1、基于学生认知障碍化解的难溶电解质溶解平衡教学策略研究广东实验中学 程俊在中国知网搜索篇名含“难溶电解质溶解平衡”的文献，共有 25 篇，其中 18 篇是研究考点、三重表征、复习教学、概念应用，另外只有 5 篇研究新课的教学设计、1 篇研究概念教学原则下的教学设计，1 篇研究促进学生认知障碍化解的概念原理教学设计。由于普遍对学生的认知障碍把握不准确、不完整，同时没有很好地结合概念教学的规律，所以，教学效果不甚理想。本研究调查了高三学生在一轮前后关于“难溶电解质溶解平衡”的掌握情况，分析了学生五个层次的的学习障碍，发现有些障碍可能是由于学生记忆的遗忘造成，但有些障碍是在高二新课教学中造成的，今后在
2、高三教学中怎么弥补似乎都难以达到很好的效果。再结合概念课课型特征和教学策略，发现主要是概念的辨析和运用做得不够到位，造成学生思维的混乱。一、学生认知障碍分析本节应用化学平衡理论作指导来探讨水溶液中离子与难溶电解质固体间的相互作用，建立沉淀溶解平衡(一种动态平衡，具有化学平衡的基本特征、满足化学平衡的基本规律) ，可视为化学平衡学习的延伸、拓展及平衡理论体系的丰富和完善。由于第三章前三节都是关于平衡理论的应用和丰富，学生已经很容易接受这种概念同化的模式，因此，关于沉淀溶解平衡的影响因素和沉淀溶解平衡常数两个部分的教学，学生并不困难。学生真正的学习障碍在如下五个方面。1、电解质投入水中的行为有哪些
3、？先后顺序是怎样的？先后顺序决定着物质变化的从属关系、主次关系。比如 BaCO3 投入水中，是先有 CO32-的水解，还是先有 BaCO3 的电离？因为先后顺序不清，很多学生将 BaCO3 能溶解于酸的问题归因于 CO32-的水解平衡。2、 难以识别平衡体系。何处存在难溶电解质的溶解平衡？何时用难溶电解质的溶解平衡？作为教师，应引导学生将难溶电解质的溶解平衡概念与弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡进行辨析，让学生学会正确的选择和运用。如 2014 届广州一模,32， 要 研 究AlCl36H2O(s)晶体的析出问题，但很多学生写成了 AlCl3 的水解平衡。3、 不理解难溶电解质的溶解平衡符号
4、的意义，不能用规范的符号表征平衡。4、 难溶不等于不溶。在学习难溶电解质的溶解平衡概念时，学生完全理解难溶不等于不溶，但是，在遇到混合物情境时，这一理解就被置之脑后。因此，在初学时，就要给学生一些相对复杂的情境加强概念的辨析。5、 理解了在物质的溶解度随温度降低而降低、蒸发能使物质结晶，但是没考虑过当难溶电解质的饱和溶液中还大量存在 NaNO3、H 2O 等物质时可能会有什么变化。没有学会在复杂的情境中综合考虑难溶电解质的溶解问题。说明在概念教学中，概念的综合运用做得不够。二、教学策略与实践化学概念教学的基本要求是：揭示概念的内涵与外延，使学生深刻理解概念，牢固掌握概念，灵活运用概念，即达到理
5、解、巩固、系统、会用的目的。基于上述对学生学习障碍点的分析，我们以难溶电解质的溶解平衡教学为例，在实践中探索概念教学的四个策略。1、重视概念的形成：首先，找到我们已学的上位概念。难溶电解质溶解平衡的上位概念有溶解度、化学平衡、电解质、离子反应等。深刻理解这些上位概念与难溶电解质溶解平衡概念之间的关系，可以有利于概念的建立与同化。然后从学生熟知的生活事实和实验中提供感性材料，引导他们抽象出相应的化学概念，才能使学生较好地掌握概念的实质。【环节 1】回顾旧知（1）将氯化钠固体投入蒸馏水中充分溶解至有固体剩余，溶液中存在的微粒有哪些？（2）要使 NaCl 饱和溶液中析出 NaCl 固体，可以采取什么
6、措施？归纳：易溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡。【环节 2】类比迁移（1）从物质的分类角度看，氢氧化镁属于哪一类物质？含有哪些微粒？将氢氧化镁固体投入蒸馏水中充分溶解至有固体剩余，溶液中存在的微粒有哪些？（2）怎样用实验证明溶液中还存在 Mg2+、OH -?（3）将氢氧化镁固体投入蒸馏水中充分溶解至有固体剩余，请画出 v-t 图。（4）解释沉淀溶解平衡符号的含义和写法。(关注两相之间的变化)归纳：难溶电解质的在水中存在沉淀溶解平衡。观察分析书本 p61 页溶解度表格，发现难溶不溶。其溶解度虽小，但若平衡发生移动，也会在生产、科研、环保等领域有重要的应用。2、注意概念的辨析：本章的几个概念，弱电解
7、质的电离平衡、水解平衡与难溶电解质的溶解平衡，理论相近但适用于不同体系的。要注意概念之间的比较，特别是通过反例来纠正学生在理解概念中的错误，有利于学生准确理解概念。【环节 3】下列几个体系，请问哪些体系中存在沉淀溶解平衡？醋酸溶液、硫酸铜溶液、已经析出晶体的硫酸铜溶液、氯化铁溶液、Mg(OH) 2溶液、Mg(OH)2悬浊液难点剖析：对于已经析出晶体的硫酸铜溶液体系，存在两种平衡，即 Cu2+的水解平衡、CuSO4.5H2O 的沉淀溶解平衡。当要解决 Cu2+向 Cu(OH)2的转化时，用水解平衡；当要解决CuSO4.5H2O 晶体的析出或溶解时用沉淀溶解平衡。沉淀溶解平衡一定是两相之间的转化。
8、归纳：存在沉淀溶解平衡的体系是：悬浊液里。3、落实概念的同化：概念教学最重要的部分是概念的同化。所谓概念同化，是指学生利用认知结构中原有的有关概念来同化新知识概念，从而获得科学概念的过程。【环节 4】沉淀溶解平衡的影响因素（沉淀溶解平衡也可以移动）提供一瓶 Mg(OH)2悬浊液，请问有哪些措施可以影响 Mg(OH)2沉淀溶解平衡？请提出合理的方案。 （可以根据学生水平，调整开放程度）对 Mg(OH)2悬浊液的措施平衡移动方向对微粒浓度的影响 促进固体析出促进固体溶解放入热水浴 c(Mg2+)_c(OH-)_放入冰水浴滴加蒸馏水滴加 1mol/LMgCl2溶液滴加 0.2mol/LNaOH溶液滴
9、加 2mol/LNaOH 溶液滴加 0.2mol/L 盐酸滴加 FeCl3溶液【环节 5】沉淀溶解平衡常数（沉淀溶解平衡也有平衡常数）（1）请写出 AgI、Fe(OH) 3、Ag 2SO4的沉淀溶解平衡方程式和溶度积表达式。（落实符号的书写规范与理解）（2）在 25时几个物质的溶度积：物质 Ksp 物质 KspAgCl 1.810-10 Cu(OH)2 2.210-20AgI 8.310-17 CuS 6.310-36在 25时，在 0.1mol/LAgNO3溶液中加入氯化钠固体，c(Cl -)=_时，开始产生沉淀。当 c(Cl-)1.810-9mol/L 时，_请总结浓度商 Qc 与 Ksp
10、 的关系所代表的意义。请画出 25时，AgCl 饱和溶液 c(Ag+)随 c(Cl -)变化的曲线？在图中分别取四个点，每个点代表的溶液状况是什么？在 25时，在 0.1mol/LAgNO3溶液中加入碘化钾固体，当 c(I-)=_时，开始产生沉淀。比较上述的数据，我们能得出什么结论？K SP的数据能告诉我们哪些信息？除去污水中的重金属离子 Cu2+时，该如何选择沉淀剂？用氨水和 Na2S 溶液哪个更好？4、加强概念的运用：在教学中，应加强概念的应用，围绕着一个概念要配备多种问题，让学生从多角度，多层次上去进行应用。先巩固性应用，后综合性应用，在应用中达到切实掌握化学概念的目的。【环节 6】沉淀
11、的生成（1）根据 P65 表 3-5 数据，除去 NaCl 溶液中的 Na2SO4 杂质 ,选择 CaCl2 还是 BaCl2 溶液做沉淀剂，为什么？（2）根据 P65 表 3-5 数据，除去并回收 NH4Cl 溶液中的 FeCl3 和 AlCl3 杂质的实验流程（部分）如下，请分析沉淀 1 和沉淀 2 的成分，并解释原因。总结：（1）沉淀剂的选择 （2）沉淀的方法; (3)沉淀生成的本质【环节 7】沉淀的溶解问题回答的模板：找到已存在的平衡体系外界施加的影响因素对平衡体系的直接影响平衡移动的方向造成的结果（1）请用平衡移动的原理解释：为何 Mg(OH)2 能溶于盐酸和 NH4Cl 溶液？ （
12、P 63 实验 3-3）（2）请用平衡移动的原理解释：为何 FeS 难溶于水，但易溶于盐酸？总结：沉淀溶解的本质和方法【环节 8】沉淀的转化（1）P 64 实验 3-4实验步骤实验现象离子方程式用平衡移动原理解释 （2）P 64 实验 3-5实验步骤实验现象离子方程式实验结论 Fe (OH)3 比 Mg(OH)2 用平衡移动原理解释总结： 沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。一般说来，从溶解度小的转化为溶解度更小的沉淀比较容易。【环节 9】综合应用（1）锅炉除垢：锅炉中锅垢的主要组分之一为 CaSO4，锅垢的导热能力小，会阻碍传热，浪费燃料，还可能引起锅炉或蒸汽管的爆裂，造成事故，故需要除去。
13、但是 CaSO4 不溶于酸，难以除去。若用 Na2CO3 溶液处理，则可使 CaSO4 转化为疏松而且可溶于酸的CaCO3 沉淀，便于锅垢的清除。请用平衡移动原理解释其反应原理。（2）在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。如各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成 CuSO4 溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS) ，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。试写出反应化学方程式： 。（3）仔细观察教材封面并思考：石灰岩里不溶性的 CaCO3 与水及二氧化碳反应能转化为可溶性 Ca(HCO3) 2 溶有 Ca(HCO3)2 的水从溶洞顶向溶洞底滴落时水
14、分蒸发、二氧化碳压强减小或温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出 CaCO3 沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。请你写出上述过程中所涉及反应的化学方程式，并从沉淀溶解平衡的角度进行解释。（4）阅读 P66 资料思考下列问题：牙齿表面由一层硬的、组成为 Ca5(PO4)3OH 的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+3PO43-+OH- (1)进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸( 乳酸 CH3CHOHCOOH)，这时牙齿就会受到腐蚀，请从平衡移动的角度分析其原因是 (2)已知 Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因(用离子方程式表示) ： (3)根据以上原理，请你提出一种其它促进矿化的方法： 参考文献：1李培林.谈数学概念的特点、教学原则与方法 室http:/ 4 第三章学业质量评价标准及解读.广州市中学化学教研网
