《沉淀溶解平衡原理的应用》教学设计

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一、教材分析

《沉淀溶解平衡原理的应用》是苏教版《化学反应原理》模块内容，它在教学中能起到三重功能。首先，它是化学平衡理论应用的延续；第二，从溶液中离子平衡知识系统来看，难溶电解质的溶解平衡和弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡使这部分的知识体系更加完整；第三，有利于学生更为透彻地理解溶液中发生离子反应的原理。本节教学内容以实验探究为手段，讨论溶解与沉淀的互逆过程，注重学生能力的培养。从“沉淀的生成”、“沉淀的溶解”和“沉淀的转化”的不同角度反复论证物质溶解度的绝对性和物质溶解度大小的相对性。学生能在“溶”与“不溶”之间了解微观粒子的相对作用，最终得出沉淀的生成、溶解和转化的实质就是沉淀溶解平衡的建立和移动的过程。

二、教学目标

知识与技能：运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成与转化过程进行分析，知道沉淀转化的本质，并能够对相关实验的现象以及生活中的一些相关问题进行解释。

过程与方法：（1）通过科学探究活动提高学生观察能力、实验能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力。（2）通过设计实验方案，进行初步的探究活动，学习科学探究和科学实验的方法，认识科学探究的基本过程。

情感、态度与价值观：（1）通过探究实验，加强学生间相互交流、合作意识的培养。（2）通过溶解的绝对性和相对性的讨论，有利学生树立辩证唯物主义的世界观。

三、教学重难点

根据课程标准和学生知识基础、心理发育阶段特点，确定本节教学重难点：

教学重点：沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化的方法及本质

教学难点：用数据分析沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化的方法及本质过程

四、教学方法及教学设计意图

教学方法：1.设计若干个贴近学生实际、体现本课重难点目标的问题供学生探讨。2.课堂上让学生小组合作讨论两次。3.后黑板使用一次供学生展示。4.课堂上通过鼓励性的语言激发学生的参与。

教学设计意图：1.给各类型的学生在课堂上均有展示的平台和参与的机会，使他们肯学、乐学，自愿成为学习的“主人”。2.以导学案为抓手，通过有效引导让学生在合作探究中让学生学会、会学，真正成为学习的“达人”；3.让学习能力有困难的同学在充分预习的前提下能够缩小与优等生的差距，树立信心、战胜自己、有所发展；通过老师增加与他们的互动调动其参与课堂的积极性；4.让教师讲在“关键处”，讲在“易错处”、讲在“易混处”；让教师的点拨使学生“醍醐灌顶”，使教师的拓展让学生“站得更高”；5.让教师的乐教感染学生乐学，学生的乐学促使教师更加钻研，教学相长，形成良性循环。

五、教学过程

【开场白】同学们，上节课我们首先通过对缺口硫酸铜晶体的“整容”方案设计，复习了溶解结晶平衡，接着通过对难溶强电解质PbI2悬浊液的上层清液中滴加AgNO3溶液有白色沉淀，了解到难溶强电解质溶液中存在沉淀溶解平衡，溶解度和溶度积的大小是考量难溶强电解质在水中溶解能力的两个参数。本节课将在上节课知识和化学平衡、弱电解质电离平衡的基础上共同学习沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域的应用，因为在生产生活中经常根据平衡移动原理，选择适当的条件，使平衡向着需要的方向移动。

【目标展示】强调重难点。展示学生导学案预习中的共性问题：

1.等体积混合0.2mol·L-1的AgNO3和NaAc溶液是否会生成AgAc沉淀（已知AgAc的Ksp为2.3×10-3）？

2.Mg（OH）2是一种难溶于水的强电解质，探究能使Mg（OH）2溶解的方案？学生讨论，提出方案，实验观察，由现象分析得结论，汇报成果。

3.引起龋齿的可能原因，氟化物为什么能防治龋齿？

4.水垢中含有CaSO4，工业上是如何处理的？为什么？

5.溶洞中美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。你知道它是如何形成的吗？

【具体教学过程】这五个问题都是学生通过预习完成导学案，在学生最近发展区能够自行解决的问题，处理的方法是让具有代表性错误的五位同学板演，讲解他们在完成导学案的过程中的思考与做法（8分钟）。这基于我们许多教师仅仅告诉学生什么是正确的，却没有关注学生在这些问题上是怎么想的，学生的“潜意识”和“思维过程”暴露不够，特别是“个性化思考过程”没有显现出来，更没有得到应有的重视和解决的考虑。接着在展示五个共性问题的基础上安排两个让学生普遍难以理解的探讨：

【探究一】除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子，可向溶液中加入氢氧化铜或碱式碳酸铜，调节溶液的pH至3～4，铁离子就会全部转化为氢氧化铁沉淀除去。当溶液的pH超过5时，铜离子才开始转化为氢氧化铜沉淀。你是如何理解的？

【探究二】一般来说，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质，请同学们讨论，提出方案，实验观察，由现象分析得结论，汇报成果。结合课本知识，能否将溶解能力相对较弱的物质易转化为溶解能力相对较强的物质？怎么实现这个转化？

现场给学生分成10个活动小组。以前后相邻的六位同学组成一组。每组临时推荐一名组织者，有他（她）组织讨论并代表小组发言（时间控制在6分钟）。

组织讨论探究一问题。请学生发表意见，教师点评。

考虑到选用物质的不确定性，设计一个台阶：为什么向溶液中加入Cu（OH）2和Cu2（OH）2CO3？还可以用什么物质代替？CuO、CuCO3、NH3·H2O、NaOH等物质，讨论哪些物质可行？为什么？

许多学生不明白，溶液的pH3～4，在常温下还算是酸性溶液，铁、铜离子怎么会转化为氢氧化物沉淀？不是说，金属的盐溶液要与碱溶液作用，才有可能生成新的盐和新的碱吗？让学生估算：

假定溶液中铁离子浓度是0.001mol·L-1，铜离子浓度是1.0mol·L-1，运用溶度积常数，请同学们估算出溶液中OH-离子浓度达多少就开始形成氢氧化铁沉淀？达多少氢氧化铁就沉淀完全？（2.7×10-12mol·L-1，pH约为2.2；全部转化为氢氧化铁沉淀，pH约为3.7）。而溶液的OH-浓度约要达到多少时氢氧化铜才开始沉淀（1.5×10-10mol·L-1，pH约为4.2）。

通过Ksp的运用和估算，学生将能体会到，要使溶液中铁离子、铜离子转化为氢氧化物沉淀，是需要溶液中有一定浓度的氢氧根离子存在，但溶液中OH-浓度不是一定要超过10-7mol·L-1（即pH不必一定要大于7），也并非要一定需要靠加入强碱来提供。估算说明，溶液中铁、铜离子在pH3～4或超过5的微酸性环境中就可以形成氢氧化物沉淀。因此，只要使溶液的酸度降低，即把溶液的pH提高到一定程度，就可以达到目的。氢氧化物沉淀越难溶（Ksp越小），形成沉淀所需要的氢氧根离子也越小，pH越低。正因为如此，才“可以通过控制溶液的pH，达到除去铁离子而让铜离子保留在溶液中”。

按课程标准的要求，这种估算和说明过程并不一定要学生掌握，但是教师应该给学生讲解。这样做，一可以帮助学生理解教材的结论是如何得到的，了解生产的实际操作方法所依据的原理；二可以帮助学生在应用中进一步理解溶度积的概念；三可以帮助学生了解溶度积的学习可以帮助我们定量地研究难溶电解质沉淀形成或溶解的问题，体会溶度积学习的价值。

然后，组织讨论探究二问题。请学生发表意见，教师点评。

[学生实验]向盛有2mL0.1mol·L-1的AgNO3溶液的试管中滴加0.1mol·L-1的NaCl溶液；向其中滴加0.1mol·L-1KI溶液；再向其中滴加0.1mol·L-1的Na2S溶液。

[设问]通过实验你观察到了什么现象？

[填表]表3-15沉淀转化的实验记录

白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色 黄色沉淀转化为黑色

[教师点拨]AgNO3溶液与NaCl溶液反应，生成AgCl沉淀。当向体系中滴加KI溶液时，溶液中的Ag+和I-结合生成了更难溶解的AgI，同样，由于硫化银的溶解度比碘化银的溶解度更小，因此向体系中滴加硫化钠溶液时，碘化银转化为硫化银，至此解决了前半部分。

[追问]沉淀转化在生产和科研中具有极其重要的应用。重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化合物的重要原料，但是BaSO4不溶于水，工业上是如何处理的？写出总反应的离子方程式。

[再追问]将溶解能力相对较弱的物质易转化为溶解能力相对较强的物质的过程是不断重复的“蚕食”过程，请同学们通过下面的两道计算加以体会：

1.向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，=_____________。[Ksp（AgBr）=5.4×10-13，Ksp（AgCl）=2.0×10-10]

2.已知Ksp（BaSO4）=5.1×10-9，Ksp（BaCO3）=1.1×10-10，今有0.15L1.5mol·L-1Na2CO3溶液可以溶解多少克BaSO4？

[教师点拨]第一问为第二问做了一个铺垫。用可逆反应通用的“三式”即可以求解得到1.1g。

【课堂小结】

解决沉淀溶解平衡问题的一般思路：“看到”微粒“找到”平衡“想到”移动

最后展示本单元知识结构：

【形成性检测】

1、通常条件下PbSO4是一种不溶于水、酸、碱溶液的白色沉淀。但是PbSO4却溶于CH3COONH4溶液得无色溶液（1）。在（1）溶液中再通入H2S气体形成黑色沉淀（2）。结合中学化学有关离子反应发生的条件、离子反应方程式书写规则，写出（1）（2）两种产物形成的离子方程式：

（1）________________（2）________________

（旨在让学生更为透彻地理解溶液中发生离子反应的原理）

2、试用化学平衡移动的原理分析

（1）为何碳酸钙溶于碳酸？

（2）为何氢氧化铝既“溶”于强酸又“溶”于强碱？

（3）碳酸钙不“溶”于稀硫酸却“溶”于醋酸中？

（4）用等量的水和稀硫酸洗涤BaSO4沉淀，为何用水洗的沉淀损失要大于用稀硫酸洗时的沉淀损失？

（有效地考查学生对沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化的理解）

3、海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：

注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5mol/L，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。已知：Ksp（CaCO3）=4.96×10-9；Ksp（MgCO3）=6.82×10-6；Ksp[Ca（OH）2]=4.68×10-6；Ksp[Mg（OH）2]=5.61×10-12。下列说法正确的是（ ）

A.沉淀物X为CaCO3

B.滤液M中存在Mg2+，不存在Ca2+

C.滤液N中存在Mg2+、Ca2+

D.步骤②中若改为加4.2gNaOH固体，沉淀物Y为Ca（OH）2和Mg（OH）2的混合物。

（设计意图：在科学研究中，人们为了实现物质的分离，常选择适当的沉淀剂，通过控制沉淀剂的浓度和溶液和PH，使不同的离子依次转化为沉淀，本题就是在这种方法的指引下，创设一定的情景考查沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化的运用能力）