劉靜
摘 要:在“物質(zhì)在水溶液中的行為”這一部分教學(xué)過程,通過提供給學(xué)生真實有效的數(shù)據(jù),可以將學(xué)生置于具體、真實的情景中,抓住每種平衡體系的根本特證,對知識的理解實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)教學(xué)案例高中化學(xué)
一、問題提出及理論基礎(chǔ)
魯科版《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章物質(zhì)在水溶液中的行為,該部分內(nèi)容是高考的必考點和熱點。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中,許多重要的化學(xué)反應(yīng)都是在溶液中進行的,該部分的研究對象是將第二章所學(xué)的籠統(tǒng)的化學(xué)平衡體系轉(zhuǎn)移到水溶液中具體研究弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類水解平衡、沉淀溶解平衡甚至多種平衡體系共存,需要學(xué)生在針對不同的平衡體系靈活熟練的運用化學(xué)平衡理論解決實際的問題。學(xué)生每每學(xué)到該部分內(nèi)容覺得知識點多、難以理解,因此如何讓學(xué)生抓住每種平衡體系的根本特點,在理解其特性及其共性的基礎(chǔ)上很好的處理該部分內(nèi)容,成了無數(shù)教育工作者不停思考和探索的問題。[1]
數(shù)據(jù)是一種符號表征,數(shù)據(jù)是理論形成的前提,理論有來源數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)對化學(xué)中的基本概念、原理以及某些試驗結(jié)論的得出等都密切相關(guān)。在化學(xué)教學(xué)中合理利用數(shù)據(jù)可以起到事半功倍的教學(xué)效果。
二、數(shù)據(jù)在化學(xué)教學(xué)中的作用和價值
在“物質(zhì)在水溶液中的行為”這一部分教學(xué)過程中如何通過提供給學(xué)生真實的數(shù)據(jù),通過定性分析和定量計算,深刻的領(lǐng)會理解各平衡體系的特點及核心知識的呢?下面就幾個案例進行說明。[2]
[案例1]弱電解質(zhì)的電離是微弱
弱電解質(zhì)的電離是高考的熱點,常涉及離子濃度的大小比較以及有關(guān)平衡常數(shù)的相關(guān)計算。在課堂教學(xué)中,必須讓學(xué)生體會并記住弱電解質(zhì)的電離是很微弱的, 才可以順利解決相應(yīng)的知識,教師在該部分教學(xué)中僅僅空洞說教,告訴學(xué)生們?nèi)蹼娊赓|(zhì)的電離是微弱的,毫無說服力且學(xué)生記憶不深刻,為此給學(xué)生真實數(shù)據(jù)進行定量計算:實驗測知25℃時,1L0.1mol/LCH3COOH溶液中,大約每76個醋酸分子中有1個醋酸分子電離成H+和CH3COO-,計算出該條件下醋酸的電離度以及其化學(xué)平衡常數(shù)?
通過以上計算實實在在的數(shù)據(jù)讓學(xué)生直觀的感受到了弱電解質(zhì)的電離程度的微弱,達到了應(yīng)有的教學(xué)效果。
[案例2]沉淀的轉(zhuǎn)化
一般來說,溶解能力相對較強的易轉(zhuǎn)化為溶解能力較弱的物質(zhì)。而溶解能力較弱的能否轉(zhuǎn)化為溶解能力較強的物質(zhì)呢?僅僅理論分析學(xué)生不太好理解,為此,通過實驗探究和數(shù)據(jù)計算給同學(xué)們以直觀的認識。
[實驗探究1]AgI沉淀能轉(zhuǎn)化為AgCl沉淀嗎?
現(xiàn)象(2)不是很明顯,只是肉眼看到黃色變淺。為了更一步探究是否可以轉(zhuǎn)化呢?
從定量的角度進行以下計算:(1) Agl懸濁液中Ag+和I-的濃度多大?(2)當(dāng)CI-濃度達到多大時會產(chǎn)生AgC1沉淀?(3)試寫出AgI轉(zhuǎn)化為AgC1的離子方程式?(4)寫出上述反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達式并計算其數(shù)值?學(xué)生在解決這4個小問題后,發(fā)現(xiàn) c(CI-)>0.02mol/L 時,即出現(xiàn)AgC1沉淀,與前面計算的所需c(I-)>6.34×10-12mol/L形成了鮮明的對比。同時計算AgI轉(zhuǎn)化為AgC1 的平衡常數(shù) 這一數(shù)據(jù)與上面計算的K值進行對比,學(xué)生很自然的得出結(jié)論KSP大的轉(zhuǎn)化成KSP小的很容易,KSP小的轉(zhuǎn)化成Ksp大的也可以,但是要困難的多。
是不是所有的KSP小的都可以裝化成KSP大的呢?接著拋給學(xué)生25℃時,KSP(Ag2S)=6.3×10-50,ksp(AgCl)=1.8×10-10,計算(1)要實現(xiàn)Ag2S轉(zhuǎn)化為AgCl,所需Cl-濃度多大?(2)寫出該轉(zhuǎn)化的方程式并計算其平衡常數(shù)?學(xué)生根據(jù)前面的計算方法很快計算出[Cl-] >3.59×106且K=1.94×10-30,然而在25℃時飽和NaCl溶液中[Cl-]=4.53mol/L無法達到題設(shè)要求,即使是最濃的鹽酸中[Cl-]=11.9mol/L也不行,所以無法實現(xiàn)Ag2S轉(zhuǎn)化為AgCl,學(xué)生可以得出KSP小的轉(zhuǎn)化成Ksp大的不一定能實現(xiàn),是受到所需試劑濃度是否達到的條件限制的[1]。
與以往教師的空洞說教,學(xué)生通過上述的有效計算,有理有據(jù),定性與定量結(jié)合,帶領(lǐng)學(xué)生完成了一次科學(xué)探究的知識之旅,對該部分知識的領(lǐng)悟更上一層樓。
[案例3]酸堿滴定滴定曲線的繪制
近幾年酸堿滴定曲線成為考查水溶液中的平衡體系的一重要的載體,在以往的教學(xué)中教師經(jīng)常空洞的告訴同學(xué)們接近滴定終點時有一個滴定突躍,從而告訴學(xué)生由于該突躍的存在,在酸堿中和滴定中指示劑的選擇造成的誤差非常的小,學(xué)生理解起來非常的被動,遇到問題不能很好的解決。在進行該部分教師作為知識回顧拋給學(xué)生這樣一個問題:
學(xué)生通過計算可得出多加一滴鹽酸的PH=3.6,少加一滴鹽酸PH=10.4,通過計算同學(xué)很直觀的感受到滴定突躍的存在,并且可以自己繪制出酸堿中和滴定曲線。
通過提供給學(xué)生真實有效的數(shù)據(jù),可以將學(xué)生置于具體、真實的情景中,可以使某些抽象的概念具體化、深奧的道理淺顯化,在培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)知識的理解、解決化學(xué)問題的能力、知識遷移的能力和創(chuàng)新思維的能力等多方面發(fā)揮重要的作用[2]。
參考文獻
[1]李發(fā)順,袁明月,從宏觀到微觀,從現(xiàn)象到本質(zhì)——評“沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用教學(xué)”,化學(xué)教育,2015(11)(02).
[2]鄒莉,讓數(shù)據(jù)在高中化學(xué)課堂發(fā)言,中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2015(12).