他的溶解度更小，從沉淀溶解平衡移動角度進行分析，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)正向進行程度大。同時，計算出廢水中C(Cu2+)約為0.8×10－18mol/L，符合國家一級排放標準?！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，常用氫氧化鎂和硫化物，且實際工業(yè)生產(chǎn)中需要綜合考慮原料的溶解度、價格、產(chǎn)率以及對環(huán)境是否造成再污染等問題?！驹O(shè)計意圖】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，沉淀的生成與轉(zhuǎn)化。【教學環(huán)節(jié)四】學以致用——利用沉淀溶解平衡理論解決實際問題。【學以致用】牙齒表面覆蓋的牙釉質(zhì)起著保護牙齒的作用，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-下列活動對牙齒會產(chǎn)生什么影響？A．多吃糖（糖發(fā)酵會產(chǎn)生H+）B.多補鈣C.長期飲用碳酸飲料

D.使用含氟牙膏【設(shè)計意圖】運用所學知識解決實際問題，發(fā)展學生的科學探究意識和社會責任意識，學以致用。【教學環(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，請設(shè)計實驗將廢水中的銅和鐵分離？（當溶液中離子濃度小于1.0×10-5mol/L時，認為其沉淀完全）。已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20【學生活動】利用本堂課所學知識，查閱資料，對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，并試圖尋找新的重金屬離子處理劑，撰寫調(diào)查報告。5.教學反思依據(jù)新課程教學理念，結(jié)合化學學科核心素養(yǎng)和學生的認知水平、運用情境