实验活动3 盐类水解的应用（教学设计）化学人教版选择性必修1

实验活动3 盐类水解的应用 年级 高二 学科 化学 课型 实验课 教材 人教版选择性必修1 第三章 实验活动3 教学目标 1.掌握盐类水解相关实验的规范操作，能准确描述实验现象，结合水解平衡移动原理解释现象产生的原因。 2..能运用盐类水解原理分析解释溶液配制、净水、油污去除、化肥施用等生产生活中的常见问题，归纳盐类水解的常见应用场景。 教学重点 1.盐类水解应用实验的规范操作； 2.盐类水解原理的实际应用分析。 教学难点 1盐类水解平衡移动的逻辑分析； 2.实验现象的推理解释及相关问题的迁移应用。 教材分析 本节教学内容源于新课标人教版（2019年版）高中化学选择性必修1第二章《化学反应速率与化学平衡》的实验活动3，是盐类水解原理的延伸应用模块，在知识体系中起到“承理论、启应用”的核心作用。学生此前已经掌握了盐类水解的定义、实质、平衡移动规律等基础理论，本节通过实验探究将抽象的平衡原理具象化，是落实“理论指导实践、实践验证理论”化学学习逻辑的重要载体。 教材内容按照“原理回顾-实验探究-拓展应用”的逻辑排布：先复习盐类水解的核心规律，再设计4组梯度化探究实验，覆盖浓度对水解平衡的影响、盐类净水、胶体制备、热碱去油污四个典型应用场景，最后通过问题讨论延伸到泡沫灭火器、化肥施用、金属除锈等生产生活实例，既落实了基础实验操作技能，也构建了“平衡原理-现象分析-实际应用”的完整思维链，符合课标“认识盐类水解在生产、生活中的应用”的要求，可落地科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等化学核心素养。 学情分析 教学对象为高中二年级学生，已经具备较为扎实的化学反应平衡、弱电解质电离、盐类水解基础理论知识储备，熟练掌握试管操作、胶头滴管使用、液体加热等基础实验技能，对纯碱去油污、明矾净水等生活现象有一定感性认知，具备初步的平衡移动分析能力，对探究性实验的兴趣较高。但学生仍存在三点明显薄弱点：一是易混淆盐类水解和弱电解质电离的平衡移动规律，对加酸、升温等条件对水解平衡的影响易出现判断错误；二是理论与实际的联结能力不足，难以主动调用水解原理解释陌生的应用场景；三是实验现象的多因素归因能力有待提升，易将水解、胶体聚沉、复分解等不同反应过程混淆。教学中需结合实验现象的直观感知，引导学生逐步梳理原理与现象的对应关系，避免死记硬背知识点，帮助学生建立系统的水解应用分析模型。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【互动提问】同学们，咱们先聊聊生活里的常见小场景：有没有同学见过家里长辈用热的纯碱水清洗沾了重油污的碗筷？是不是比冷水加普通洗洁精洗得还干净？还有家里种过花、种过菜的同学可能听过长辈说，铵态氮肥不能和草木灰混合撒，不然肥效会大打折扣；工地上焊接金属的工人师傅，焊接前总会先涂一层氯化铵溶液擦一擦金属表面，就能把锈除掉。大家有没有想过这些现象背后的原因是什么？（给1-2分钟让学生自由讨论、发言，引导学生尝试联系上节课学的盐类水解知识提出猜想） 【过渡引入】大家的猜想都非常有逻辑，这些我们习以为常的生活、生产现象，本质上都是盐类水解原理的应用。上节课我们已经学习了盐类水解的定义和基本规律，今天咱们就通过四个分组实验，亲手验证水解平衡的影响因素，同时挖掘盐类水解在更多场景下的实际应用。 1.激发学生兴趣：选取家务劳作、农业生产、工业操作三类学生日常可感知的实例，贴近学生生活经验，打破“盐类水解抽象难懂”的认知壁垒，快速吸引学生注意力，激发学生的好奇心和表达欲，主动参与到课堂讨论中。 2.衔接旧知导入新课：通过引导学生尝试用已学的盐类水解知识解释现象，既复习巩固了上节课的核心知识点，又自然引出本节课的实验探究主题，让学生带着疑问进入后续实验环节，明确学习目标，提升探究的主动性。 3.落实学科核心素养：从生活生产实例切入，让学生直观感受到化学知识的实用价值，体会“化学来源于生活、服务于生产”的学科特点，初步建立“性质决定应用”的化学思维，为后续落实“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”的核心素养做好铺垫。 环节一盐类水解的应用 任务一复习：盐类的水解 【引入】要探究盐类水解的应用，首先要明确水解的核心原理，我们先对之前学习的盐类水解知识点进行复习。 【教师提问】请大家回顾盐类水解的定义、实质，思考水解对水的电离平衡有什么影响？ 【学生思考】结合已有知识回答： 1.定义：在溶液中盐电离出来的离子与水电离出来的H+或OH-结合生成弱电解质的反应，叫做盐类的水解。 2.实质：生成弱酸或弱碱，破坏了水的电离平衡，使水的电离平衡右移，促进水的电离，最终溶液中c(H＋)≠c(OH－)。 3.弱碱阳离子水解使溶液显酸性，弱酸根离子水解使溶液显碱性。 【讲解】评价学生回答，强调水解的核心特征是“有弱才水解，越弱越水解”，只有盐电离出的弱酸根或弱碱阳离子才能发生水解反应。 知识总结 一、盐类水解的应用 1. 盐类的水解 ⑴定义 在溶液中盐电离出来的离子跟水所电离出来的H+或OH—结合生成弱电解质的反应，称为盐类的水解。 ⑵条件 盐必须溶于水；必须含有弱酸根离子或弱碱阳离子。 ⑶实质 在溶液中由盐电离出的弱酸的阴离子或弱碱的阳离子跟水电离出的H+或OH—结合生成弱电解质弱酸或弱碱，破坏了水的电离平衡，使其平衡向右移动，引起氢离子或氢氧根离子浓度的变化。 盐类水解可促进水的电离。 ⑷特点 ① 盐类水解吸热。该反应可以看做是酸碱中和反应的逆反应； ② 通常盐类水解程度是很小的，且反应前后均有弱电解质存在，故属于可逆反应。 任务二 根据生活和学习经验，你能解释出现下列现象的原因吗？ 【引入】盐类水解的原理在生活、生产、实验室中都有广泛的应用，请大家结合已有经验举例说明。 【教师提问】你能想到哪些盐类水解的应用场景？这些场景分别利用了水解的什么性质？ 【学生思考】分组讨论后举例回答： 1.明矾净水：利用铝离子水解生成的氢氧化铝胶体吸附杂质。 2.泡沫灭火器：利用铝离子和碳酸氢根的双水解反应生成二氧化碳。 3.实验室配制FeCl3溶液加盐酸：抑制铁离子水解。 【讲解】评价学生举例，梳理盐类水解的常见应用类别。 知识总结 一、盐类水解的应用 2. 盐类水解的应用 环节二 盐类水解的应用实验 任务三 盐类水解的应用实验 【引入】我们首先通过实验探究外界条件对水解平衡的影响，以Fe2(SO4)3 的水解为例。 【教师提问】Fe3+水解的离子方程式是什么？如果增大cFe3+浓度、增大cH+浓度，水解平衡分别会怎么移动？ 【学生思考】回答并书写离子方程式Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，增大cFe3浓度平衡正向移动，增大cH+浓度平衡逆向移动。 【讲解】演示实验操作： 1.向试管中加入少量Fe2(SO4)3 晶体，加5mL蒸馏水振荡，观察现象； 2.再向试管中加入2mL浓硫酸，振荡观察现象。 引导学生观察现象：第一步溶液呈黄色，加浓硫酸后溶液黄色变浅。 知识总结 二、盐类水解的应用实验 1.反应条件对Fe2(SO4)3 水解平衡的影响： 向一支试管中加入少量Fe2(SO4)3晶体，然后加入5 mL 蒸馏水，振荡，观察并记录现象。再向试管中加入2 mL 浓硫酸，振荡，观察并记录现象。 影响因素 实验步骤 实验现象 解释 反应物的浓度 向0.01mol/L的Fe2(SO4)3 溶液中加入少量Fe2(SO4)3 晶体 红褐色变深 增大c(Fe3+)，Fe3+水解平衡右移动 生成物的浓度 向0.01mol/L的Fe2(SO4)3 溶液中加入少量硫酸 红褐色变浅 增大c(H+)，Fe3+水解平衡左移动 【引入】生活中常用明矾、聚合硫酸铁作为净水剂处理浑浊的水，我们通过实验验证其净水效果。 【教师提问】Al3+、Fe3+水解生成的产物有什么特点？为什么可以净水？ 【学生思考】回答：水解生成Al(OH)3 、Fe(OH)3胶体，胶体表面积大，可以吸附水中的不溶性杂质，从而达到净水效果。 【讲解】演示实验操作：向三支试管中分别加入5 mL 混有少量泥土的浑浊水，然后向其中的两支试管中分别加入2 mL饱和FeCl3 溶液、2 mL 1 mol/L Al2(SO4)3 溶液，振荡。把三支试管放在试管架上，静置5 min，观察并记录现象，同时进行比较。 引导学生观察现象：加蒸馏水的试管仍然浑浊，加两种盐溶液的试管都变得澄清。 知识总结 二、盐类水解的应用实验 2. KAl(SO4)2 , Fe2(SO4)3 等盐可用做净水剂 知识总结向三支试管中分别加入5 mL 混有少量泥土的浑浊水，然后向其中的两支试管中分别加入2 mL饱和FeCl3 溶液、2 mL 1 mol/L Al2(SO4)3 溶液，振荡。把三支试管放在试管架上，静置5 min，观察并记录现象，同时进行比较。 Fe 3+ + 3H2O⇌ Fe (OH)3 + 3H + Al 3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3H + 胶体的净水作用 【引入】刚才我们了解到Fe3+水解可以生成Fe(OH)3，如果要得到胶体而不是沉淀，需要控制特定的反应条件。 【教师提问】为什么制备Fe(OH)3胶体要向沸水中滴加饱和FeCl3 溶液？能不能持续加热？ 【学生思考】回答：水解是吸热反应，沸水温度高可以促进Fe3+水解，饱和FeCl3溶液浓度大，水解程度高；如果持续加热，胶体发生聚沉会生成沉淀。【讲解】演示实验操作：向40mL沸水中逐滴加入5~6滴饱和FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热。 引导学生观察产物：用激光笔照射液体，出现丁达尔效应，证明生成了胶体。 知识总结 二、盐类水解的应用实验 3.实验室 制备Fe(OH)3胶体 向一个烧杯中加入40 mL蒸馏水，加热至水沸腾，然后向沸水中逐滴加入5～6滴饱和FeCl3溶液。继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，用激光手电照射，观察制得的Fe(OH)3 胶体。 Fe 3+ + 3H2O⇌ Fe (OH)3 + 3H + Fe3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋ 【引入】生活中用热的纯碱溶液清洗油污效果比冷溶液更好，我们通过实验验证温度对水解的影响。 【教师提问】CO32- 水解的离子方程式是什么？升温对该平衡有什么影响？去污的本质是什么？ 【学生思考】回答并书写离子方程式：CO32-＋H2O ⇌ HCO3-＋OH－ ∆H ＞0 ，水解吸热，升温促进水解，c(OH-) 增大，油污在碱性条件下发生水解反应被除去。 【讲解】演示实验操作：向两支盛有饱和Na2CO3溶液的试管中各加2~3滴植物油，振荡，一支加热煮沸，另一支不加热，振荡后冲洗试管，比较洁净程度。 引导学生观察现象：加热的试管内壁更干净。 知识总结 二、盐类水解的应用实验 4.纯碱溶液可以清理油污，加热后去污能力更强 向两支试管中分别加入5 mL 饱和Na2CO3 溶液，然后各滴入2~3 滴植物油，振荡。 将其中的一支试管加热煮沸一会儿，然后再振荡。把两支试管中的液体倒掉，并用水冲洗试管，比较哪支试管的内壁更干净。 CO32-＋H2O ⇌ HCO3-＋OH－ ∆H ＞0 去油污的是OH-。Na2CO3水解可以生成OH- ，所以Na2CO3溶液可以清理油污。水解反应是吸热的，升温促进Na2CO3水解，使溶液中的c(OH-)增大，去污效果更好。 任务四 问题和讨论 【教师提问】 1．根据实验结果，说明实验室中应该如何配制FeCl3溶液。 2.写出实验过程中有关化学反应的离子方程式。 3．举出其他盐类水解应用的例子，并与同学讨论。 【学生思考】 1.将FeCl3晶体溶解于比较浓的盐酸中，然后稀释到所需的浓度。 2.Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋；CO＋H2OHCO＋OH－ 3.①NH4Cl除去铁表面的铁锈。 ②Al2(SO4)3与NaHCO3作泡沫灭火器原料。 ③长期使用(NH4)2SO4化肥土壤易变酸性，可施用适量的熟石灰。 【教师提问】请大家解释下列应用的原理： 1.泡沫灭火器为什么可以灭火？ 2.铵态氮肥为什么不能和草木灰（主要成分K2CO3 混合施用？ 3.焊接工业上为什么用氯化铵作为金属除锈剂？ 【学生思考】分组讨论后派代表回答： 1.泡沫灭火器中Al 3+ 、3HCO3– 发生双水解，生成CO2 、 Al(OH)3沉淀，隔绝空气灭火。 1.铵根水解显酸性，碳酸根水解显碱性，二者混合相互促进水解，生成NH3挥发，降低肥效。 3.氯化铵水解显酸性，H+可以和铁锈反应除去锈迹。 【讲解】评价学生回答，补充水解的离子方程式。 【例1】 下列说法错误的是(　　) A．除去CuCl2溶液中少量的FeCl3，可选用CuO固体 B．配制一定浓度的FeSO4溶液时，将FeSO4固体溶于稀硫酸中，然后稀释至所需浓度 C．在NaHS溶液中，滴入少量CuCl2溶液，产生黑色沉淀，HS－的水解程度增大，pH增大 D．用饱和氯化铵溶液可以清洗钢铁表面的锈迹 【答案】C 【解析】首先Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，然后CuO与H＋结合，使上述水解平衡右移，最终生成Fe(OH)3沉淀，A正确；稀硫酸抑制亚铁离子的水解，B正确；NaHS溶液中存在以下平衡：HS－＋H2OH2S＋OH－、HS－H＋＋S2－，Cu2＋与S2－结合生成黑色沉淀CuS，使平衡HS－H＋＋S2－右移，HS－浓度减小，水解平衡HS－＋H2OH2S＋OH－左移，HS－水解程度减小，pH减小，C错误；氯化铵溶液水解显酸性，与铁锈反应，D正确。 唤醒学生已有的知识储备，为后续学习水解的应用做好理论铺垫，搭建“原理-应用”的知识关联。 引导学生主动建立原理和实际应用的关联，初步形成“用化学原理解释生活现象”的思维模式。 通过实验探究，让学生直观感受水解的应用，培养“宏观辨识与微观探析”“科学探究与创新意识”的化学核心素养，提升从实验现象推导反应本质的能力。 课堂小结 七、板书设计 实验活动3 盐类水解的应用 一、盐类水解基本原理 1.定义：溶液中盐电离的离子与水电离的H+/OH-结合生成弱电解质的反应 2.实质：破坏水的电离平衡，促进水的电离，溶液呈酸/碱性 3.影响因素：浓度、温度、溶液酸碱度 二、核心探究实验 1.浓度对Fe2(SO4)3 水解平衡的影响：增大Fe3+浓度水解正向移动，增大H+浓度水解逆向移动 2.净水实验：Fe3+、Al3+水解生成氢氧化物胶体，吸附悬浮杂质 3.Fe(OH)3胶体制备：沸水中滴加饱和FeCl3溶液，至液体呈红褐色停止加热 4.纯碱去油污：CO32-水解显碱性，升温促进水解，去污能力增强 三、拓展应用 1.易水解盐溶液配制：如FeCl3溶液需先溶于浓盐酸再稀释 2.化肥混施：铵态氮肥不能与草木灰混合使用 3.泡沫灭火器、金属除锈等生活生产应用 随堂练习 1.下面的问题中，与盐类水解有关的是(　　) ①为保存FeCl3溶液，要在溶液中加入少量盐酸 ②实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用橡胶塞 ③用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液 ④长期使用硫酸铵，土壤酸性增强 A．只有①④ B．只有②③ C．只有③④ D．全部 【答案】D 【解析】①保存FeCl3溶液，在溶液中加入少量盐酸，可以抑制FeCl3发生水解反应生成Fe(OH)3沉淀；②Na2CO3、Na2SiO3可以发生水解使溶液显碱性，从而能与玻璃中的SiO2反应，故实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用橡胶塞，不能用玻璃塞，避免瓶塞和瓶口粘连在一起；③碳酸钠水解呈碱性，而氯化钠不水解呈中性，故可以用酚酞进行鉴别；④硫酸铵水解呈酸性，长期使用此化肥，土壤酸性将增强。 2.下列关于盐类水解应用的描述中不正确的是( ) A．实验室盛放Na2S溶液的试剂瓶不用玻璃塞 B．草木灰和铵态氮肥混合施用可增强肥效 C．制备MgCl2、AlCl3固体均不能采用将其溶液直接蒸干的方法 D．含较多Na2CO3的盐碱地可以通过施加适量石膏降低土壤的碱性 【答案】B 【解析】Na2S是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，在碱性环境中，玻璃的成分SiO2能够与碱反应产生可溶性硅酸盐，该物质有粘性，会将试剂瓶与玻璃塞粘在一起，因此实验室盛放Na2S溶液的试剂瓶不用玻璃塞，A正确；草木灰主要成分是K2CO3，该物质是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，若草木灰与铵态氮肥混合施用，会反应产生氨气逸出，导致肥效降低，因此二者不能混合使用，B错误；MgCl2、AlCl3都是强碱弱酸盐，水解产生难溶性金属氢氧化物和HCl，HCl易挥发，因此若要制备MgCl2、AlCl3固体，应该在HCl的气氛中加热相应的盐溶液，而不能采用将其溶液直接蒸干，否则HCl挥发逸出，导致最终制取得到的物质是Mg(OH)2、Al(OH)3，C正确；Na2CO3是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，若向含有较多Na2CO3的盐碱地加入适量石膏，Na2CO3与CaSO4反应产生CaCO3沉淀和Na2SO4，CaCO3难溶于水，Na2SO4溶液显中性，使溶液碱性减弱，因而可降低土壤的碱性，D正确。 3．化学与生活生产密切相关，下列事实与盐类水解无关的是(　　) A．古代用草木灰的水溶液来洗涤衣物 B．“管道通”中含有铝粉和苛性钠，用于疏通下水道 C．氯化铵溶液可做金属焊接中的除锈剂 D．向TiCl4中加入水，加热蒸干，最后焙烧固体得到TiO2 【答案】B 【解析】A．草木灰的主要成分是碳酸钾，碳酸钾水解使溶液显碱性，油污在碱性条件下易被除去，与盐类水解有关，A错误；B．铝与氢氧化钠溶液反应生成氢气，增大管道内气压用于疏通下水道，与盐类水解无关，B正确；C．铵根离子水解，有H+生成，使溶液显酸性，H+与铁锈反应，能起到除锈的作用，与盐类水解有关，C错误；D．在加热的条件下，TiCl4水解得TiO2⋅xH2O和HCl，最后焙烧得到TiO2，与盐类水解有关，D错误；故选B。 教学反思 本节课通过实验探究+理论推导结合的模式，既落实了盐类水解平衡移动的知识点，也让学生在动手操作中体会了化学与生活生产的紧密联系，较好达成了预设的素养目标。但授课中也存在不足：部分学生实验操作不规范，胶头滴管使用、加热操作存在错误，后续需加强基础实验操作训练；少数学生对双水解互促的原理理解不到位，下次授课可增加小组讨论时长，引导学生自主推导双水解过程，也可补充更多生活场景的素材，进一步提升学生的探究兴趣，更好落实科学态度与社会责任的核心素养。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $