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

( 问题驱动 ) ( 素养 ) ( 知识 ) ( 1、预测的依据 是 ) ( 宏观辨识 ) ( 2、微观是否 有 可 能？ ) ( 微观探析 ) ( 难溶电解质 沉淀与溶解 定性分析 ) ( 证据推理 ) ( 模型认知 ) ( 变化观念 ) ( 寻找替代的废 水处理剂 ) ( 难溶电解质 沉淀与溶解 定量分析 ) ( 科学精神 ) ( 废水是否达标 的检测 ) 第 3 课时 沉淀溶解平衡的应用 【教学重点】从定性和定量两个角度收集证据， 推测氢氧化铜转化成氢氧化镁的可能性， 认 识沉淀转化的基本规律；通过硫化物沉淀重金属离子（Cu2+ ）的探究了解沉淀剂的选择及其 沉淀原理；通过探究处理后的废水是否符合国家排放标准，进一步在定量水平上应用和强化 沉淀溶解平衡的模型认知 【教学难点】从定性和定量两个角度收集证据， 推测氢氧化铜转化成氢氧化镁的可能性， 认 识沉淀转化的基本过程；多粒子沉淀溶解平衡体系中，离子浓度的计算及平衡常数 K 值的 相关计算 【教学方法】启发、引导、演示/小组实验、讲解、访谈收获 【实验用品】药品： 0.1mol/L 硫酸铜溶液、 FeS 固体仪器：试管、胶头滴管、药匙。 【教学流程设计图】 ( 情景 / 任务 ) 什么？ ( 氢氧化铜能否 转化为氢氧化 镁 ) ( 3、宏观为何没有 明显现象？如何 定量分析？ ) ( 4、 Na 2 S 、 FeS 、 HgS 选择哪个作为重 金属离子处理 剂？依据？ ) ( 平衡思想 )5、Na2S 处理过程 中的离子浓度如 何计算？ ( 6、实际为何常用 FeS 替代 Na 2 S 处 理？ ) ( 社会责任 )7、处理后的废水 是否达标？ 【教学过程】 环节一：探究氢氧化铜转化为氢氧化镁的可能性 复习引入：前两节课的学习中我们知道了难溶电解质氢氧化镁在废水处理中扮演了重要的的 角色，不但可以中和酸性废水，还可以通过沉淀转化除去体系中重金属离子（Cu2+），实验 中能明显观察到蓝色沉淀，与我们计算的转化平衡常数 K=1.0 ×108 理论上吻合,证实反应可 以进行， 并且程度很大。据此我们知道难溶物可以向更难溶的方向转化， 程度可以通过反应 的平衡常数 K 进行定量判断。溶解度小的可不可以向溶解度大的方向转化呢？下面我们仍 然以氢氧化铜和氢氧化镁为例，探究这个溶解平衡能否反向进行。 问题 1：氢氧化铜能转化为氢氧化镁吗？ 表 1 氢氧化铜和氢氧化镁的溶解性及 Ksp 数值 物质 Mg(OH)2 Cu(OH)2 溶解性 难溶于水 难溶于水 Ksp 4.0×10-12 4 .0×10-20 活动 1：学生讨论后回答。预测①能， Mg2+ 能结合氢氧化铜溶解产生的 OH-离子，使氢氧化 铜平衡向溶解方向进行， 使氢氧化镁平衡向沉淀方向进行， 最终完成转化。②不能。氢氧化 铜的 Ksp 更小， Cu2+结合 OH-离子的能力和程度更大。即镁离子不能使沉淀转化向着生成氢 氧化镁的方向移动。 评价 1：教师根据学生回答的情况进行引导，氢氧化铜中是否存在溶解平衡？镁离子加入能 否影响平衡？影响的结果是什么？从而得出微观上可能会完成转化。并评价学生对物质溶解 平衡及其移动的掌握情况。 问题 2：依据前面经验，我们该如何设计试验验证氢氧化铜能否转化为氢氧化镁？ 活动 2：小组讨论，由小组代表交流讨论结果，并互相评价。再分工合作，根据提供的仪器 和药品，设计实验方案。共同完成氢氧化铜能否转化为氢氧化镁的探究。 表 2 氢氧化铜能否转化为氢氧化镁的探究 学生实验 1 设计实验证实 Cu(OH)2 可能存在溶解过程 ①取 1 药匙氢氧化铜粉末于试管中，滴加 5 滴 0.01mol/L 氯化镁充分振荡。 ②观察现象。 评价 2：根据学生实验设计和操作过程， 评价学生设计、动手实验能力以及小组合作的能力。 图 1 向氢氧化铜中加入 0.01mol/L 氯化镁溶液颜色变化 问题 3: 微观上 Cu2+是否存在结合与 OH- 的可能性， 宏观上看不到明显现象， 请结合反应平 衡常数给予解释？ 活动 3：讨论，小组代表交流讨论结果，并互相评价。 Cu(OH)2(s) 溶解 Cu2+(aq) + 2OH-(aq) 沉淀 + ( Cu ( OH ) 2 (s) + Mg 2+ ( aq ) Mg ( OH ) 2 (s) + Cu 2+ ( aq ) )Mg2+(aq) 溶解 沉淀 Mg(OH)2(s) 预设学生讨论结果①微观上存在结合的可能性，但结合受到 Mg2+ 的限制可能程度小。 K = ② ( = )