李江
摘 要:水溶液中離子平衡系列問題,從實驗探究的角度出發(fā),引導學生設(shè)計實驗方案,進行實驗探究,從而達到突破教學難點,提高課堂教學效果的目的。
關(guān)鍵詞:離子平衡;實驗設(shè)計;理論依據(jù);實驗探究
“水溶液中離子平衡問題”是高中化學選修4《化學反應(yīng)原理》中第三章的重要內(nèi)容,包括:弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽的水解平衡、難溶電解質(zhì)的溶解平衡等系列內(nèi)容。這一部分對知識應(yīng)用能力強,學生學習困難較大。
當今教學要求:體現(xiàn)新課程理念,從學生的實際出發(fā),采取多種方式、方法和手段,引導學生建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò),掌握化學學科的核心知識,總結(jié)規(guī)律和解題方法,培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力。為了有效地開展教學,我在日常教學過程中,嘗試對涉及的以上幾個重難點,合理設(shè)計幾個實際問題,讓學生思考、討論,運用實驗探究的方法引導學生設(shè)計出相應(yīng)的實驗方案,通過改進整合后進行相應(yīng)的實驗,取得了較滿意的實驗效果?,F(xiàn)將我們的實驗設(shè)計和研究過程整理如下,與大家分享。
【問題一】證明醋酸是一種弱酸
(設(shè)計方案)
方法一:配制0.1mol/LCH3COOH溶液,測該溶液的pH,測得pH>1,說明醋酸是弱酸。
方法二:配制0.1 mol/LHCl溶液和0.1 mol/LCH3COOH溶液,測其導電能力,發(fā)現(xiàn)0.1mol/LCH3COOH溶液的導電能力較強酸(鹽酸)弱,說明醋酸是弱酸。
方法三:在稀CH3COOH溶液中滴入石蕊試液,發(fā)現(xiàn)溶液變成紅色,再給所得液體加熱,觀察到溶液紅色加深,由此說明在CH3COOH溶液中存在電離平衡,說明醋酸是弱酸。
方法四:在稀CH3COOH溶液中滴入石蕊試液,發(fā)現(xiàn)溶液變紅色,再加入少量CH3COONa固體,可觀察到溶液紅色變淺(或溶液由紅色變紫色),由此說明,在CH3COOH溶液中存在電離平衡,說明醋酸是弱酸。
方法五:將CH3COONa固體溶于水配成溶液,測溶液的pH,測得pH>7,說明CH3COONa溶液中CH3COO-能夠水解,所以醋酸是弱酸。
(理論依據(jù))
方法一、方法二依據(jù)弱電解質(zhì)溶液不能完全電離的本質(zhì)來設(shè)計的,特別是方法二,利用科學探究中對照實驗的思路來設(shè)計的,利用醋酸與等濃度的一元強酸(鹽酸)的性質(zhì)相對比,說明醋酸中H+的濃度比鹽酸中H+的濃度小,說明醋酸在水中不能完全電離。
方法三、方法四是利用改變一定的條件,探究得出醋酸溶液中存在電離平衡,即CH3COOH?CH3COO-+H+,只有弱電解質(zhì)才存在電離平衡,由此證明醋酸是弱電解質(zhì)。
方法五是利用鹽的水解平衡原理設(shè)計,醋酸根離子發(fā)生水解的離子方程式為:CH3COO-+H2O?CH3COOH+OH-,可見醋酸根離子能夠水解,且水解顯堿性,由此說明,醋酸是弱電解質(zhì)。
【問題二】設(shè)計實驗證明醋酸的酸性比碳酸強
(設(shè)計方案)
方法一:向Na2CO3溶液中滴加CH3COOH溶液,可觀察到有氣泡產(chǎn)生,說明醋酸的酸性比碳酸強。
方法二:配制相同物質(zhì)的量濃度的CH3COONa和NaHCO3溶液,分別測定它們的pH,發(fā)現(xiàn)NaHCO3溶液的pH較大,說明碳酸的酸性較弱,即醋酸的酸性比碳酸強。
(理論依據(jù))
方法一是利用了“強酸能與弱酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成弱酸和強酸鹽”,即“強酸制弱酸”原理來設(shè)計的。由醋酸可以制取碳酸,碳酸不穩(wěn)定分解后生成二氧化碳氣體,說明醋酸的酸性比碳酸強。
方法二是利用了“弱酸根離子的水解程度與對應(yīng)的弱酸的酸性有關(guān),弱酸的酸性越弱,其弱酸根離子的水解程度越大”,即“越弱越水解”規(guī)律來設(shè)計的。NaHCO3溶液的pH較大,即同濃度的NaHCO3溶液的堿性較CH3COONa溶液的強,由此說明。
【問題三】設(shè)計實驗證明碘化銀的溶解度小于氯化銀的溶解度
(設(shè)計方案)
方法一:在濃度相同的NaCl和KI的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液,觀察到先有黃色沉淀生成,說明AgI的溶解度較??;
方法二:在AgCl的懸濁液中加入少量KI溶液,觀察到白色沉淀變成了黃色沉淀,說明AgI的溶解度較小。
(理論依據(jù))
方法一是從沉淀生成的角度來設(shè)計比較的,已知溶液中各離子的離子積Qc達到Ksp時會有沉淀生成,因此,在濃度相同的Cl-和I-的溶液中,由于Ksp(AgI) 方法二是從沉淀轉(zhuǎn)化的角度來設(shè)計的,向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶物質(zhì)時,平衡向溶解方向移動。由于Ksp(AgI) 【活動心得】 對化學反應(yīng)原理的學習有很多學生會感到困難重重,復雜的理論常令他們望而卻步。怎么才能引導學生走出困境,我覺得應(yīng)該利用好“科學探究”這一研究方法,從平衡的基本原理出發(fā),從理論層面進行多角度分析,設(shè)計出不同的實驗方案,開發(fā)學生的發(fā)散思維;充分利用實驗,讓學生體驗科學探究的過程,激發(fā)學生學習化學的興趣,強化科學探究的意識,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。實際上化學反應(yīng)原理中有很多奇妙的問題,有待于發(fā)現(xiàn)、研究、思考和討論。 參考文獻: [1]夏正盛.高中化學課程標準教師讀本[M].華中師范大學出版社,2003. [2]韓立福.新課程有效課堂教學行動策略[M].首都師范大學出版社,2006.