沉淀溶解平衡说课

年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选暨优秀课例汇集活动【山东科学技术出版社高中化学选择性必修1】第3章物质在水溶液中的行为第3节沉淀溶解平衡单元教学设计碧水计划之废水处理中的沉淀溶解平衡问题一、单元教学主题确定【研读课标，把握教学要求】为了更好地落实国家立德树人根本任务、发展素质教育，《普通高中化学课程标准（2017）版》（以下简称《课程标准》）提出，要通过教学落实学生化学学科核心素养的培养。《课程标准》是教师进行内容组织、评价、学生学业水平考试的重要依据。本单元教学内容属于选择性必修第1册，是在必修课程基础上的深化与拓展，通过研读《课程标准》明确“沉淀溶解平衡”的教学要求和学业要求。1.内容要求表1“沉淀溶解平衡”单元教学主题分布课程分类主题具体内容必修课程5.4化学在环境保护中的作用认识物质及其变化对环境的影响，以废水处理为例，体会化学对环境保护的重要作用选择性必修课程模块1化学反应原理3.4沉淀溶解平衡认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，了解沉淀的生成、溶解、转化3.5离子反应与平衡的应用了解水溶液中的离子反应与平衡在化学反应规律研究、物质转化中的应用2.学业要求（1）能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡，能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡，能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用（2）能从化学平衡的角度分析溶液的性质（3）能综合运用离子反应、化学平衡原理，分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题【梳理教材，明确教学定位】教材是课程的具体形式，是学科育人的重要素材。从教材编排来看，“沉淀溶解平衡”位于鲁科版选择性必修1第3章“物质在水溶液中的行为”第3节。通过梳理后发现，在必修课程中介绍了离子反应的原理、化学平衡的建立和限度；选择性必修1第2章介绍了用平衡常数定量表征反应的限度，借助浓度商Q和平衡常数的相对大小判断平衡的移动方向，强化了化学平衡具有限度、方向、可调控的特征；第3章第1节水与水溶液，第2章弱电解质的电离、盐类的水解中使用平衡的观点学习水溶液中的化学平衡，是上一章化学平衡知识在新情境中的具体应用。沉淀溶解平衡是难溶物与溶液体系之间的相互作用，也属于水溶液中的化学平衡，因此可以将化学平衡的观点继续迁移到本节内容的学习中。图1“沉淀溶解平衡”相关知识学习顺序【梳理教材、明确核心知识】通过梳理教材，明确本单元的核心内容为：（1）沉淀溶解平衡的建立与表征（2）溶度积常数（3）沉淀生成、溶解、转化原理（4）沉淀溶解平衡的应用【立足学科、创设真实情境】《课程标准》指出，真实的情境为学生学科核心素养的发展提供了表现的机会和平台。2005年8月，时任浙江省委书记的习近平同志首次提出“绿水青山就是金山银山”的理念，以“蓝天、碧水、净土”的保卫为战略任务。工业废水的处理是实现绿水青山的重要一环，化学学科在其中发挥了巨大作用。查阅资料可知，氢氧化镁这种难溶物在工业废水的处理中具有重要应用，蕴含着丰富的化学原理，是学生“化学平衡观”培养的优质素材。由此确立了本单元的情境：“碧水计划”之废水处理，研究内容为：“碧水计划”之废水处理中的沉淀溶解平衡问题。表2“沉淀溶解平衡”教学情境课时单元情境课时教学情境第1课时沉淀溶解平衡的建立“碧水计划”之废水处理1.难溶的Mg(OH)2如何使水体呈弱碱性2.难溶的Mg(OH)2对酸性废水的影响3.难溶的Mg(OH)2如何使废水长时间保持弱碱性第2课时沉淀溶解平衡的调控1.Mg(OH)2处理酸性废水的原理2.镁离子对废水碱性的影响3.Mg(OH)2沉降废水中Cu2+的原理第3课时沉淀溶解平衡的应用1.Cu(OH)2转化为Mg(OH)2的可能性2.寻找其他的废水处理剂3.比较不同废水处理剂处理重金属离子的效果4.总结废水处理流程、介绍其他处理方法

二、学情分析1.已有知识基础学生已经学习过离子反应、化学平衡、电离平衡、水解平衡，基本具备了对化学平衡的认识，如平衡的限度和方向，能够从平衡的视角思考和看待问题。了解平衡常数是化学平衡的定量工具2.可能的学习障碍（1）基于离子反应，学生可以理解难溶物的生成和溶解，但是对难溶物在水溶液中可以溶解、并存在沉淀溶解平衡的动态过程较为困惑（2）学生可以在实验前进行简单的猜想和预测，但是设计方案验证、分析现象、得出结论的系统性科学探究能力仍存在不足（3）能够定性地认识化学平衡的移动，但定量判断的意识仍有待加强（4）对多种离子存在的复杂体系的综合分析能力存在不足三、教学与评价目标设计【单元教学目标】教学目标决定着教学的预期方向和成果，制定合理教学目标是教学中至关重要的环节。以学科大概念为统领的单元教学目标需要挖掘单元内容、学科大概念、学科核心素养之间的关联，综合考虑学生学情、教学内容、《课程标准》中的学业要求等，通过系统的单元教学，有序落实学生素养的培养。表3“沉淀溶解平衡”单元教学目标学科核心素养单元教学目标对应的素养宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想证据推理与模型认知科学探究与创新意识科学态度与社会责任1.设计实验证明难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，建立“沉淀溶解平衡”的概念模型，借助Ksp进行定量表征A、B、C、D2.通过实验探究沉淀的溶解、生成和转化，通过引入微粒实现对平衡的调控，并且结合平衡移动的规律对平衡移动方向进行定性分析、定量判断A、B、C、D3.基于相关实验证据，能用化学用语正确地表示沉淀溶解、生成、转化微观原理，强化宏观、微观、图像、符号四重表征A、B、C4.基于动态平衡的观点研究沉淀溶解平衡、分析水溶液中微粒的变化，总结沉淀溶解平衡的研究步骤、构建沉淀溶解平衡的研究思路A、B、C5.能基于实验和定量计算总结沉淀转化的规律，能综合运用相关原理和研究思路探索新的废水处理剂，理解多种重金属离子的分步沉降，能评价废水处理的效果A、B、C、D、E【课时教学目标】教学目标规定着教学方向、决定着教学效果，是单元目标得以具体落实的操作性指南。通过分解，将单元目标系统规划到每个课时中，使学生在每一节课的教学任务和活动的参与中，实现素养的发展，从而保证单元教学目标的落实。表4“沉淀溶解平衡”课时教学目标第1课时教学目标通过设计实验证明氢氧化镁沉淀溶解平衡的存在，构建沉淀溶解平衡的概念模型通过实验探究氢氧化镁处理酸性废水的过程，体会沉淀溶解平衡的应用，感受化学与社会生活的联系，增强社会责任感3.通过定量计算，理解溶度积常数的含义评价目标1.基于对沉淀和溶解实验现象的分析，诊断并发展学生对沉淀溶解平衡的认识进阶2.基于对氢氧化镁能够使水体呈弱碱性的原因探究，诊断学生对化学价值的认识水平3.基于平衡常数规则，考察学生定量表征沉淀溶解平衡的能力第2课时教学目标1.借助沉淀溶解平衡模型，通过引入相关微粒对平衡的方向进行调控，并分析平衡的移动方向2.通过设计实验探究镁离子对废水碱性的影响、氢氧化镁能否沉降废水中的铜离子3.能够使用化学用语表达氢氧化镁处理酸性废水、沉降铜离子的原理4.通过计算平衡常数K判断沉淀转化反应进行的程度评价目标1.通过分析平衡的移动方向，诊断学生能否基于定性（勒夏特列原理）、定量（Q与Ksp的关系）的双重视角进行判断2.通过对实验方案的讨论，诊断并发展学生设计方案、评价方案、优化方案的能力3.通过书写氢氧化镁和氢离子、铜离子反应的离子方程式，诊断学生的符号表征能力4.通过计算氢氧化镁转化为氢氧化铜时的平衡常数K，判断沉淀转化进行的程度，诊断学生的计算与数据分析能力第3课时教学目标1.通过沉淀转化的探究，理解沉淀转化的本质是平衡移动的结果，认识不同沉淀转化时一般从难溶的转向更难溶的2.通过硫化物沉淀重金属离子及其效果的实际问题探究，运用平衡移动原理解释和预测沉淀的生成3.通过探究处理后的废水是否符合国家排放标准，进一步从定量水平上应用沉淀溶解平衡的认知模型评价目标1.通过设计实验探究沉淀转化方案，诊断学生实验设计、理论解释、规律总结的能力2.在硫化物沉淀重金属离子过程中，诊断学生能否利用符号表达微观原理，同时评价学生应用沉淀转化模型处理实际问题的水平3.通过计算处理后的铜离子浓度，诊断学生基于数据进行定量评价的能力

四、单元设计思路【单元整体规划】单元教学需要在学科大概念的统摄下设计，将“化学平衡”作为学科大概念，分解出三个次级概念，基于单元教学的主题，规划了三个课时：沉淀溶解平衡的建立、沉淀溶解平衡的调控、沉淀溶解平衡的应用。图2“沉淀溶解平衡”单元规划【教学内容规划】基于课时划分，对课时的内容也进行了组织划分。图3“沉淀溶解平衡”单元知识结构【教学思路规划】图4“沉淀溶解平衡”教学思路【教学主题及活动设计】图5“沉淀溶解平衡”教学主题及活动【单元作业设计】1.在难溶电解质AB2的饱和溶液中，c平(A2+)=xmol⋅L-1A.12xymol2⋅L-2 B.2.已知：Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2⋅L-2，A.AgCl>AgI>AgBr B.AgBr>AgI>AgCl

C.AgBr>AgCl>AgI D.AgCl>AgBr>AgI3.现将某浓度的CaCl2溶液与2.0×10-3mol⋅L-1的Na2SA.9.8×10-2mol⋅L-1 B.4.9×4.25°C时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在平衡：PbI2(s)⇌Pb2+A.溶液中Pb2+和I-的浓度都增大 B.溶度积常数Ksp增大

C.沉淀溶解平衡向右移动 5.以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+等金属离子，通过添加过量难A.溶解度

MnS<PbS

B.MnS存在沉淀溶解平衡

MnS(s)⇌Mn2+(aq)+S2-(aq)

C.C6.已知：Ksp(CaSO4)=4.9×10-3、KspA.固体逐渐溶解，最后消失B.浸泡后的固体加盐酸，有无色无味气体产生

C.浸泡后固体质量不变D.浸泡后固体质量增加7.要使工业废水中的Pb2+沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂。已知P化合物PbSPbCPbS溶解度/g1.03×1.81×1.84×由上述数据可知，沉淀剂最好选用(

)A.硫酸盐 B.碳酸盐 C.硫化物 D.以上沉淀剂均可8.钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO4和SrSO4都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将BaSO4SrC(1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为____________________________________________________________________________________(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)。(2)对于上述反应，实验证明增大CO32-的浓度或降低温度都有利于提高SrSO4的转化率。判断在下列两种情况下，平衡常数K①升高温度，平衡常数K将②增大CO32-的浓度，平衡常数(3)已知SrSO4和SrCO3在酸中的溶解度与BaSO4和BaCO3类似，设计实验证明上述过程中SrS

五、教学反思在本单元中，基于学科知识，选择“废水处理”的真实情境，为核心素养的发展提供了平台，通过问题解决活动发展学生的认识视角和学科观念，促进学生学科能力的提升，共同促进学生素养的发展。图6“沉淀溶解平衡”素养进阶不足之处：1.实际的工业废水成分复杂，除了H+和Cu2+外还含有其他的成分，但是在实际教学中我们对问题进行了简化和模拟，理论和实际之间还存在一定的差别。2.在真实的废水处理中，氢氧化镁除了缓冲、中和外，是否有其他的作用，有待课下深入探讨。3.对于特殊废水的处理，使用氢氧化镁和硫化亚铁是否能够达到处理效果，还需要具体情况具体分析。在后续教学中，我们将带领学生走进蚌埠市的工厂，实地参观、深入了解废水处理的真实过程，拓展的学生认识，感受化学的重要作用。

六、课时教学设计【教学设计】第1课时沉淀溶解平衡的建立【教学重点】1.沉淀溶解平衡的建立2.溶度积常数【教学难点】沉淀溶解平衡的建立【教学方法】问题驱动法、实验法、讨论法、讲授法【实验用品】药品：Mg(OH)2固体、蒸馏水、酚酞试剂、Mg(OH)2悬浊液的上层清液、NaOH溶液、稀硫酸。仪器：pH传感器、磁力搅拌器、试管、烧杯、一次性塑料滴管、药匙。【教学流程】情景/任务情景/任务问题驱动知识素养1、难溶性的Mg(OH)2如何使水体呈弱碱性？难溶电解质的溶解宏观辨识微观探析证据推理变化观念模型认知平衡思想科学精神社会责任2、难溶性的Mg(OH)2如何使酸性废水呈弱碱性？3、难溶性的Mg(OH)2如何使酸性废水长时间呈弱碱性？氢氧化镁作为优良的酸性废水处理剂，能够长时间保持其弱碱性的原理探究沉淀溶解平衡是“动态可逆”沉淀溶解平衡图1学生收集常见酸性废水处理剂信息【课堂教学】创设情境：在刚刚闭幕的二十大会议上，习近平主席再次提出了“绿水青山就是金山银山”的理念。其实自2005年8月时任浙江省委书记的习近平同志在余村考察时首次提出“绿水青山就是金山银山”的理念以来，以习近平同志为核心的党中央以前所未有的力度狠抓国家生态文明建设。时隔15年，我国生态环境保护发生了历史性、转折性、全局性的变化，打好了蓝天、碧水、净土的保卫战，美丽中国建设迈出重大步伐。在这场空前战役中，化学学科做出了巨大贡献。比如在处理酸性废水的过程中，良好的水处理剂就为碧水的实现提供了强有力的支撑。问题探讨：通过同学们的课前收集，大家了解到了许多关于酸性废水处理剂的知识，老师将这些材料整理绘制成了表格。通过对比，选择较为优良的水处理剂。表1四种酸性废水中和剂比较回答：从反应时间上看，氢氧化镁与酸性废水反应适中；从安全性上看，它是一个安全物料，没有任何危险；从溶解性上看，氢氧化镁做为难溶电解质能够长时间存在于水体中。此外，当氢氧化镁投放过量时水体最高pH约为9，而且能够长时间保持水体pH约为9，这一点恰恰符合了国家的排放标准6-9之间。通过对比发现，较其他常见酸性废水处理剂，氢氧化镁更加优良。环节一：感知难溶电解质的溶解问题1：通过对比发现氢氧化镁作为优良水处理剂的其中一个优点是能够长时间保持酸性废水的弱碱性（pH约为9），难溶的氢氧化镁是如何使酸性废水保持一定的碱性？活动1：学生讨论后回答，可能有一部分氢氧化镁在水中溶解，电离产生OH-。评价1：教师根据学生回答的情况进行引导，并评价学生对物质溶解与电离的掌握情况。（设计意图：利用学生认知的局限性，根据酸性废水处理中的实例，设置问题冲突-难溶的氢氧化镁是如何使酸性废水保持一定的弱碱性（pH约为9），引导学生发现问题，并利用类比的学习方法，寻找解决问题的途径。初步感受沉淀也可能存在溶解，为后续学习活动的展开做好铺垫。）环节二：发现难溶电解质的溶解平衡问题2：活动探究（一）设计实验证实Mg(OH)2存在溶解过程。活动2：小组讨论如何设计实验证实难溶电解质氢氧化镁存在溶解过程，由小组代表交流讨论结果，并互相评价。再组内分工合作，共同完成对难溶电解质氢氧化镁可能存在溶解过程的探究。表2证实Mg(OH)2存在溶解过程的实验方案学生实验1设计实验证实Mg(OH)2存在溶解过程①取1药匙氢氧化镁粉末于试管中，滴加4mL蒸馏水充分振荡，观察现象。②滴入2滴酚酞试剂振荡，观察现象。实验现象：①取1药匙氢氧化镁粉末于试管中，滴加4mL蒸馏水充分振荡后还是没有看到很明显的溶解。②滴入2滴酚酞试剂振荡，发现出现了明显的红色。图2验证Mg(OH)2存在溶解过程现象实验结论：氢氧化镁作为难溶电解质还是能够溶解在水中的，只是同学们猜测溶解的程度不大。总结归纳：难溶的氢氧化镁能够使水体呈碱性评价2：根据学生实验设计和操作过程，评价学生设计、动手实验能力以及小组合作的能力。（设计意图：通过学生设计实验证实氢氧化镁存在溶解过程Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH-(aq)，帮助学生认识难溶电解质氢氧化镁能够使水体呈碱性。同时引导学生重新理解沉淀的概念，体会沉淀是难溶物，但不是绝对的不溶，只是溶解度比较小而已。）问题3：既然大家猜测氢氧化镁在水中的溶解程度不大，如何进行直观验证？活动3：教师介绍pH传感器的工作原理-连接电脑的pH传感器可以将溶液中的pH变化情况以曲线的形式显示在电脑屏幕上。稍后老师将向盛有蒸馏水的烧杯中加入1药匙氢氧化镁粉末充分搅拌，检测氢氧化镁悬浊液的pH。请同学们注意观察①溶液pH曲线的变化情况。②烧杯中氢氧化镁固体的溶解情况。学生仔细观察实验现象，并结合数据分组讨论，小组代表交流讨论结果，互相评价。实验现象：pH曲线不断上升，最后维持在pH约为10的水平。数字化实验1检测氢氧化镁悬浊液的pH①向盛有蒸馏水的烧杯中加入1药匙氢氧化镁粉末充分搅拌。②使用pH传感器进行数据采集。表3测定Mg(OH)2悬浊液pH的数字化实验图3氢氧化镁悬浊液pH计读数变化实验结论：pH曲线不断上升说明难溶电解质氢氧化镁可以溶解于水中，并电离产生OH-。后来曲线维持在pH约为10的水平，也就是溶液中OH-的浓度约为10-4mol∙L-1，而此时烧杯中仍有大量氢氧化镁粉末未见溶解。这一点恰恰验证了刚才同学们的猜测-难溶电解质氢氧化镁在水中的溶解程度不大。评价3：在学生结合实验数据分析宏观现象背后的微观原因时诊断学生从微观角度分析问题的能力。总结归纳：难溶的氢氧化镁能够使水体呈弱碱性（pH约为10）（设计意图：通过数字化实验验证同学们的猜测-难溶电解质氢氧化镁在水中的溶解程度不大，解决了难溶的氢氧化镁能够使水体呈弱碱性的问题。引导学生从宏微两个角度认识沉淀的溶解过程，帮助学生树立宏微结合的探究思想，同时为后续学习活动的展开做好铺垫。）问题4：分析pH曲线中出现的平台的意义。活动4：分组讨论，小组代表交流讨论结果，并互相评价。讨论结果：①氢氧化镁溶解形成饱和溶液时，OH-离子浓度不再改变。②在前面化学平衡的学习中，由c-t图像某一时刻各物质浓度不再改变，得出一个可逆反应达到了平衡状态。而这里的平台表示OH-的浓度不变，通过类推猜测可能是氢氧化镁的溶解达到了动态平衡。评价4：评价学生对数据的分析能力。（设计意图：通过深挖平台的意义，将学生从对观察现象的低阶思维转化为解释说明的高阶思维，引导学生思考pH曲线中出现的平台可能意味着存在平衡过程，激发学生进一步探究的欲望。）问题5：活动探究（二）设计实验证实Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡活动5：小组讨论，互相评价。分工合作，根据提供的仪器和药品，共同完成氢氧化镁存在溶解平衡的探究。表4Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡的实验步骤学生实验2Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡实验对照实验①取4mL氢氧化镁悬浊液的上层清液于试管中。①取5mL氢氧化镁悬浊液的上层清液于试管中做对比。②向其中滴加1mL氢氧化钠溶液，振荡观察现象。实验现象：取4mL氢氧化镁悬浊液的上层清液于试管中，向其中滴加1mL氢氧化钠溶液，振荡后发现出现浑浊现象。图4证实Mg(OH)2存在溶解平衡现象实验结论：溶液中的Mg2+和OH-生成了沉淀氢氧化镁，即Mg2+(aq)+2OH-(aq)⇌Mg(OH)2(s)评价5：根据学生交流讨论情况，评价学生对化学平衡移动原理的掌握程度，诊断学生利用平衡移动原理解决平衡验证的迁移应用能力。（设计意图：以对具体问题的讨论分析带动原理的学习，引导学生利用平衡移动的一般规律进一步揭示沉淀溶解平衡现象，诊断并发展学生对难溶电解质的溶解平衡的认识进阶。）沉淀溶解平衡：（1）定义：在一定温度下，难溶电解质溶于水时，固体溶解的速率与溶液中离子生成该固体的速率相等时，即达到沉淀溶解平衡状态。（2）符号表征：（设计意图：相对于直接给出沉淀溶解平衡的概念，让学生通过分析pH曲线中出现的平台背后的意义，创设问题引发学生深度思考，引导学生自己提出疑问、设计实验验证，进而得出沉淀溶解平衡的定义。更能进一步加深学生对该平衡的理解，同时培养学生学会分析数据、处理数据的能力。）环节三：定量表征难溶电解质的沉淀溶解平衡问题6：在前面化学平衡的学习中，我们知道平衡过程都存在平衡常数，试着写出沉淀溶解平衡常数的表达式活动6：书写沉淀溶解平衡常数表达式，理解其含义。（3）溶度积：Ksp=cm()·cn()评价6：通过学生回答情况，诊断学生迁移化学平衡认知模型的能力。（设计意图：通过引导学生将化学平衡认知模型迁移到新的沉淀溶解平衡上，完成对沉淀溶解平衡从定性认识层面上升到定量分析层面的转化，发展了学生的定量观念。）问题7：常温下氢氧化镁的溶度积为多少?活动7：小组讨论如何计算。学以致用：经测定，常温下氢氧化镁悬浊液中的c(OH)为2.0×10-4mol∙L-1，试着计算氢氧化镁的溶度积。Mg(OH)2OH-Mg2+21∵2.0×10-4mol∙L-1∴1.0×10-4mol∙L-1Ksp=c(Mg2+)c2(OH-)=(1.0×10-4mol∙L-1)×(2.0×10-4mol∙L-1)2=4.0×10-12mol3∙L-3评价7：根据学生的回答，诊断学生通过认知模型解决问题的能力。（设计意图：从化学平衡常数到溶度积常数的延申，发展了学生的知识关联结构化水平，使学生进一步认识到平衡问题可以借助定量工具进行分析，为后续探究Mg(OH)2为何能使酸性废水保持弱碱性pH约为9做好铺垫。）环节四：体会难溶电解质溶解平衡的应用问题8：经过前面的探究，我们已经知道氢氧化镁水溶液本身具有弱碱性（pH为10左右）那么它是如何使酸性废水保持一定的弱碱性（pH为9左右）？活动8：活动探究（三）模拟Mg(OH)2处理酸性废水过程。表5模拟Mg(OH)2处理酸性废水的实验步骤学生实验3模拟Mg(OH)2处理酸性废水过程向学生实验1后的试管中滴加少许稀硫酸，振荡，观察现象。实验现象：向学生实验1后的氢氧化镁悬浊液中滴加少许稀硫酸，振荡后红色褪去。静置一段时间后又变成了红色，但这次的红色较之前浅了一些。图5模拟Mg(OH)2处理酸性废水现象实验结论：溶液的碱性较之前有所减弱。评价8：诊断学生实验验证能力以及分析问题、解决问题的能力。（设计意图：通过直观的实验现象，建立氢氧化镁进入酸性废水中体系pH有所下降的概念，为后续探究做好铺垫。）问题9：如何从微观角度认识氢氧化镁处理酸性废水过程？活动9：学生仔细观察实验现象，结合数据分析讨论。数字化实验2检测模拟Mg(OH)2处理酸性废水后溶液的pH向数字化实验1后的氢氧化镁悬浊液中滴加少许稀硫酸，检测pH。表6检测Mg(OH)2处理酸性废水后pH的数字化实验实验现象：向数字化实验1后的氢氧化镁悬浊液中滴加少许稀硫酸以后，pH曲线急剧下降后又逐渐上升，最后维持在pH约为9附近。图6模拟Mg(OH)2处理酸性废水后溶液pH计读数变化实验结论：向氢氧化镁悬浊液中加入少许稀硫酸以后，H+中和溶液中的OH-，导致溶液中OH-浓度急剧下降，溶液pH急剧下降。后来由于溶液中OH-的浓度下降，使得氢氧化镁固体的溶解平衡正向移动，直到在新的条件下建立起一个新的平衡。在这个过程中，由于温度不变，氢氧化镁的溶度积Ksp不变，新条件下由于溶液中Mg2+的浓度上升，所以OH-的浓度较之前有所下降，这样就出现了pH曲线平台由10向9移动的趋势。归纳总结：难溶的氢氧化镁能够使酸性废水呈弱碱性（pH约为9）评价9：诊断学生宏微结合的探究能力以及数据分析能力。（设计意图：通过实验验证，使学生了解到氢氧化镁可以通过溶解平衡的移动使酸性废水保持在弱碱性（pH约为9），体会到化学对于“碧水实现”的重要贡献，发展了学生对化学学科价值的认知水平。）问题10：水体在存放过程中如果再次被酸化污染，氢氧化镁粉末的存在还能否保持水体的这种弱碱性？活动10：向上述氢氧化镁悬浊液中再次滴加少许稀硫酸，观察溶液pH曲线的变化情况。实验现象：再次向氢氧化镁悬浊液中滴加少量稀硫酸以后，由于H+消耗了溶液中的OH-，使得pH曲线急剧下降。后来氢氧化镁在新条件下再次建立起溶解平衡。而我们发现pH曲线平台与第一次滴加稀硫酸达到的平台基本一致。图7模拟处理后的水体再次酸化后溶液pH计读数变化实验结论：在水体存放过程中，若再次被酸化，氢氧化镁粉末的存在是能够继续保持水体的弱碱性（pH约为9）的。同时猜测氢氧化镁粉末的存在能够长时间保持酸性废水的弱碱性。评价10：根据学生交流讨论情况，评价学生对化学平衡移动原理的掌握程度，诊断学生利用平衡移动原理解决实际问题的能力。问题11：氢氧化镁粉末的存在是如何长时间保持酸性废水这种弱碱性的？活动11：学习相关资料、组内讨论。①缓冲溶液：由弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液，能在一定程度上抵消、减轻外加酸、碱对溶液酸碱度的影响，从而保持溶液的pH相对稳定。②氢氧化镁在溶液pH为9时能够形成缓冲溶液。结论：由于氢氧化镁在溶液pH为9时能够形成缓冲溶液，所以可以在较长时间里保持酸性废水这种弱碱性（pH约为9）。总结归纳：难溶的氢氧化镁能够长时间使酸性废水呈弱碱性（pH约为9）评价11：对学生学习能力进行评价。（设计意图：进一步完善学生对于氢氧化镁粉末能够长时间保持酸性废水弱碱性的认知进阶。）【小结】本节课通过探究难溶氢氧化镁作为优良废水处理剂，可以使水体呈弱碱性（pH约为10）、可以使酸性废水呈弱碱性（pH约为9）、可以使酸性废水长时间呈弱碱性（pH约为9），从而找到了平衡、定量了平衡，不仅构建了沉淀溶解平衡模型、而且完成了对沉淀溶解平衡认识思路的初步建构。【布置作业】问题思考：加酸后氢氧化镁的沉淀溶解平衡会发生移动，如何分析平衡的移动方向？【板书设计】【教学反思】沉淀溶解平衡是化学平衡体系中最后一个模块，也是学生最难理解的一个模块。本节课由创设生活中的问题情境-难溶氢氧化镁如何长时间保持酸性废水弱碱性（pH约为9）引发，紧紧围绕两个教学重点：沉淀溶解平衡的建立和溶度积，设计层次递进的探究问题不断启发学生思考，注重学生在自主探究过程中运用类比思想、宏微结合探究思想，自主构建沉淀溶解平衡思维模型。2、在前面的学习中，学生通过对水的电离平衡、弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡等化学平衡问题的探究，已经初步形成了从化学平衡视角看待、分析问题的能力。这里以化学平衡模型为依托，课堂上放手让学生自主探究，在问题解决的过程中引导学生从对观察现象的低阶思维转化为解释说明的高阶思维，发展学生对难溶电解质的溶解平衡的认识进阶，完成学科素养的达成。同时体会化学对于满足人民日益增长的美好生活需求所作出的重要贡献，为化学正名。

【教学设计】第2课时沉淀溶解平衡的调控【教学重点】通过比较Q和Ksp的关系，从定性和定量的角度分析沉淀溶解平衡的移动【教学难点】沉淀生成、转化的方案设计与实验探究【教学方法】问题驱动法、实验法、讨论法、讲授法等【实验用品】药品：废水（含酚酞）、1mol/LMgSO4溶液、蒸馏水、MgSO4固体、1mol/LCuSO4溶液。仪器：pH传感器、试管、一次性塑料滴管、烧杯。【教学流程设计图】情景情景/任务问题驱动知识素养分析氢氧化镁处理酸性废水的原理结合Q和Ksp的关系分析沉淀溶解的原理变化观念与平衡思想证据推理与模型认知科学探究与创新意识证据推理与模型认知探究Mg2+对废水碱性的影响6、如何设计方案进行实验验证？结合现象得出什么结论？平衡常数K沉淀转化的原理探究氢氧化镁沉降铜离子的化学原理结合Q与Ksp的关系分析沉淀生成的原理科学态度与社会责任1、氢氧化镁处理酸性废水时pH如何变化？原理是什么？

2、讨论该过程的微观原理和总反应是什么？3、如何设计方案验证镁离子对废水的影响

4、综合实验现象和pH的变化得出什么结论？微观原理是什么？

5、如果废水中铜离子被除去，形成什么物质？

7、如何衡量沉淀转化反应的程度？

宏观辨识与微观探析

1919【教学过程】环节一：分析氢氧化镁处理酸性废水的原理创设情境：在废水处理中，水处理剂扮演了重要的角色。氢氧化镁由于其安全、无毒、无害、使用效果好等优点被称为是“环境友好型”的绿色安全废水处理剂，可以综合酸性废水和沉降重金属离子。知识回顾：上一节课模拟了氢氧化镁处理酸性废水的过程，实验现象如图所示。图1模拟氢氧化镁处理酸性废水的实验现象知识回顾：使用传感器测定了pH的变化。图2模拟氢氧化镁处理酸性废水的pH变化图问题串1：①结合实验现象和pH曲线，分析pH是如何变化的？②原理是什么？活动1：学生基于现象和图像分析，pH先不变、加酸后pH先减小后增大、一段时间后保持不变。活动1-续：氢氧化镁先建立沉淀溶解平衡，加酸后平衡被破坏，一段时间后又重新达到平衡，说明沉淀溶解平衡是“动态平衡”。评价1：评价学生现象与原理的关联水平。（设计意图引导学生基于实验现象、数据等证据素材，认识水溶液中的离子平衡，建立与化学原理之间的关联，挖掘现象背后所蕴含的本质和规律，发展微粒观）问题2：如何判断平衡的移动方向？活动2：学生讨论，得出结论。依据浓度商Q和平衡常数Ksp的关系，当Q＞Ksp平衡逆向移动，体现为沉淀生成；Q=Ksp达到平衡状态，Q＜Ksp平衡正向移动，体现为沉淀溶解。评价2：通过学生的回答，评价已有知识的掌握和迁移水平。（设计意图基于已有的Q和平衡常数的关系，判断平衡移动的方向、分析沉淀的溶解和生成原理，从已有的对化学平衡的认识角度出发，通过知识迁移、类比分析，认识沉淀溶解平衡的本质特征和要素，发展学生的平衡观念）问题串3：①结合Q和Ksp的关系，分析Mg(OH)2处理酸性废水的原理；②为什么处理过的废水仍然呈弱碱性？③该过程的总反应是什么？活动3：小组讨论，得出规律。学生总结：废水中的H+与OH-反应生成水，使OH-的浓度降低，使Q＜Ksp[Mg(OH)2]，Mg(OH)2沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。图3氢氧化镁处理酸性废水的微观原理图活动3-续：处理过的废水呈弱碱性，因为过量的Mg(OH)2在新的条件下继续建立沉淀溶解平衡。经过分析和讨论，明确总反应为Mg(OH)2(s)+2H+(aq)⇌Mg2+(aq)+2H2O(l)评价3：评价学生能否从定量的视角，使用沉淀溶解平衡模型分析沉淀的溶解，诊断学生能否正确使用化学用语说明反应的原理。（设计意图在定性分析的基础上，通过应用Q和Ksp的关系分析实际问题，分析沉淀溶解的微观过程和原理，从而帮助学生形成定性、定量结合的双重视角认识平衡的溶解，形成判断平衡移动方向的方法和策略。此外，考察学生能否运用化学用语进行正确的表达，提升学生符号表征的意识）环节二：探究镁离子对废水碱性的影响问题4：工厂产生的废水中除了H+之外，往往还有Mg2+、Cu2+等金属离子。过量的Mg2+会对除酸后废水的碱性产生影响吗？如何设计实验方案呢？试剂：废水（含酚酞）、1mol/LMgSO4溶液、蒸馏水；仪器：试管、一次性塑料滴管。活动4：学生讨论，师生共同设计方案。表1探究镁离子对废水碱性影响的定性实验学生实验1实验目的：探究镁离子对废水碱性的影响实验组对照组从废水中取4mL上层清液于试管，加入2mL1mol/LMgSO4溶液，振荡、观察颜色变化从废水中取4mL上层清液于试管，加入2mL蒸馏水，振荡、观察颜色变化活动4-续：完成并记录实验现象，汇报结果。实验组废水的红色比对照组浅，说明镁离子的过量存在会使废水的碱性减弱。图4探究镁离子对废水碱性的影响实验现象评价4：通过对实验方案的讨论、实验操作的点评，诊断学生方案设计和实验探究水平。（设计意图在对实验方案的讨论中，发现部分学生能设计出实验组，但无法准确地识别出实验组中硫酸镁溶液中的水也有可能对实验结果造成干扰，教师通过交流和追问的方式，使学生能够意识到控制变量在实验设计中的重要性，例如实验组和对照组药品的加入顺序、体积要控制相等，发展学生设计方案、评价方案、优化方案的能力）问题5：废水的颜色变浅，说明碱性减弱、pH减小，pH减小到多少呢？借助更加精密的仪器——pH传感器进行测定。表2探究镁离子对废水碱性影响的数字化实验数字化实验实验目的：探究镁离子对废水碱性的影响①向盛有废水的烧杯中加少量MgSO4固体，搅拌②使用pH传感器进行数据采集活动5：学生观察图像，并且描述pH的变化规律。图5探究镁离子对废水碱性的影响pH变化图活动5-续：小组讨论，归纳总结。加硫酸镁固体后，废水的碱性减弱，pH减小到9左右，然后基本不变，此时在废水中重新建立了氢氧化镁的沉淀溶解平衡。评价5：诊断学生能否基于图像解读镁离子对废水的影响。（设计意图引导学生基于宏观现象、曲线变化解读和分析微观原理过程，基于手持技术，进一步强化曲线表征的观念，从定性表征的单一手段，逐步过渡到现象定性、数据定量相结合的双重表征；在对图像的解读、规律的总结中发展学生的归纳和总结能力）问题串6：①过量的镁离子为什么会使废水的碱性减弱？分析该过程的微观原理②结合上一节课学习的内容谈一谈，有没有别的方法也能实现氢氧化镁的Q＞Ksp？活动6：学生讨论、从平衡移动的视角进行定性和定量分析。镁离子浓度增大会使氢氧化镁的Q＞Ksp，因此平衡逆向移动，废水碱性减弱。活动6-续：学生回顾知识，明确加入NaOH溶液增大OH-的浓度，也可以使氢氧化镁Q＞Ksp，导致平衡的逆向移动，现象是产生白色浑浊。评价6：诊断学生能否应用沉淀溶解平衡模型，判断水溶液体系中微粒的种类和数目的变化。（设计意图引导学生关注到原体系中微粒的种类及浓度，以及加入新的物质后体系中微粒的变化情况，调用平衡移动的规律，利用Q与Ksp的关系作为依据，借助实验手段、多角度动态分析平衡的移动过程。认识到沉淀的生成，建立平衡的逆向移动，完善沉淀溶解平衡模型，发展学生的微粒观、变化观、平衡观）环节三：探究氢氧化镁沉降铜离子的化学原理创设情境：氢氧化镁可以处理酸性废水，并且能够使废水的pH维持在9左右，是一种非常优良的水处理剂。相较于H+，废水中Cu2+的除去更加具有紧迫性，因为Cu2+是重金属离子，有毒、直接排放会造成水体的污染，工业上可以使用氢氧化镁除去废水中的Cu2+。问题串7：①如果铜离子被除去，会生成什么物质、写出反应方程式并分析反应为什么能发生？②结合下表中提供的数据，讨论在体系中存在过量氢氧化镁的情况下，为什么还能再生成氢氧化铜。活动7：讨论并写出离子方程式：Cu2+(aq)+2OH-(aq)⇌Cu(OH)2(s)，该离子反应能够发生，是因为有氢氧化铜固体生成。活动7-续：基于氢氧化镁和氢氧化铜的溶解度数据和Ksp展开讨论，发现氢氧化铜比氢氧化镁更加难溶。表3氢氧化镁和氢氧化铜相关数据物质Mg(OH)2Cu(OH)2溶解（20℃）/100cm3水9.63×10-4g1.72×10-6g溶度积Ksp约4.0×10-12约4.0×10-20评价7：诊断学生能否运用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡（设计意图丰富和发展学生对离子反应发生实质的理解，从反应发生是因为生成难溶物、到反应发生是因为生成更加难溶的物质，为后续沉淀转化的原理的学习奠定基础，并且丰富了对离子反应本质的认识角度；同时基于数据，通过对比归纳得出结论，发展学生的总结和信息整合能力）问题8：氢氧化镁真的可以除铜离子吗？如何设计方案进行验证呢？提供的药品：废水（含酚酞）、1mol/LCuSO4溶液；仪器：试管、一次性塑料滴管。活动8：师生讨论、设计方案。表4探究氢氧化镁能否沉降铜离子的实验步骤学生实验2实验目的：探究氢氧化镁沉降铜离子的化学原理实验步骤：从废水中取4mLMg(OH)2悬浊液于试管，加入2mL1mol/LCuSO4溶液，振荡后静置、观察现象活动8-续：小组合作完成实验，并进行实验汇报。静置一段时间后，试管中出现分层，上层为清液、下层为蓝色沉淀，蓝色沉淀为氢氧化铜，由此证明氢氧化镁可以除去废水中的Cu2+。图6氢氧化镁沉降铜离子实验现象评价8：评价学生实验操作能力和实验研究水平。（设计意图发展学生自主基于实验目的设计方案、基于方案进行实验、基于现象进行分析和推理的科学探究能力，发展问题解决能力）问题串9：①该过程的总反应是什么？②氢氧化铜生成的实质是什么，与氢氧化镁的沉淀溶解平衡有没有关系？活动9：学生交流，基于实验事实和已有知识进行分析归纳、得出结论。总反应为：Mg(OH)2(s)+Cu2+(aq)⇌Mg2+(aq)+Cu(OH)2(s)活动9-续：氢氧化镁沉降Cu2+的本质是氢氧化镁沉淀溶解平衡持续正向移动，使氢氧化镁转化为氢氧化铜。图7氢氧化镁沉降铜离子微观原理图评价9：基于学生对原理的解读情况，诊断学生能否自主应用平衡移动方向的判断方法，解释沉淀生成的原因。（设计意图：通过理论分析、实验验证氢氧化镁除去废水中重金属离子，认识难溶物在水中发生离子反应的实质，发展学生自主迁移和应用判断方法的能力，理解沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动；通过运用化学用语表达反应原理，落实符号表征；此外，由于氢氧化镁沉降铜离子涉及环境保护问题、贴近生活，可以极大激发学生的学习兴趣，提升对化学有用性的认识，发展科学态度与社会责任的学科核心素养）问题串10：①不同的化学反应进行的程度是不同的，有没有判断依据呢？②如何表达K？活动10：结合已有知识交流讨论，平衡常数K达到105数量级时、反应进行的很彻底，当K达到10-5数量级，反应基本不发生。活动10-续：学生书写Mg(OH)2(s)+Cu2+(aq)⇌Cu(OH)2(s)+Mg2+(aq)的平衡常数K表达式，并且带入数据进行计算。已知：已知Mg(OH)2的Ksp≈4.0×10-12，Cu(OH)2的Ksp≈4.0×10-20计算K=1.0×108，说明Mg(OH)2可以将Cu2+转化为Cu(OH)2，且反应较为彻底。评价10：诊断学生能否迁移所学知识，搭建沉淀转化的计算模型，判断反应进行的程度。（设计意图：引导学生从定性角度认识沉淀转化能够发生，过渡到从定量角度计算沉淀转化反应进行的程度，引入数学和计算思维进一步深化对转化原理的理解，发展学生的定量观念）【小结】完善研究思路、构建研究模型。在第一节课中，我们经历了寻找平衡和定量平衡的过程，在本节课中通过引入微粒对平衡进行调控，并依据Q和Ksp的关系判断平衡移动的方向，分析平衡移动的最终结果，由此完善了沉淀溶解平衡问题的认识思路。【布置作业】思考讨论：沉淀转化时，只能是难溶的电解质转化为更难溶的电解质吗？【板书设计】说明：第2课时的板书是在第1课时基础上继承与发展【教学反思】1、紧扣课标要求，发挥实验功能《普通高中化学课程标准（2017）版》提出，要通过实验的方法证明水溶液中存在的平衡，并且进行平衡移动的分析。在本课时教学中，开展基于预测、设计方案、实验论证的探究活动，发展学生的科学探究能力。在实验方式的选择中也遵循着多样化的原则，除了传统实验外，为了帮助学生更加直观、深入地了解平衡的动态过程和微观原理，还使用了pH传感器这一数字化的实验手段，使得微观过程宏观化。比如，为了探究废水中过量镁离子的存在是否会对废水的碱性产生影响，除了让学生开展定性的对照实验之外，还借助传感器进行定量的监测，使学生逐步构建起定性和定量分析的双重视角，强化了宏观、微观、图像、符号四重表征。2、注重教学进阶、形成研究思路在本课时设计中，关注学生的已有基础知识，并在此基础上实现教学的进阶。在学习“第2课时沉淀溶解平衡的调控”之前，学生已具备化学平衡的相关知识，在第1课时中经历了难溶电解质的溶解、沉淀溶解平衡、定量表征的环节，能够基于实验感知沉淀溶解平衡的存在和移动。在第2课时进行内容进阶设计，引导学生不仅能从定性的视角分析平衡的移动方向，还能借助Q与Ksp的关系作为定量判据。在第1课时“寻找平衡”、“定量平衡”环节的基础上，在第2课时逐步构建“分析平衡”和“结果判断”的过程，形成完整的认识沉淀溶解平衡的思路，为学生第3课时的学习奠定基础。3、整体设计情境、发展学生素养《课程标准》提出，真实、具体的情境是学生核心素养形成和发展的重要平台。本课时以氢氧化镁进行废水处理作为大的情境，以此为载体学习沉淀溶解平衡的溶解、生成和转化，涉及酸性废水的处理、探究镁离子和氢氧根离子对平衡的影响、沉降废水中的铜离子三个主要环节，环节的设置来源于废水处理中的真实问题，涉及真实的环境问题，内容贴近实际，能够较好地激发学生的学习兴趣，使学生能够认识到化学对生产生活所起的重大作用。此外，在真实任务的解决中不断提升学生分析和解决问题的能力，发展了微粒观、平衡观、守恒观、变化观等多种学科观念，从而为学科核心素养目标的达成提供了较好的支撑。

【教学设计】第3课时沉淀溶解平衡的应用【教学重点】从定性和定量两个角度收集证据，推测氢氧化铜转化成氢氧化镁的可能性，认识沉淀转化的基本规律；通过硫化物沉淀重金属离子（Cu2+）的探究了解沉淀剂的选择及其沉淀原理；通过探究处理后的废水是否符合国家排放标准，进一步在定量水平上应用和强化沉淀溶解平衡的模型认知【教学难点】从定性和定量两个角度收集证据，推测氢氧化铜转化成氢氧化镁的可能性，认识沉淀转化的基本过程；多粒子沉淀溶解平衡体系中，离子浓度的计算及平衡常数K值的相关计算【教学方法】启发、引导、演示/小组实验、讲解、访谈收获【实验用品】药品：0.1mol/L硫酸铜溶液、FeS固体仪器：试管、胶头滴管、药匙。【教学流程设计图】情景情景/任务问题驱动知识素养1、预测的依据是什么？难溶电解质沉淀与溶解定性分析宏观辨识微观探析证据推理变化观念模型认知平衡思想科学精神社会责任寻找替代的废水处理剂废水是否达标的检测2、微观是否有可能？3、宏观为何没有明显现象？如何定量分析？4、Na2S、FeS、HgS选择哪个作为重金属离子处理剂？依据？5、Na2S处理过程中的离子浓度如何计算？氢氧化铜能否转化为氢氧化镁6、实际为何常用FeS替代Na2S处理？难溶电解质沉淀与溶解定量分析7、处理后的废水是否达标？【教学过程】环节一：探究氢氧化铜转化为氢氧化镁的可能性复习引入：前两节课的学习中我们知道了难溶电解质氢氧化镁在废水处理中扮演了重要的的角色，不但可以中和酸性废水，还可以通过沉淀转化除去体系中重金属离子（Cu2+），实验中能明显观察到蓝色沉淀，与我们计算的转化平衡常数K=1.0×108理论上吻合,证实反应可以进行，并且程度很大。据此我们知道难溶物可以向更难溶的方向转化，程度可以通过反应的平衡常数K进行定量判断。溶解度小的可不可以向溶解度大的方向转化呢？下面我们仍然以氢氧化铜和氢氧化镁为例，探究这个溶解平衡能否反向进行。问题1：氢氧化铜能转化为氢氧化镁吗？表1氢氧化铜和氢氧化镁的溶解性及Ksp数值物质Mg(OH)2Cu(OH)2溶解性难溶于水难溶于水Ksp4.0×10-124.0×10-20活动1：学生讨论后回答。预测①能，Mg2+能结合氢氧化铜溶解产生的OH-离子，使氢氧化铜平衡向溶解方向进行，使氢氧化镁平衡向沉淀方向进行，最终完成转化。②不能。氢氧化铜的Ksp更小，Cu2+结合OH-离子的能力和程度更大。即镁离子不能使沉淀转化向着生成氢氧化镁的方向移动。评价1：教师根据学生回答的情况进行引导，氢氧化铜中是否存在溶解平衡？镁离子加入能否影响平衡？影响的结果是什么？从而得出微观上可能会完成转化。并评价学生对物质溶解平衡及其移动的掌握情况。问题2：依据前面经验，我们该如何设计试验验证氢氧化铜能否转化为氢氧化镁？活动2：小组讨论，由小组代表交流讨论结果，并互相评价。再分工合作，根据提供的仪器和药品，设计实验方案。共同完成氢氧化铜能否转化为氢氧化镁的探究。表2氢氧化铜能否转化为氢氧化镁的探究学生实验1设计实验证实Cu(OH)2可能存在溶解过程①取1药匙氢氧化铜粉末于试管中，滴加5滴0.01mol/L氯化镁充分振荡。②观察现象。评价2：根据学生实验设计和操作过程，评价学生设计、动手实验能力以及小组合作的能力。图1向氢氧化铜中加入0.01mol/L氯化镁溶液颜色变化问题3:微观上Cu2+是否存在结合与OH-的可能性，宏观上看不到明显现象，请结合反应平衡常数给予解释？活动3：讨论，小组代表交流讨论结果，并互相评价。预设学生讨论结果①微观上存在结合的可能性，但结合受到Mg2+的限制可能程度小。②，宏观上反应程度受到平衡常数的限制评价3：诊断学生从宏观和微观两个角度分析问题的能力。设计意图：引导学生从宏观、微观两个角度认识沉淀的溶解，帮助学生树立宏微结合的探究思想，同时为后续学习活动的展开做好铺垫。问题4：通过前面的学习，梳理沉淀转化的知识，并总结沉淀转化的方向和程度规律。依据平衡移动原理（Q与KSP）谈谈沉淀转化的本质活动4：讨论，小组代表交流讨论结果，预设可能的答案：①沉淀转化的方向通常是由溶解度小的转化为溶解度更小的容易，反之困难；②两个难溶物之间溶解度差值越大，反应平衡常数，转化越彻底；③沉淀转化的本质是难溶物的溶解与另外一个难溶物生成的统一过程。评价4：在引导学生梳理归纳沉淀溶解平衡的知识中，诊断学生从定性和定量两个角度分析问题的能力，发展学生高阶思维能力。设计意图：沉淀转化是溶解平衡里的重要知识环节，它的本质是沉淀溶解平衡的移动，是沉淀的转化和生成的统一过程，承接第二课时平衡可以由溶解度大的向溶解度小的方向转化，且转化程度大小受平衡常数限制，继续探讨平衡能否逆向转化及转化的程度大小，得出沉淀转化的一般规律是由溶解度大的物质转化为溶解度小的比较容易，溶解度小的物质转化为溶解度大的则比较困难，并且指导沉淀转化的本质是沉淀的溶解和转化的统一，最后引导学生梳理归纳认识沉淀溶解平衡时水溶液中平衡的一种。【过渡】通过前面研究的学习我们知道，废水中的重金属离子（Cu2+）可以通过向水体中加入氢氧化镁实现沉淀溶解平衡的转化生成氢氧化铜从而达到去除的目的。除了氢氧化镁还有没有其它的物质也可以沉淀重金属离子（Cu2+）呢？我们查阅资料发现，在工业上还可以通过向水体中加入硫化物来达到实现重金属除杂的目的。环节二：应用转化平衡探索新废水处理剂的可行性问题5：依据文献，废水中重金属离子也可以用硫化物处理，如果你是废水处理工程师，选择哪种硫化物（Na2S、FeS、HgS）做废水中重金属离子（Cu2+）的处理剂？从物质溶解性的角度、结合沉淀转化规律谈一谈你的想法。表3几种硫化物溶解性及Ksp数值物质Na2SFeSHgSCuS溶解性易溶于水难溶于水难溶于水难溶于水Ksp——Ksp=4.0×10-19Ksp=4.0×10-53Ksp=8.0×10-45活动5：学生思考、交流。水体中沉淀Cu2+的本质是S2-（aq）+Cu2+（aq）⇋CuS(S)，分析平衡移动结果可能的答案：①硫化汞溶解度最小，溶解产生的S2-（aq）最小，沉淀二价铜困难，即沉淀由溶解度大的向溶解度小的方向转化困难，此外HgS溶解产生的Hg2+也是重金属离子，依据除杂原理，不能向水体中引入新的重金属离子，故不能选择；②可以选择硫化钠，溶解度大，即溶解产生的硫离子浓度大，离子溶度更容易达到CuS的Ksp从而达到除去Cu2+的目的；③硫化亚铁溶解度（Ksp）比硫化铜大（Ksp），依据沉淀转化原理，可以实现硫化亚铁向更难溶的硫化铜的转化，从而达到除去Cu2+的目的，同时自身在水体中难溶解，便于后期分离除去。评价5：在新情景新任务里诊断学生难溶电解质学习掌握情况。评价学生对前两节课所学习的沉淀溶解平衡转化的知识掌握情况，并分析学生知识迁移的能力，为下一阶段具体的硫化物除杂做好准备。问题6：接下来我们按照寻找平衡、定量平衡、分析平衡、结果判断的步骤开展研究。若使用硫化亚铁和硫化钠沉淀废水中的Cu2+，分别对应的离子方程式分别是什么？活动6：学生独立思考后书写回答。①S2-（aq）+Cu2+（aq）⇋CuS(s)②FeS（s）+Cu2+（aq）⇋CuS(s)+Fe2+（aq）评价6：围绕从已有的方程式知识开展师生互评活动，分析学生书写过程中的问题，引导发现方程式物质状态说明的重要性及意义。评价学生书写方程式的能力。问题7：通过计算平衡常数说明硫化亚铁转化为硫化铜的平衡常数？活动7：学生依据经验通过两难溶物Ksp比值计算转化平衡常数。评价7：根据学生计算过程评价①学生对利用K值判断反应程度运用的熟练程度②学生计算实际数学运算能力如何。问题8：通过计算，反应平衡常数很大，如何设计实验验证FeS可以转化成CuS？活动8：小组讨论，由小组代表交流讨论结果，并互相评价。再分工合作，根据提供的仪器和药品，设计实验方案。共同完成FeS能否转化为CuS的探究。表4FeS能否转化为CuS的小组实验方案小组实验2设计实验验证FeS可转化为CuS取2支试管，其中一支加入少许FeS固体颗粒，再向两只试管中加入等浓度的硫酸铜溶液，充分振荡，静置。观察现象教师按实验方案演示实验，充分振荡后发现颜色没有明显变浅，追问学生：为什么反应转化的平衡常数很大，现象却不明显呢？学生思考，可能是反应速率问题。如何改变速率呢？学生可能给出的答案：温度、浓度、压强、催化剂等。如果从硫化亚铁的角度出发，我们可以粉碎硫化亚铁，通过增大接触面积加快反应速率。再次演示实验，用FeS粉末重新实验，发现颜色变化速度加快，沉降后对比上一组实验，颜色褪去程度多。向学生展示实验室里经过长时间沉淀的FeS转化效果，发现颗粒状转化效果也很好。但时间较长。追问学生：从实际废水净化的角度，我们可以选择哪种方法来加快废水净化速率呢？学生思考后回答，粉碎FeS颗粒可以加快速率，且成本低。图1模拟废水中加入FeS颗粒后随时间变化颜色的变化评价8：评价学生预测现象，设计实验方案验证预测及实验后分析问题的能力，在实验中遇到不符合预期现象情况，要依据已有知识理论进行分析，体现科学探究的精神。问题9：若用硫化钠除重金属离子（Cu2+）时，若向浓度均为0.001mol/L的Cu2+、Hg2+的废水中逐滴滴加Na2S溶液，生成沉淀的顺序如何判断？通过计算给出依据。活动9：学生依据所给数据及其经验给出判断沉淀顺序：Hg2+→Cu2+，预设提供的依据：①硫化