3.3沉淀溶解平衡的调控教学设计2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

( 素养 ) ( 知识 ) ( 问题驱动 ) ( 宏观辨识与 微观探析 ) ( 分析氢氧化镁 处理酸性废水 的原理 ) ( 结合 Q 和 K sp 的 关系分析沉淀 溶解的原理 ) ( 结合 Q 与 K sp 的关系分析沉 淀生成的原理 ) ( 探究 Mg 2+ 对废 水碱性的影响 ) ( 证据推理与 模型认知 ) ( 科学探究与 创新意识 ) ( 沉淀转化的 原理 ) ( 探究氢氧化镁沉 降铜离子的化学 原理 ) ( 科学态度与 社会责任 ) ( 7 、如何衡量沉淀转 ) 第 2 课时 沉淀溶解平衡的调控 【教学重点】通过比较 Q 和 Ksp 的关系，从定性和定量的角度分析沉淀溶解平衡的移动 【教学难点】沉淀生成、转化的方案设计与实验探究 【教学方法】问题驱动法、实验法、讨论法、讲授法等 【实验用品】药品：废水（含酚酞）、 1mol/L MgSO4 溶液、蒸馏水、MgSO4 固体、1mol/L CuSO4 溶液。仪器： pH 传感器、试管、 一次性塑料滴管、烧杯。 【教学流程设计图】 情景/任务 ( 1 、氢氧化镁处理酸 性废水 时 pH 如何 变化 ？ 原理是什 ) ( 变化观念与 平衡思想 )2、讨论该过程的 微观原理和总反 3、如何设计方案验 证镁离子对废水的 ( 4 、综合实验现象和 pH 的变化得出什 么结论？微观原理 ) ( 5、如果废水中铜离 子被除去，形成什 么物质？ ) ( 6、如何设计方案进行 实验验证？结合现象 得出什么结论？ ) 平衡常数 K 【教学过程】 环节一：分析氢氧化镁处理酸性废水的原理 创设情境：在废水处理中， 水处理剂扮演了重要的角色。氢氧化镁由于其安全、无毒、无害、 使用效果好等优点被称为是“环境友好型” 的绿色安全废水处理剂， 可以综合酸性废水和沉降 重金属离子。 知识回顾：上一节课模拟了氢氧化镁处理酸性废水的过程，实验现象如图所示。 图 1 模拟氢氧化镁处理酸性废水的实验现象 知识回顾：使用传感器测定了 pH 的变化。 图 2 模拟氢氧化镁处理酸性废水的 pH 变化图 问题串 1：①结合实验现象和 pH 曲线，分析 pH 是如何变化的？②原理是什么？ 活动 1：学生基于现象和图像分析， pH 先不变、加酸后 pH 先减小后增大、 一段时间后保持 不变。 活动 1-续：氢氧化镁先建立沉淀溶解平衡， 加酸后平衡被破坏， 一段时间后又重新达到平衡， 说明沉淀溶解平衡是“动态平衡 ”。 评价 1：评价学生现象与原理的关联水平。 （设计意图引导学生基于实验现象、数据等证据素材， 认识水溶液中的离子平衡， 建立与化 学原理之间的关联，挖掘现象背后所蕴含的本质和规律，发展微粒观） 问题 2：如何判断平衡的移动方向？ 活动 2：学生讨论， 得出结论。依据浓度商 Q 和平衡常数 Ksp 的关系， 当 Q＞Ksp 平衡逆向 移动，体现为沉淀生成；Q=Ksp 达到平衡状态，Q＜Ksp 平衡正向移动，体现为沉淀溶解。 评价 2：通过学生的回答，评价已有知识的掌握和迁移水平。 （设计意图基于已有的 Q 和平衡常数的关系，判断平衡移动的方向、分析沉淀的溶解和生 成原理， 从已有的对化学平衡的认识角度出发， 通过知识迁移、类比分析， 认识沉淀溶解平 衡的本质特征和要素，发展学生的平衡观念） 问题串 3：①结合 Q 和 Ksp 的关系，分析 Mg(OH)2 处理酸性废水的原理；②为什么处理过 的废水仍然呈弱碱性？③该过程的总反应是什么？ 活动 3：小组讨论，得出规律。学生总结：废水中的 H+与 OH-反应生成水，使 OH- 的浓度 降低，使 Q ＜Ksp[Mg(OH)2] ，Mg(OH)2 沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。 图 3 氢氧化镁处理酸性废水的微观原理图 活动 3-续：处理过的废水呈弱碱性，因为过量的 Mg(OH)2 在新的条件下继续建立沉淀溶解 平衡。经过分析和讨论，明确总反应为 Mg(OH)2(s)+2H+(aq) ⇌Mg2+(aq) +2H2O(l) 评价 3：评价学生能否从定量的视角，使用沉淀溶解平衡模型分析沉淀的溶解，诊断学生能 否正确使用化学用语说明反应的原理。 （设计意图在定性分析的基础上，通过应用 Q 和 Ksp 的关系分析实际问题，分析沉淀溶解 的微观过程和原理， 从而帮助学生形成定性、定量结合的双重视角认识平衡的溶解， 形成判 断平衡移动方向的方法和策略。此外， 考察学生能否运用化学用语进行正确的表达， 提升学 生符号表征的意识） 环节 2：研究镁离子对废水碱性的影响 问题 4：工厂产生的废水中除了 H+之外，往往还有 Mg2+ 、