鄭曉紅+支梅
摘要:采用以傳感技術(shù)為主的實驗方法,多角度探究了AgCl在水中的溶解狀況、溶解平衡的存在和移動,期望用實驗事實來幫助學生建立難溶電解質(zhì)溶解平衡概念,促進學生認識方式的轉(zhuǎn)變。同時在分析教材的基礎(chǔ)上,提出了教學實踐中遇到的問題,并提供了相應(yīng)的教學改進建議。
關(guān)鍵詞:AgCl溶解平衡;實驗探究;教學建議;傳感技術(shù)
文章編號:1005–6629(2014)3–0056–04 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
人教版教材《化學反應(yīng)原理》中,有關(guān)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”主要研究的是難溶電解質(zhì)(以AgCl為例)在水中溶解平衡的建立和應(yīng)用。在該單元的教學中,通過實驗探究,將具體知識的學習、觀念建構(gòu)和問題解決有機結(jié)合起來,可以幫助學生建立微粒觀、動態(tài)平衡觀和定量觀等核心化學觀念[1],促進學生認識方式的轉(zhuǎn)變,提升對復(fù)分解反應(yīng)(有沉淀參與和生成類)本質(zhì)的認識水平。
難溶電解質(zhì)在水中可表現(xiàn)為:有極少量的溶解,存在溶解平衡,條件改變時平衡移動。教學研討中大家普遍認為其中的教學難點是“有極少量的溶解”,即微粒觀的建立。
筆者嘗試過利用鎂條與Ag+的置換反應(yīng),試圖通過AgCl溶解平衡的正向移動,得到易于觀察的宏觀實驗現(xiàn)象來佐證AgCl在水中“有溶解”。實驗方法如圖1所示,將AgCl沉淀置于錐形濾紙內(nèi),并浸泡在其濾液中,盛濾液的燒杯內(nèi)放有鎂條;同時在另一燒杯中有純水浸泡的鎂條作空白對照。實驗結(jié)果如圖1所示,30分鐘后近距離觀察能見到鎂條失去銀白色光澤;18小時后,鎂條明顯變色,并且燒杯底部有銀單質(zhì)出現(xiàn)。由此佐證AgCl在水中“有溶解”。因該常規(guī)方法難以得到即時的實驗結(jié)果,所以還應(yīng)探尋其他實驗方法應(yīng)用于課堂教學。
筆者查閱了相關(guān)數(shù)據(jù),例如25℃時,水的電離常數(shù)Kw=1.0×10-14,AgCl的溶度積Ksp=1.8×10-10,通過比較、分析后認為,兩者在數(shù)量級上有一定差別,利用電導率傳感器、微電流傳感器來描述AgCl在水中的表現(xiàn)應(yīng)具備可行性,同時以FeS作輔助素材,可以幫助學生清晰地認識難溶電解質(zhì)溶解平衡這一本質(zhì)及其化學規(guī)律。
1 實驗探究
1.1 實驗設(shè)計思路
由于電導率傳感器不適于高溫下測試,所以筆者又采用石墨棒作電極,利用微電流傳感器進一步測試了AgCl在純水中隨溫度變化的情況。
1.2 實驗儀器及試劑
儀器:數(shù)據(jù)采集器,電導率傳感器,微電流傳感器,溫度傳感器,石墨棒,磁力加熱攪拌器,1號堿性電池,導線,150 mL燒杯等
試劑:5% KCl溶液,2% AgNO3溶液,純水,F(xiàn)eS(分析純),0.5% K3[Fe(CN)6]溶液,2 mol/L NaOH溶液等
1.3 實驗方法
1.3.1 樣品及電極的處理
AgCl的制?。涸? mL 5% KCl溶液中加入3 mL 2% AgNO3溶液,生成AgCl白色沉淀,充分攪拌后采用傾瀉法過濾,用純水洗滌、過濾沉淀10次左右,直至其濾液用AgNO3溶液檢測不出Cl-為止,將AgCl浸泡在少量純水中待用。
FeS的處理:將FeS固體研磨至細粉后,用純水洗滌、過濾,清洗其中的可溶性雜質(zhì),重復(fù)10次左右,直至其濾液的電導率與純水近似為止。
石墨棒的處理:取潔凈的石墨棒在純水中煮沸,清洗其中的可溶性雜質(zhì),重復(fù)2~3次。
1.3.2 探究FeS在水中的溶解狀況
取少量FeS在純水中攪拌、過濾,用K3[Fe(CN)6]溶液或NaOH溶液檢測濾液中是否含有Fe2+。
1.3.3 探究AgCl濁液電導率的變化
裝置如圖2所示,固定電導率傳感器在燒杯中,燒杯中加入約80 mL純水、一個攪拌磁子,確保傳感器探頭全部浸沒在水中。
以電導率為縱軸,時間為橫軸,開啟攪拌器,同步采集兩組樣本的數(shù)據(jù)(如圖4所示)。一組樣本采集流程為:純水→加入少量AgCl→加水稀釋→加入少量FeS;另一組樣本是FeS濁液。
1.3.4 探究通過AgCl濁液的微電流的變化
裝置如圖3所示,固定石墨棒、溫度傳感器在燒杯中,燒杯中加入約80mL純水、一個攪拌磁子,用一節(jié)1號堿性電池作直流電源,用導線將微電流傳感器、石墨棒電極、直流電源串聯(lián)在一起。
以微電流、溫度為縱軸,時間為橫軸,開啟攪拌器,同步采集兩種數(shù)據(jù)(如圖5所示)。實驗采集流程為:純水→加入少量AgCl→逐漸升溫至沸騰后采集結(jié)束。
按上述方法連接各種儀器,采集純水在溫度升高時的電離情況[2]作為空白對照(如圖6所示)。
2 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析
2.1 FeS在水中的溶解狀況
在FeS的濾液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液后變藍;滴加NaOH溶液后有灰綠色沉淀產(chǎn)生。說明FeS的濾液中有Fe2+存在,從而證實FeS在水中有極少量溶解。
2.2 AgCl濁液電導率的變化情況
采集到的數(shù)據(jù)如圖4中上圖所示,在純水中加入AgCl時,體系的電導率值略有增加,并穩(wěn)定在一定數(shù)值。說明AgCl在水中有溶解,其溶解程度大于純水的電離,且濃度穩(wěn)定。
用水稀釋上述濁液后,體系的電導率幾乎不變。說明AgCl在水中的溶解存在動態(tài)平衡。
在上述體系中加入少量經(jīng)處理的FeS,體系的電導率立刻大幅增加,隨著時間的延續(xù),電導率還在不斷上升。說明AgCl、FeS的溶解平衡都發(fā)生了正向移動,在同一體系中,兩者電離出的極少量離子(Ag+、S2-)相互成為對方溶解平衡正向移動的促進因素,所以兩種難溶電解質(zhì)都在不斷溶解,并轉(zhuǎn)化成了更難溶的Ag2S沉淀(Ksp=6.3×10-50),于是體系中自由移動的Cl-、Fe2+不斷增加。
綜合以上事實,說明AgCl在水中有極少量溶解,其溶解存在動態(tài)平衡,當條件改變時平衡發(fā)生移動。
2.3 AgCl濁液隨溫度變化的情況
采集到的數(shù)據(jù)如圖5所示,室溫時測得通過純水的微電流為6,加入AgCl后,數(shù)值立即增大至10,并且在溫度恒定時數(shù)值不變,說明AgCl在水中有溶解,其溶解大于純水的電離,且濃度穩(wěn)定。
升高溫度后,測得通過AgCl濁液的電流逐漸增大,并且顯著超過單獨測定純水電離時的數(shù)值(見圖6),說明AgCl的溶解程度也在增大;當溫度升至濁液沸騰時,溫度不變,通過濁液的電流也穩(wěn)定下來,達到最大值157,超出純水最大值數(shù)倍之多,說明此時AgCl的溶解也趨于穩(wěn)定,其溶解出的自由離子遠大于純水電離出的離子。
根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù),可以認為AgCl在水中有極少量溶解;在一定溫度下,AgCl的溶解是一種平衡狀態(tài);升高溫度可以促進AgCl的溶解平衡。
綜合實驗1.3.2、實驗1.3.3和實驗1.3.4的結(jié)果,可以從不同角度證實難溶電解質(zhì)在水中可表現(xiàn)為:有極少量的溶解(實驗1.3.2、實驗1.3.3和實驗1.3.4),存在溶解平衡(實驗1.3.3和實驗1.3.4),條件改變時平衡移動(實驗1.3.3和實驗1.3.4)。
3 問題討論
3.1 關(guān)于FeS
市售分析純的FeS,其含量一般在80%以上,因其在潮濕空氣中易被氧化成四氧化三鐵和硫單質(zhì),所以取用時應(yīng)取塊狀研磨,并充分洗滌其中極少量的可溶性雜質(zhì)。
能檢出FeS溶解出的Fe2+,一是因為Fe2+與K3[Fe(CN)6]生成的深藍色物質(zhì)KFe[Fe(CN)6]極難溶(Ksp=3.3×10-41);二是因為Fe2+與NaOH生成的Fe(OH)2在堿性環(huán)境中易被氧化,逐步形成紅褐色的難溶物Fe(OH)3(Ksp=4×10-38)。
在FeS的濾液中滴加AgNO3溶液,稍加振蕩后微微發(fā)黑,不足以說明有S2-存在。因為AgNO3溶液本身是氧化劑,也易分解,當遇到Fe2+、S2-兩種還原性離子時更易析出單質(zhì)銀,所以不宜使用此方法檢測S2-。
在FeS的濾液中加入Na2S溶液時,能看到溶液明顯變黑,但因Na2S溶液呈弱堿性,能使Fe2+形成氫氧化物沉淀,產(chǎn)生的黑色物質(zhì)成分較復(fù)雜,所以應(yīng)回避該方法來佐證溶解平衡的移動。
3.2 關(guān)于AgCl濁液的電導率(或微電流)
從理論上說,純水中投入AgCl后,電導率(或微電流)的數(shù)值應(yīng)有更大增幅變化才符合兩個常數(shù)(Kw、Ksp)之間的數(shù)量級之差,但因很難獲取高純度的純水,所以這種差距被縮小了。
4 教學建議
4.1 教材分析
人教版教材《化學反應(yīng)原理》中,有關(guān)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”一節(jié)中有兩個內(nèi)容標題:一、Ag+和Cl-的反應(yīng)真能進行到底嗎?二、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用。從內(nèi)容上來看,主要分為難溶電解質(zhì)溶解平衡概念的建立和應(yīng)用兩部分。教材上共安排了3個實驗,但是均出現(xiàn)在應(yīng)用部分,而在最難理解的概念建立部分卻只安排了一個“思考與交流”欄目,提供了一些電解質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù),讓學生談?wù)剬Α叭堋迸c“不溶”的理解,并結(jié)合對溶解度及反應(yīng)限度、化學平衡原理的認識,說明生成沉淀的離子反應(yīng)是否能真正進行到底。筆者認為,教材在概念建立部分存在兩個很明顯的缺陷:第一是用生成難溶物的離子之間的反應(yīng)能否進行到底來代替難溶電解質(zhì)的溶解度小且存在溶解平衡問題,人為地將問題復(fù)雜化,給本就難以理解的概念增加難度。第二是缺乏必要的實驗事實作為證據(jù),教材上對此問題的解釋完全是文字陳述性描述,學生只能接受。
4.2 教師通常的教學處理
教師在教學中為了解決以上問題,通常將應(yīng)用部分的實驗前置,以實驗現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)認知沖突,引發(fā)學生的思考。但是在教學研討中,教師也提出質(zhì)疑,人教版教材上的實驗3-3、3-4、3-5的實驗現(xiàn)象說明難溶電解質(zhì)能夠少量溶解并與加入的物質(zhì)反應(yīng)生成新的物質(zhì),但是并不能說明難溶電解質(zhì)的溶解平衡的存在以及溶解平衡的移動。
4.3 教學改進建議
教學改進的重點放在如何創(chuàng)設(shè)情境引發(fā)問題、對出現(xiàn)的問題提出假設(shè)和猜想、用實驗數(shù)據(jù)作為證據(jù)論證假設(shè)、得出相應(yīng)的結(jié)論,也就是用探究的方式開展學習。
4.3.1 探究AgCl的溶解平衡
為了便于說明教學的具體環(huán)節(jié)和流程,用以下圖示表示教學過程和設(shè)計意圖(見圖7)。
4.3.2 探究影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的其他因素
先讓學生根據(jù)已有知識進行假設(shè),影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的其他因素及其影響效果,學生根據(jù)已有的電離、水解平衡知識不難預(yù)測溫度的影響及效果。再通過實驗1.3.4展示溫度影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的情況。
4.3.3 難溶電解質(zhì)溶解平衡的應(yīng)用重在分析過程和符號表達
概念建立后需要在應(yīng)用中加深理解,可以用人教版教材中的實驗3-3、3-5進行預(yù)測、分析和實驗驗證實現(xiàn)教學目標,把教學的重點放在分析過程上和符號表達上。
4.3.4 還應(yīng)該提到易溶電解質(zhì)也存在著溶解和結(jié)晶平衡
電解質(zhì)普遍存在著溶解平衡,不同的是易溶的電解質(zhì)存在的是溶解和結(jié)晶平衡,難溶的電解質(zhì)存在的是溶解和沉淀平衡,在教學中教師指出此問題,對于學生建立新舊知識之間的聯(lián)系,深化對溶解平衡的理解是有幫助的。
在概念原理教學中,巧妙地創(chuàng)設(shè)情境,引發(fā)認知沖突,引導學生有邏輯地展開思維和推理,合理的假設(shè)和預(yù)測,精心設(shè)計實驗提供證據(jù),得出相應(yīng)的結(jié)論,用這樣的探究學習方式優(yōu)化概念原理教學,提高學生的思維能力,是值得提倡的做法。
參考文獻:
[1]何彩霞.整體把握和實施觀念建構(gòu)的化學教學研究[J].中學化學教學參考,2011,(7):14.
[2]張紅英.利用微電流傳感器探索水的電離[J].中國多媒體教學學報,2009,(1).
綜合以上事實,說明AgCl在水中有極少量溶解,其溶解存在動態(tài)平衡,當條件改變時平衡發(fā)生移動。
2.3 AgCl濁液隨溫度變化的情況
采集到的數(shù)據(jù)如圖5所示,室溫時測得通過純水的微電流為6,加入AgCl后,數(shù)值立即增大至10,并且在溫度恒定時數(shù)值不變,說明AgCl在水中有溶解,其溶解大于純水的電離,且濃度穩(wěn)定。
升高溫度后,測得通過AgCl濁液的電流逐漸增大,并且顯著超過單獨測定純水電離時的數(shù)值(見圖6),說明AgCl的溶解程度也在增大;當溫度升至濁液沸騰時,溫度不變,通過濁液的電流也穩(wěn)定下來,達到最大值157,超出純水最大值數(shù)倍之多,說明此時AgCl的溶解也趨于穩(wěn)定,其溶解出的自由離子遠大于純水電離出的離子。
根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù),可以認為AgCl在水中有極少量溶解;在一定溫度下,AgCl的溶解是一種平衡狀態(tài);升高溫度可以促進AgCl的溶解平衡。
綜合實驗1.3.2、實驗1.3.3和實驗1.3.4的結(jié)果,可以從不同角度證實難溶電解質(zhì)在水中可表現(xiàn)為:有極少量的溶解(實驗1.3.2、實驗1.3.3和實驗1.3.4),存在溶解平衡(實驗1.3.3和實驗1.3.4),條件改變時平衡移動(實驗1.3.3和實驗1.3.4)。
3 問題討論
3.1 關(guān)于FeS
市售分析純的FeS,其含量一般在80%以上,因其在潮濕空氣中易被氧化成四氧化三鐵和硫單質(zhì),所以取用時應(yīng)取塊狀研磨,并充分洗滌其中極少量的可溶性雜質(zhì)。
能檢出FeS溶解出的Fe2+,一是因為Fe2+與K3[Fe(CN)6]生成的深藍色物質(zhì)KFe[Fe(CN)6]極難溶(Ksp=3.3×10-41);二是因為Fe2+與NaOH生成的Fe(OH)2在堿性環(huán)境中易被氧化,逐步形成紅褐色的難溶物Fe(OH)3(Ksp=4×10-38)。
在FeS的濾液中滴加AgNO3溶液,稍加振蕩后微微發(fā)黑,不足以說明有S2-存在。因為AgNO3溶液本身是氧化劑,也易分解,當遇到Fe2+、S2-兩種還原性離子時更易析出單質(zhì)銀,所以不宜使用此方法檢測S2-。
在FeS的濾液中加入Na2S溶液時,能看到溶液明顯變黑,但因Na2S溶液呈弱堿性,能使Fe2+形成氫氧化物沉淀,產(chǎn)生的黑色物質(zhì)成分較復(fù)雜,所以應(yīng)回避該方法來佐證溶解平衡的移動。
3.2 關(guān)于AgCl濁液的電導率(或微電流)
從理論上說,純水中投入AgCl后,電導率(或微電流)的數(shù)值應(yīng)有更大增幅變化才符合兩個常數(shù)(Kw、Ksp)之間的數(shù)量級之差,但因很難獲取高純度的純水,所以這種差距被縮小了。
4 教學建議
4.1 教材分析
人教版教材《化學反應(yīng)原理》中,有關(guān)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”一節(jié)中有兩個內(nèi)容標題:一、Ag+和Cl-的反應(yīng)真能進行到底嗎?二、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用。從內(nèi)容上來看,主要分為難溶電解質(zhì)溶解平衡概念的建立和應(yīng)用兩部分。教材上共安排了3個實驗,但是均出現(xiàn)在應(yīng)用部分,而在最難理解的概念建立部分卻只安排了一個“思考與交流”欄目,提供了一些電解質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù),讓學生談?wù)剬Α叭堋迸c“不溶”的理解,并結(jié)合對溶解度及反應(yīng)限度、化學平衡原理的認識,說明生成沉淀的離子反應(yīng)是否能真正進行到底。筆者認為,教材在概念建立部分存在兩個很明顯的缺陷:第一是用生成難溶物的離子之間的反應(yīng)能否進行到底來代替難溶電解質(zhì)的溶解度小且存在溶解平衡問題,人為地將問題復(fù)雜化,給本就難以理解的概念增加難度。第二是缺乏必要的實驗事實作為證據(jù),教材上對此問題的解釋完全是文字陳述性描述,學生只能接受。
4.2 教師通常的教學處理
教師在教學中為了解決以上問題,通常將應(yīng)用部分的實驗前置,以實驗現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)認知沖突,引發(fā)學生的思考。但是在教學研討中,教師也提出質(zhì)疑,人教版教材上的實驗3-3、3-4、3-5的實驗現(xiàn)象說明難溶電解質(zhì)能夠少量溶解并與加入的物質(zhì)反應(yīng)生成新的物質(zhì),但是并不能說明難溶電解質(zhì)的溶解平衡的存在以及溶解平衡的移動。
4.3 教學改進建議
教學改進的重點放在如何創(chuàng)設(shè)情境引發(fā)問題、對出現(xiàn)的問題提出假設(shè)和猜想、用實驗數(shù)據(jù)作為證據(jù)論證假設(shè)、得出相應(yīng)的結(jié)論,也就是用探究的方式開展學習。
4.3.1 探究AgCl的溶解平衡
為了便于說明教學的具體環(huán)節(jié)和流程,用以下圖示表示教學過程和設(shè)計意圖(見圖7)。
4.3.2 探究影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的其他因素
先讓學生根據(jù)已有知識進行假設(shè),影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的其他因素及其影響效果,學生根據(jù)已有的電離、水解平衡知識不難預(yù)測溫度的影響及效果。再通過實驗1.3.4展示溫度影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的情況。
4.3.3 難溶電解質(zhì)溶解平衡的應(yīng)用重在分析過程和符號表達
概念建立后需要在應(yīng)用中加深理解,可以用人教版教材中的實驗3-3、3-5進行預(yù)測、分析和實驗驗證實現(xiàn)教學目標,把教學的重點放在分析過程上和符號表達上。
4.3.4 還應(yīng)該提到易溶電解質(zhì)也存在著溶解和結(jié)晶平衡
電解質(zhì)普遍存在著溶解平衡,不同的是易溶的電解質(zhì)存在的是溶解和結(jié)晶平衡,難溶的電解質(zhì)存在的是溶解和沉淀平衡,在教學中教師指出此問題,對于學生建立新舊知識之間的聯(lián)系,深化對溶解平衡的理解是有幫助的。
在概念原理教學中,巧妙地創(chuàng)設(shè)情境,引發(fā)認知沖突,引導學生有邏輯地展開思維和推理,合理的假設(shè)和預(yù)測,精心設(shè)計實驗提供證據(jù),得出相應(yīng)的結(jié)論,用這樣的探究學習方式優(yōu)化概念原理教學,提高學生的思維能力,是值得提倡的做法。
參考文獻:
[1]何彩霞.整體把握和實施觀念建構(gòu)的化學教學研究[J].中學化學教學參考,2011,(7):14.
[2]張紅英.利用微電流傳感器探索水的電離[J].中國多媒體教學學報,2009,(1).
綜合以上事實,說明AgCl在水中有極少量溶解,其溶解存在動態(tài)平衡,當條件改變時平衡發(fā)生移動。
2.3 AgCl濁液隨溫度變化的情況
采集到的數(shù)據(jù)如圖5所示,室溫時測得通過純水的微電流為6,加入AgCl后,數(shù)值立即增大至10,并且在溫度恒定時數(shù)值不變,說明AgCl在水中有溶解,其溶解大于純水的電離,且濃度穩(wěn)定。
升高溫度后,測得通過AgCl濁液的電流逐漸增大,并且顯著超過單獨測定純水電離時的數(shù)值(見圖6),說明AgCl的溶解程度也在增大;當溫度升至濁液沸騰時,溫度不變,通過濁液的電流也穩(wěn)定下來,達到最大值157,超出純水最大值數(shù)倍之多,說明此時AgCl的溶解也趨于穩(wěn)定,其溶解出的自由離子遠大于純水電離出的離子。
根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù),可以認為AgCl在水中有極少量溶解;在一定溫度下,AgCl的溶解是一種平衡狀態(tài);升高溫度可以促進AgCl的溶解平衡。
綜合實驗1.3.2、實驗1.3.3和實驗1.3.4的結(jié)果,可以從不同角度證實難溶電解質(zhì)在水中可表現(xiàn)為:有極少量的溶解(實驗1.3.2、實驗1.3.3和實驗1.3.4),存在溶解平衡(實驗1.3.3和實驗1.3.4),條件改變時平衡移動(實驗1.3.3和實驗1.3.4)。
3 問題討論
3.1 關(guān)于FeS
市售分析純的FeS,其含量一般在80%以上,因其在潮濕空氣中易被氧化成四氧化三鐵和硫單質(zhì),所以取用時應(yīng)取塊狀研磨,并充分洗滌其中極少量的可溶性雜質(zhì)。
能檢出FeS溶解出的Fe2+,一是因為Fe2+與K3[Fe(CN)6]生成的深藍色物質(zhì)KFe[Fe(CN)6]極難溶(Ksp=3.3×10-41);二是因為Fe2+與NaOH生成的Fe(OH)2在堿性環(huán)境中易被氧化,逐步形成紅褐色的難溶物Fe(OH)3(Ksp=4×10-38)。
在FeS的濾液中滴加AgNO3溶液,稍加振蕩后微微發(fā)黑,不足以說明有S2-存在。因為AgNO3溶液本身是氧化劑,也易分解,當遇到Fe2+、S2-兩種還原性離子時更易析出單質(zhì)銀,所以不宜使用此方法檢測S2-。
在FeS的濾液中加入Na2S溶液時,能看到溶液明顯變黑,但因Na2S溶液呈弱堿性,能使Fe2+形成氫氧化物沉淀,產(chǎn)生的黑色物質(zhì)成分較復(fù)雜,所以應(yīng)回避該方法來佐證溶解平衡的移動。
3.2 關(guān)于AgCl濁液的電導率(或微電流)
從理論上說,純水中投入AgCl后,電導率(或微電流)的數(shù)值應(yīng)有更大增幅變化才符合兩個常數(shù)(Kw、Ksp)之間的數(shù)量級之差,但因很難獲取高純度的純水,所以這種差距被縮小了。
4 教學建議
4.1 教材分析
人教版教材《化學反應(yīng)原理》中,有關(guān)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”一節(jié)中有兩個內(nèi)容標題:一、Ag+和Cl-的反應(yīng)真能進行到底嗎?二、沉淀反應(yīng)的應(yīng)用。從內(nèi)容上來看,主要分為難溶電解質(zhì)溶解平衡概念的建立和應(yīng)用兩部分。教材上共安排了3個實驗,但是均出現(xiàn)在應(yīng)用部分,而在最難理解的概念建立部分卻只安排了一個“思考與交流”欄目,提供了一些電解質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù),讓學生談?wù)剬Α叭堋迸c“不溶”的理解,并結(jié)合對溶解度及反應(yīng)限度、化學平衡原理的認識,說明生成沉淀的離子反應(yīng)是否能真正進行到底。筆者認為,教材在概念建立部分存在兩個很明顯的缺陷:第一是用生成難溶物的離子之間的反應(yīng)能否進行到底來代替難溶電解質(zhì)的溶解度小且存在溶解平衡問題,人為地將問題復(fù)雜化,給本就難以理解的概念增加難度。第二是缺乏必要的實驗事實作為證據(jù),教材上對此問題的解釋完全是文字陳述性描述,學生只能接受。
4.2 教師通常的教學處理
教師在教學中為了解決以上問題,通常將應(yīng)用部分的實驗前置,以實驗現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)認知沖突,引發(fā)學生的思考。但是在教學研討中,教師也提出質(zhì)疑,人教版教材上的實驗3-3、3-4、3-5的實驗現(xiàn)象說明難溶電解質(zhì)能夠少量溶解并與加入的物質(zhì)反應(yīng)生成新的物質(zhì),但是并不能說明難溶電解質(zhì)的溶解平衡的存在以及溶解平衡的移動。
4.3 教學改進建議
教學改進的重點放在如何創(chuàng)設(shè)情境引發(fā)問題、對出現(xiàn)的問題提出假設(shè)和猜想、用實驗數(shù)據(jù)作為證據(jù)論證假設(shè)、得出相應(yīng)的結(jié)論,也就是用探究的方式開展學習。
4.3.1 探究AgCl的溶解平衡
為了便于說明教學的具體環(huán)節(jié)和流程,用以下圖示表示教學過程和設(shè)計意圖(見圖7)。
4.3.2 探究影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的其他因素
先讓學生根據(jù)已有知識進行假設(shè),影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的其他因素及其影響效果,學生根據(jù)已有的電離、水解平衡知識不難預(yù)測溫度的影響及效果。再通過實驗1.3.4展示溫度影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的情況。
4.3.3 難溶電解質(zhì)溶解平衡的應(yīng)用重在分析過程和符號表達
概念建立后需要在應(yīng)用中加深理解,可以用人教版教材中的實驗3-3、3-5進行預(yù)測、分析和實驗驗證實現(xiàn)教學目標,把教學的重點放在分析過程上和符號表達上。
4.3.4 還應(yīng)該提到易溶電解質(zhì)也存在著溶解和結(jié)晶平衡
電解質(zhì)普遍存在著溶解平衡,不同的是易溶的電解質(zhì)存在的是溶解和結(jié)晶平衡,難溶的電解質(zhì)存在的是溶解和沉淀平衡,在教學中教師指出此問題,對于學生建立新舊知識之間的聯(lián)系,深化對溶解平衡的理解是有幫助的。
在概念原理教學中,巧妙地創(chuàng)設(shè)情境,引發(fā)認知沖突,引導學生有邏輯地展開思維和推理,合理的假設(shè)和預(yù)測,精心設(shè)計實驗提供證據(jù),得出相應(yīng)的結(jié)論,用這樣的探究學習方式優(yōu)化概念原理教學,提高學生的思維能力,是值得提倡的做法。
參考文獻:
[1]何彩霞.整體把握和實施觀念建構(gòu)的化學教學研究[J].中學化學教學參考,2011,(7):14.
[2]張紅英.利用微電流傳感器探索水的電離[J].中國多媒體教學學報,2009,(1).