《沉淀溶解平衡》（第1課時）教學設計

詹崇明，黃愛民

（1.揚州市寶應縣中學，江蘇 揚州 225800；2.揚州市寶應縣教育局教研室，江蘇 揚州 225800）

一、教材和學情分析

（一）教材分析

蘇教版本節(jié)教材的知識建構線路：

這個建構線路體現(xiàn)了由理論到運用的主線。在理論部分有兩個要點，一是通過實驗讓學生建立沉淀與溶解是可逆過程的觀點；二是通過類比化學平衡、電離平衡構建沉淀溶解平衡概念。教材編寫體現(xiàn)以下四個特點：①充分考慮學生的認識能力。②特別注意生產(chǎn)、生活和實驗情境的創(chuàng)設。本節(jié)生活情境美麗的溶洞、誤食鋇鹽中毒的救治、氟化物防治齲齒等體現(xiàn)了本節(jié)知識與生產(chǎn)、生活的密切聯(lián)系，而有關沉淀溶解平衡移動的知識，則被全部置于生產(chǎn)生活的情境之中。③注意運用直觀的方式說明問題。在“沉淀溶解和沉淀生成是可逆過程”建構時，采用了直觀描述微觀圖景的方法；在“形成沉淀溶解平衡和溶度積概念”時，采用相關化學平衡知識類比遷移這種比較直觀的建構方法。④能注意發(fā)揮學生主體作用，二個活動與探究、三個交流與討論，涵蓋了上述知識建構線路中的全部環(huán)節(jié)。

（二）學生情況分析

學生此前深入地學過物質(zhì)的溶解和化學平衡，也經(jīng)歷過將化學平衡知識遷移運用于電離和鹽類水解，這些為學生學習沉淀溶解平衡奠定了知識和方法層面的基礎。但教學中發(fā)現(xiàn)，學生對沉淀與溶解問題仍有錯誤的認識。具體為：①沉淀與溶解是兩個對立統(tǒng)一的現(xiàn)象，在學生那里卻常常是割裂的。②生成沉淀的復分解反應因其反應迅速、現(xiàn)象明顯、反應靈敏，常使學生形成單向反應的錯覺，妨礙了其為可逆反應的建構。③習慣上將沉淀物看作不溶物的前概念，對沉淀在水中有微少溶解的認同有強干擾。

二、設計思路

要進行追求科學本質(zhì)的探究，就要關注科學中的觀點與證據(jù)，即觀點的產(chǎn)生過程要被追問，獲取證據(jù)的實驗要經(jīng)歷緊扣目標的思路層面的構想，這些在下面的學習過程設計中將被顯性化。第1課時從幫助學生產(chǎn)生“難溶電解質(zhì)在水中是否存在著沉淀溶解的可逆過程”的核心問題開始，到用反證法設計實證方案并實施實證，證實該核心問題的結(jié)束。第2課時內(nèi)容是沉淀溶解平衡移動在實際生活中的應用。第1節(jié)課的核心問題是：難溶物在水中真的存在沉淀溶解和沉淀生成的可逆過程嗎？圍繞這一問題，筆者設計了如下學習過程:

三、教學目標設計

（一）知識與技能

①了解難溶物亦溶，難溶物在水中真的存在沉淀溶解和沉淀生成的可逆過程。

②理解沉淀溶解平衡建立過程，初步掌握沉淀溶解平衡和溶度積的概念。

（二）過程與方法

①通過對“難溶物是否溶解”和“難溶電解質(zhì)在水中是否存在著沉淀溶解的可逆過程”的探究，讓學生體會探究的科學本質(zhì)是觀點與證據(jù)，并讓學生體會探究中思維靈活和深刻。

②通過上述探究活動，讓學生體會沉淀溶解平衡知識產(chǎn)生與發(fā)展的過程。

（三）態(tài)度、情感與價值觀

通過突顯科學本質(zhì)的探究活動，提高學生對科學本質(zhì)的認識，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

四、教學過程設計（第一課時）

教學活動1：導入新課

[教師活動]投影美麗的溶洞的圖片或錄像，石灰石巖層在經(jīng)歷了數(shù)萬年的歲月侵蝕之后，會形成各種奇形異狀的溶洞。提問：請大家由此猜想溶洞的成因？并說出猜想理由。

[學生活動]在觀看、感受自然之美的基礎上，分析、討論，抓住關鍵詞“石灰石、溶洞”中的“溶”字。作出猜想：與石灰石溶解有關。

（設計意圖：激趣和培養(yǎng)化學視角，為產(chǎn)生沉淀亦溶的認知沖突拋錨）

設計說明：本課導入沒有采用新奇的情境，原因有①美麗的溶洞這一情境具有美感，與齲齒、腎結(jié)石、痛風之類相比更是如此。②美麗的溶洞這一情境具有普適性，學生大多對這一情境有過直接或間接的接觸，容易喚醒學生積極的情緒。③美麗的溶洞這一情境具有易入性，它所涉及的物質(zhì)均為學生已知的，沒有額外附加的、陌生的反應物障礙。由此產(chǎn)生的體會是：要重視課堂的導入，但要摒棄花哨復雜的形式；要重視教材中的情境，不要因為“用教材教”就刻意回避教材中的情景；課堂導入應追求簡單、有效。

教學活動2：沉淀亦溶的實驗探究

[教師活動]大家知道碳酸鈣易沉淀，是不溶于水的， 但前面我們作出的溶洞成因的猜想，卻是與石灰石溶解有關。這讓我們生發(fā)了這樣的疑問：作為沉淀的物質(zhì)在水中真有溶解嗎？對上述疑問，你的觀點是什么？依據(jù)何在？

[學生活動]感受認知沖突，思考、交流、討論，得出:沉淀即通常說的難溶物或不溶物，并不是不溶，只是溶解度很?。ㄐ∮?.01克）（這是己學過的知識）；因此，所持觀點是：沉淀物在水中有極其有限的溶解。

（教學意圖：①顯化認知沖突，讓學生的興趣上升到理性層面。再通過問題引導，讓學生進入探究。②本質(zhì)上這一環(huán)節(jié)屬于探究“沉淀在水中是否存在著溶解”的觀點形成階段）

[教師活動]你的觀點可以實驗證明嗎？設想的實驗方案是怎樣的？

[學生活動]交流、討論，得出實證方案的設想：找一難溶物，取少量，放入蒸餾水中，振蕩、靜置后，取上層清液，檢驗其中是否有離子溶出。（也可有其他設想，如對沉淀物前后質(zhì)量進行比對，對沉淀物放入前后溶液的導電性進行比對等）

（教學意圖：本環(huán)節(jié)本質(zhì)上屬于形成探究“沉淀在水中存在著極其有限的溶解”這一觀點的實證思路階段）

[教師活動]其實這個探究設想中使用的難溶物還是有一定要求的，最基本的要求就是：其溶出的離子要易于檢出。教材中選用PbI2這個難溶物的想法是什么？先想清楚這個問題，再進行有關實驗操作

[學生活動]思考、交流討論，得出教材中選用PbI2這個難溶物，是因為I-易于檢出。學生在理解了實驗的具體內(nèi)容后，進行實驗?，F(xiàn)象：投入的PbI2仍沉淀在底部，幾乎看不出有溶解，向上層清液中滴入AgNO3溶液后出現(xiàn)黃色沉淀。

（教學意圖：讓學生體會:實證的設想演變?yōu)榫唧w的探究實驗，還有一個具體化的問題）

[教師活動]實驗現(xiàn)象說明了什么？

[學生活動]觀察、分析，得出：難溶物在水中有極其有限的溶解。

（教學意圖：體驗由具體結(jié)論到抽象結(jié)論的過程）

設計說明：要讓學生體會探究的科學本質(zhì)是觀點與證據(jù)，而不是探究的程序性知識或?qū)嶒灥牟僮餍灾R。觀點不是隨便猜，要有一定的依據(jù)，通常觀點產(chǎn)生于由舊知引發(fā)的認知沖突；而證據(jù)可源于實驗，探究實驗只是認識工具，就實驗講實驗有違它的認識論價值，從探究實驗的意圖層面去設計或理解實驗，才能真正做好探究實驗

教學活動3：新問題的產(chǎn)生和觀點的形成

[教師活動]“難溶物在水中存在著極其有限的溶解”，你對此如何解釋？解釋的依據(jù)何在

[學生活動]思考、閱讀教材，進行有關“限度”的舊知聯(lián)想，亮出自已的觀點，交流、歸納。

學生觀點：存在沉淀溶解與沉淀生成的可逆過程。當沉淀溶解與沉淀生成的速率相等時，出現(xiàn)表觀上的不溶，即溶解達到限度。依據(jù)有：①舊知中，在一定條件下的化學反應之所以有限度，是因為它是可逆反應，會出現(xiàn)正、逆速率相等狀態(tài)。②本節(jié)教材中從微觀角度進行的有關表述

（教學意圖：讓學生體會到一個問題的結(jié)束，往住意味著另一個問題的生成，對問題結(jié)論的追問，是新問題產(chǎn)生常用手段）

[教師活動]大家的解釋有道理，如果老師作這樣的解釋，你們看如何？溶解是一個單向過程，當這個過程停止時，難溶物便不再溶解，達到溶解限度。

[學生活動]感受沖突，分析、討論。不同點：一個是單向靜止，另一個可逆動態(tài)；相同點：都能解釋溶解有限度。

[教師活動]兩個解釋誰為真？在科學領域，最有力的辯論是拿出證據(jù)，也就是通常所說的：讓實驗來評判。

[學生活動]學生體會科學中的辯論之道：問題→觀點(要有依據(jù))→證據(jù)(要有實驗支撐)

（教學意圖：由于教科書中直接呈現(xiàn)了可逆動態(tài)的觀點，掩蓋了學生的迷思，這個設計就是要顯化沖突。此外，還想讓學生體會:觀點的成立，不但要有依據(jù)，還要有證據(jù)）

設計說明：本環(huán)節(jié)的設計意圖是；從“難溶物在水中存在著極其有限的溶解”到“難溶物在水中同時存在著沉淀溶解與沉淀生成的可逆過程”，對教師來說似乎只是同一個思維層面上的敘述轉(zhuǎn)換，但對不少學生來說卻是一個迷思——因為他們習慣于靜止的、片面的解釋問題，在他們的思維中生成沉淀與沉淀溶解是割裂開的、不再溶解就是溶解的停止。不破除這個迷思就無法進入由可逆過程到平衡的建構。

教學活動4：尋找“難溶物在水中同時存在著沉淀溶解與沉淀生成的可逆過程”的證據(jù)（1）

[教師活動]盡管我們己經(jīng)理解了沉淀與溶解作為可逆過程的微觀描述，然而我們卻沒有能力對它進行直接的實驗觀察與測量，因此我們只能嘗試將實證思路轉(zhuǎn)向其宏觀外在表現(xiàn)。想一想我們用稀釋的方法證明某酸為弱酸的內(nèi)在邏輯？

[學生活動]思考、交流，設計依據(jù)與思路：平衡態(tài)與靜止態(tài)最大的差別，在于平衡是動態(tài)的，是可以被移動的。有可逆過程才會有平衡存在，才會有平衡移動，因此真實存在平衡移動可反證可逆過程的真實存在?？捎蓪嵶C沉淀溶解平衡移動存在與否入手，設計實驗進行證實。

[教師活動]引導學生對思路細化，并進行歸納。

[學生活動]思路歸類：

①使沉淀溶解類設計——平衡向溶解方向移動。

②使沉淀生成類設計——平衡向沉淀生成方向。

③使沉淀轉(zhuǎn)化類設計——同時進行原沉淀的平衡向溶解移動，新沉淀平衡向沉淀生成移動。

④通過溫度變化影響平衡類——平衡移向視溶解的吸放熱而定。

（教學意圖：本教學環(huán)節(jié)，既復習了平衡移動的有關知識，又形成了探究“沉淀與溶解可逆過程是否存在”的實證思路）

設計說明：反證法是數(shù)學證明時的一種常用方法，在化學中同樣適用，顯化它是為了引起學生關注，讓學生體驗該法。

教學活動5：尋找“難溶物在水中同時存在著沉淀溶解與沉淀生成的可逆過程”的證據(jù)（2）

[教師活動]對于實驗，操作簡單、現(xiàn)象明顯是最基本的要求，請大家參照前面的歸類設計實驗，可參閱教材。

[學生活動]思考、閱讀、交流。設計如下：

①沉淀溶解類設計。

向碳酸鈣濁液中吹二氧化碳氣體的實驗

②沉淀生成類設計。

加熱上述剛變清的溶液。

③沉淀轉(zhuǎn)化類設計。

教材中的AgCl→AgI→Ag2S的轉(zhuǎn)化實驗。

（教學意圖：體驗由探究目的衍生具體實驗方案并進行優(yōu)選的過程）

[教師活動]由于前2個實驗是熟知的，故不再重復做了，請大家做第3個沉淀轉(zhuǎn)化的實驗。

[學生活動]操作、觀察、記錄現(xiàn)象。

[教師活動]請大家思考這些實驗現(xiàn)象能證實“難溶物在水中同時存在著沉淀溶解與沉淀生成的可逆過程”嗎？用化學用語表達你的思考。

[學生活動]分析、歸納、用化學用語表達。能作為證據(jù)，因為這些實驗現(xiàn)象都是平衡移動的結(jié)果。具體見下：（以①為例，②③未寫出）

溶解只能是平衡正移造成，故證明了沉淀溶解與沉淀生成的可逆過程真實存在。

[教師活動]再提供實驗現(xiàn)象：恒溫下，飽和液中的晶體質(zhì)量不變，形狀可變（投影晶體外形由不規(guī)則到規(guī)則的對比圖）。請大家分析，它可作為證據(jù)嗎？

[學生活動]分析、討論、交流。如果達到限度時，真是靜止態(tài)，晶體的質(zhì)量、形狀應該均不變，這種現(xiàn)象只能是由動態(tài)平衡造成，它可作為直接證據(jù)。

[教師活動]現(xiàn)在證實了“難溶物在水中同時存在著沉淀溶解與沉淀生成的可逆過程”，因此基于可逆過程產(chǎn)生的化學平衡的有關知識和原理，完全可遷移類比運用到沉淀溶解的可逆過程上，那么你能形成哪些結(jié)論？（以AgCl為例）

[學生活動]分析對比、遷移替代，閱讀教材中有關內(nèi)容，形成個性認識，交流，完成概念建構。結(jié)論：

①在一定溫度下，當沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等時，形成飽和溶液，達到平衡狀態(tài)——沉淀溶解平衡。

②沉淀溶解平衡是動態(tài)的有條件的，其移動可參照化學平衡移動來處理。

③沉淀溶解平衡也有平衡常數(shù)，簡稱溶度積，可反映難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力，它也只與溫度有關，其表達式中不會出現(xiàn)沉淀物（固體）的濃度。如AgCl?Ag++Cl-Ksp=CAg·+，且Ksp表達式中不會出現(xiàn)CAgCl

（教學意圖：考慮到教學的流暢，本環(huán)節(jié)中有一個沉淀轉(zhuǎn)化方向問題暫未解釋，在第2課時再分析，目前只到轉(zhuǎn)化是平衡移動所致，反映了平衡真實存在。讓學生在獲得實證的同時，體驗沉淀溶解平衡有關知識的生成）

設計說明：本環(huán)節(jié)的設計意圖是，類比遷移是一種知識形成的方式，也是一種學習的方式。在教學活動4和5中，一方面通過對電離平衡的類比遷移形成了實證方案，另一方面又利用化學平衡知識的遷移形成了沉淀溶解平衡的新知。

教學活動6：歸納與小結(jié)

[教師活動]①什么叫沉淀溶解平衡？什么叫溶度積？寫出CuS、Ag2S的溶度積表達式。如何解釋石灰?guī)r溶洞的形成？②從難溶物PbI2溶解實驗探究開始，本課得到了哪些結(jié)論？試畫出這些結(jié)論之間的關系圖式。③舉例說明探究中觀點的形成和證據(jù)獲得。

[學生活動]思考回答①的有關問題；

思考、梳理②問，畫發(fā)展線索圖、投影交流。

對③問，本課有兩個探究，任舉其一均可。

（教學意圖：掌握知識要點，引導學生重視知識的產(chǎn)生，并在科學探究的本質(zhì)是觀點和證據(jù)方面有所感悟）

[1]王祖浩.化學反應原理[M].南京：江蘇教育出版社，2008.

[2]梁永平，寧君迎.化學教育[J].2007（1）.