《沉淀溶解平衡》（第1课时）教学设计
2012-11-21詹崇明黄爱民
詹崇明，黄爱民
（1.扬州市宝应县中学，江苏 扬州 225800；2.扬州市宝应县教育局教研室，江苏 扬州 225800）
一、教材和学情分析
（一）教材分析
苏教版本节教材的知识建构线路：
这个建构线路体现了由理论到运用的主线。在理论部分有两个要点，一是通过实验让学生建立沉淀与溶解是可逆过程的观点；二是通过类比化学平衡、电离平衡构建沉淀溶解平衡概念。教材编写体现以下四个特点：①充分考虑学生的认识能力。②特别注意生产、生活和实验情境的创设。本节生活情境美丽的溶洞、误食钡盐中毒的救治、氟化物防治龋齿等体现了本节知识与生产、生活的密切联系，而有关沉淀溶解平衡移动的知识，则被全部置于生产生活的情境之中。③注意运用直观的方式说明问题。在“沉淀溶解和沉淀生成是可逆过程”建构时，采用了直观描述微观图景的方法；在“形成沉淀溶解平衡和溶度积概念”时，采用相关化学平衡知识类比迁移这种比较直观的建构方法。④能注意发挥学生主体作用，二个活动与探究、三个交流与讨论，涵盖了上述知识建构线路中的全部环节。
（二）学生情况分析
学生此前深入地学过物质的溶解和化学平衡，也经历过将化学平衡知识迁移运用于电离和盐类水解，这些为学生学习沉淀溶解平衡奠定了知识和方法层面的基础。但教学中发现，学生对沉淀与溶解问题仍有错误的认识。具体为：①沉淀与溶解是两个对立统一的现象，在学生那里却常常是割裂的。②生成沉淀的复分解反应因其反应迅速、现象明显、反应灵敏，常使学生形成单向反应的错觉，妨碍了其为可逆反应的建构。③习惯上将沉淀物看作不溶物的前概念，对沉淀在水中有微少溶解的认同有强干扰。
二、设计思路
要进行追求科学本质的探究，就要关注科学中的观点与证据，即观点的产生过程要被追问，获取证据的实验要经历紧扣目标的思路层面的构想，这些在下面的学习过程设计中将被显性化。第1课时从帮助学生产生“难溶电解质在水中是否存在着沉淀溶解的可逆过程”的核心问题开始，到用反证法设计实证方案并实施实证，证实该核心问题的结束。第2课时内容是沉淀溶解平衡移动在实际生活中的应用。第1节课的核心问题是：难溶物在水中真的存在沉淀溶解和沉淀生成的可逆过程吗？围绕这一问题，笔者设计了如下学习过程:
三、教学目标设计
（一）知识与技能
①了解难溶物亦溶，难溶物在水中真的存在沉淀溶解和沉淀生成的可逆过程。
②理解沉淀溶解平衡建立过程，初步掌握沉淀溶解平衡和溶度积的概念。
（二）过程与方法
①通过对“难溶物是否溶解”和“难溶电解质在水中是否存在着沉淀溶解的可逆过程”的探究，让学生体会探究的科学本质是观点与证据，并让学生体会探究中思维灵活和深刻。
②通过上述探究活动，让学生体会沉淀溶解平衡知识产生与发展的过程。
（三）态度、情感与价值观
通过突显科学本质的探究活动，提高学生对科学本质的认识，培养学生的科学素养。
四、教学过程设计（第一课时）
教学活动1：导入新课
[教师活动]投影美丽的溶洞的图片或录像，石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后，会形成各种奇形异状的溶洞。提问：请大家由此猜想溶洞的成因？并说出猜想理由。
[学生活动]在观看、感受自然之美的基础上，分析、讨论，抓住关键词“石灰石、溶洞”中的“溶”字。作出猜想：与石灰石溶解有关。
（设计意图：激趣和培养化学视角，为产生沉淀亦溶的认知冲突抛锚）
设计说明：本课导入没有采用新奇的情境，原因有①美丽的溶洞这一情境具有美感，与龋齿、肾结石、痛风之类相比更是如此。②美丽的溶洞这一情境具有普适性，学生大多对这一情境有过直接或间接的接触，容易唤醒学生积极的情绪。③美丽的溶洞这一情境具有易入性，它所涉及的物质均为学生已知的，没有额外附加的、陌生的反应物障碍。由此产生的体会是：要重视课堂的导入，但要摒弃花哨复杂的形式；要重视教材中的情境，不要因为“用教材教”就刻意回避教材中的情景；课堂导入应追求简单、有效。
教学活动2：沉淀亦溶的实验探究
[教师活动]大家知道碳酸钙易沉淀，是不溶于水的， 但前面我们作出的溶洞成因的猜想，却是与石灰石溶解有关。这让我们生发了这样的疑问：作为沉淀的物质在水中真有溶解吗？对上述疑问，你的观点是什么？依据何在？
[学生活动]感受认知冲突，思考、交流、讨论，得出:沉淀即通常说的难溶物或不溶物，并不是不溶，只是溶解度很小（小于0.01克）（这是己学过的知识）；因此，所持观点是：沉淀物在水中有极其有限的溶解。
（教学意图：①显化认知冲突，让学生的兴趣上升到理性层面。再通过问题引导，让学生进入探究。②本质上这一环节属于探究“沉淀在水中是否存在着溶解”的观点形成阶段）
[教师活动]你的观点可以实验证明吗？设想的实验方案是怎样的？
[学生活动]交流、讨论，得出实证方案的设想：找一难溶物，取少量，放入蒸馏水中，振荡、静置后，取上层清液，检验其中是否有离子溶出。（也可有其他设想，如对沉淀物前后质量进行比对，对沉淀物放入前后溶液的导电性进行比对等）
（教学意图：本环节本质上属于形成探究“沉淀在水中存在着极其有限的溶解”这一观点的实证思路阶段）
[教师活动]其实这个探究设想中使用的难溶物还是有一定要求的，最基本的要求就是：其溶出的离子要易于检出。教材中选用PbI2这个难溶物的想法是什么？先想清楚这个问题，再进行有关实验操作
[学生活动]思考、交流讨论，得出教材中选用PbI2这个难溶物，是因为I-易于检出。学生在理解了实验的具体内容后，进行实验。现象：投入的PbI2仍沉淀在底部，几乎看不出有溶解，向上层清液中滴入AgNO3溶液后出现黄色沉淀。
（教学意图：让学生体会:实证的设想演变为具体的探究实验，还有一个具体化的问题）
[教师活动]实验现象说明了什么？
[学生活动]观察、分析，得出：难溶物在水中有极其有限的溶解。
（教学意图：体验由具体结论到抽象结论的过程）
设计说明：要让学生体会探究的科学本质是观点与证据，而不是探究的程序性知识或实验的操作性知识。观点不是随便猜，要有一定的依据，通常观点产生于由旧知引发的认知冲突；而证据可源于实验，探究实验只是认识工具，就实验讲实验有违它的认识论价值，从探究实验的意图层面去设计或理解实验，才能真正做好探究实验
教学活动3：新问题的产生和观点的形成
[教师活动]“难溶物在水中存在着极其有限的溶解”，你对此如何解释？解释的依据何在
[学生活动]思考、阅读教材，进行有关“限度”的旧知联想，亮出自已的观点，交流、归纳。
学生观点：存在沉淀溶解与沉淀生成的可逆过程。当沉淀溶解与沉淀生成的速率相等时，出现表观上的不溶，即溶解达到限度。依据有：①旧知中，在一定条件下的化学反应之所以有限度，是因为它是可逆反应，会出现正、逆速率相等状态。②本节教材中从微观角度进行的有关表述
（教学意图：让学生体会到一个问题的结束，往住意味着另一个问题的生成，对问题结论的追问，是新问题产生常用手段）
[教师活动]大家的解释有道理，如果老师作这样的解释，你们看如何？溶解是一个单向过程，当这个过程停止时，难溶物便不再溶解，达到溶解限度。
[学生活动]感受冲突，分析、讨论。不同点：一个是单向静止，另一个可逆动态；相同点：都能解释溶解有限度。
[教师活动]两个解释谁为真？在科学领域，最有力的辩论是拿出证据，也就是通常所说的：让实验来评判。
[学生活动]学生体会科学中的辩论之道：问题→观点(要有依据)→证据(要有实验支撑)
（教学意图：由于教科书中直接呈现了可逆动态的观点，掩盖了学生的迷思，这个设计就是要显化冲突。此外，还想让学生体会:观点的成立，不但要有依据，还要有证据）
设计说明：本环节的设计意图是；从“难溶物在水中存在着极其有限的溶解”到“难溶物在水中同时存在着沉淀溶解与沉淀生成的可逆过程”，对教师来说似乎只是同一个思维层面上的叙述转换，但对不少学生来说却是一个迷思——因为他们习惯于静止的、片面的解释问题，在他们的思维中生成沉淀与沉淀溶解是割裂开的、不再溶解就是溶解的停止。不破除这个迷思就无法进入由可逆过程到平衡的建构。
教学活动4：寻找“难溶物在水中同时存在着沉淀溶解与沉淀生成的可逆过程”的证据（1）
[教师活动]尽管我们己经理解了沉淀与溶解作为可逆过程的微观描述，然而我们却没有能力对它进行直接的实验观察与测量，因此我们只能尝试将实证思路转向其宏观外在表现。想一想我们用稀释的方法证明某酸为弱酸的内在逻辑？
[学生活动]思考、交流，设计依据与思路：平衡态与静止态最大的差别，在于平衡是动态的，是可以被移动的。有可逆过程才会有平衡存在，才会有平衡移动，因此真实存在平衡移动可反证可逆过程的真实存在。可由实证沉淀溶解平衡移动存在与否入手，设计实验进行证实。
[教师活动]引导学生对思路细化，并进行归纳。
[学生活动]思路归类：
①使沉淀溶解类设计——平衡向溶解方向移动。
②使沉淀生成类设计——平衡向沉淀生成方向。
③使沉淀转化类设计——同时进行原沉淀的平衡向溶解移动，新沉淀平衡向沉淀生成移动。
④通过温度变化影响平衡类——平衡移向视溶解的吸放热而定。
（教学意图：本教学环节，既复习了平衡移动的有关知识，又形成了探究“沉淀与溶解可逆过程是否存在”的实证思路）
设计说明：反证法是数学证明时的一种常用方法，在化学中同样适用，显化它是为了引起学生关注，让学生体验该法。
教学活动5：寻找“难溶物在水中同时存在着沉淀溶解与沉淀生成的可逆过程”的证据（2）
[教师活动]对于实验，操作简单、现象明显是最基本的要求，请大家参照前面的归类设计实验，可参阅教材。
[学生活动]思考、阅读、交流。设计如下：
①沉淀溶解类设计。
向碳酸钙浊液中吹二氧化碳气体的实验
②沉淀生成类设计。
加热上述刚变清的溶液。
③沉淀转化类设计。
教材中的AgCl→AgI→Ag2S的转化实验。
（教学意图：体验由探究目的衍生具体实验方案并进行优选的过程）
[教师活动]由于前2个实验是熟知的，故不再重复做了，请大家做第3个沉淀转化的实验。
[学生活动]操作、观察、记录现象。
[教师活动]请大家思考这些实验现象能证实“难溶物在水中同时存在着沉淀溶解与沉淀生成的可逆过程”吗？用化学用语表达你的思考。
[学生活动]分析、归纳、用化学用语表达。能作为证据，因为这些实验现象都是平衡移动的结果。具体见下：（以①为例，②③未写出）
溶解只能是平衡正移造成，故证明了沉淀溶解与沉淀生成的可逆过程真实存在。
[教师活动]再提供实验现象：恒温下，饱和液中的晶体质量不变，形状可变（投影晶体外形由不规则到规则的对比图）。请大家分析，它可作为证据吗？
[学生活动]分析、讨论、交流。如果达到限度时，真是静止态，晶体的质量、形状应该均不变，这种现象只能是由动态平衡造成，它可作为直接证据。
[教师活动]现在证实了“难溶物在水中同时存在着沉淀溶解与沉淀生成的可逆过程”，因此基于可逆过程产生的化学平衡的有关知识和原理，完全可迁移类比运用到沉淀溶解的可逆过程上，那么你能形成哪些结论？（以AgCl为例）
[学生活动]分析对比、迁移替代，阅读教材中有关内容，形成个性认识，交流，完成概念建构。结论：
①在一定温度下，当沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等时，形成饱和溶液，达到平衡状态——沉淀溶解平衡。
②沉淀溶解平衡是动态的有条件的，其移动可参照化学平衡移动来处理。
③沉淀溶解平衡也有平衡常数，简称溶度积，可反映难溶电解质在水中的溶解能力，它也只与温度有关，其表达式中不会出现沉淀物（固体）的浓度。如AgCl⇌Ag++Cl-Ksp=CAg·+，且Ksp表达式中不会出现CAgCl
（教学意图：考虑到教学的流畅，本环节中有一个沉淀转化方向问题暂未解释，在第2课时再分析，目前只到转化是平衡移动所致，反映了平衡真实存在。让学生在获得实证的同时，体验沉淀溶解平衡有关知识的生成）
设计说明：本环节的设计意图是，类比迁移是一种知识形成的方式，也是一种学习的方式。在教学活动4和5中，一方面通过对电离平衡的类比迁移形成了实证方案，另一方面又利用化学平衡知识的迁移形成了沉淀溶解平衡的新知。
教学活动6：归纳与小结
[教师活动]①什么叫沉淀溶解平衡？什么叫溶度积？写出CuS、Ag2S的溶度积表达式。如何解释石灰岩溶洞的形成？②从难溶物PbI2溶解实验探究开始，本课得到了哪些结论？试画出这些结论之间的关系图式。③举例说明探究中观点的形成和证据获得。
[学生活动]思考回答①的有关问题；
思考、梳理②问，画发展线索图、投影交流。
对③问，本课有两个探究，任举其一均可。
（教学意图：掌握知识要点，引导学生重视知识的产生，并在科学探究的本质是观点和证据方面有所感悟）
[1]王祖浩.化学反应原理[M].南京：江苏教育出版社，2008.
[2]梁永平，宁君迎.化学教育[J].2007（1）.
