利用電導(dǎo)率傳感器探究影響難溶物溶解度的因素教學(xué)設(shè)計(jì)

李亭亭 李安琪 樸英愛 張 靜 姜大雨 孫艷濤

（1.吉林師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000；2.延邊大學(xué)分析測(cè)試中心，吉林 延吉 133002；3.吉林省梅河口市實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)，吉林 梅河口 135000）

一、前言

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在經(jīng)歷了顯性化、趣味化、安全化、綠色化、微型化的改造之后正向數(shù)字化邁進(jìn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是以真實(shí)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)來完成的實(shí)驗(yàn)。隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用正成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的新領(lǐng)域。[1][2]電導(dǎo)率傳感器技術(shù)是一個(gè)非常重要的工程技術(shù)研究領(lǐng)域，用于對(duì)液體的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量，被廣泛應(yīng)用于化工、海洋、食品等研究領(lǐng)域。[3]本實(shí)驗(yàn)采用的是電感性電導(dǎo)率傳感器依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)難溶物電導(dǎo)率的測(cè)量。[4][5]

二、教學(xué)內(nèi)容分析

難溶電解質(zhì)的溶解平衡知識(shí)位于人教版高中化學(xué)教材選修四第三章第四節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)此部分知識(shí)之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過了鹽類的水解相關(guān)知識(shí)，為本部分知識(shí)的理解打下一定的理論基礎(chǔ)。但是學(xué)生在初中時(shí)所學(xué)習(xí)過的難溶物基本都是默認(rèn)不溶解的，這一思維定勢(shì)嚴(yán)重影響了大多數(shù)學(xué)生對(duì)于本部分知識(shí)的理解。由于難溶物的溶解量很少，實(shí)驗(yàn)中很難觀察到明顯現(xiàn)象，所以沉淀溶解平衡是否存在，很難給學(xué)生一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。[6]為了讓學(xué)生們可以從心里接受難溶物的確是可以溶解的這一問題，首先教師決定采用數(shù)字化儀器，通過具體的數(shù)字來說服學(xué)生，進(jìn)而扭轉(zhuǎn)學(xué)生的思維定勢(shì)，接著引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行影響難溶物溶解度因素的探究，從而加深學(xué)生對(duì)于溶解度等相關(guān)概念的理解。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生收集難溶物溶解平衡在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，進(jìn)而將化學(xué)與生活和生產(chǎn)聯(lián)系起來。

三、教學(xué)實(shí)錄

教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖【導(dǎo)入】同學(xué)們，古人云“盡信書則不如無(wú)書”，我們?cè)趯W(xué)習(xí)的過程中要不斷檢查自己的知識(shí)框架并不斷進(jìn)行更正。我們初中的時(shí)候?qū)W習(xí)過沉淀的概念，當(dāng)時(shí)默認(rèn)為沉淀是不溶物，我們也將生成沉淀定為判定化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的依據(jù)?！咎岢鲆蓡枴窟@些理論真的是正確的嗎？我們今天通過實(shí)驗(yàn)來一起驗(yàn)證一下吧。我們以銀離子與氯離子反應(yīng)生成氯化銀為例，來一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究吧?！净仡櫋繉W(xué)生回顧初中時(shí)期曾學(xué)習(xí)過的“沉淀”這一概念?！净卮稹砍恋砑礊椴蝗芪锘蛘呤请y溶物?！舅伎肌客ㄟ^教師的講述，同學(xué)們認(rèn)真思考并反思?！疽蓡枴繉?duì)教師的引入講述產(chǎn)生疑問，并帶著疑問思考初中已有的理論是否正確。借助初中所學(xué)習(xí)的知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行質(zhì)疑，制作矛盾點(diǎn)，引出本節(jié)課的知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的興趣，同時(shí)鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考以及解決問題的能力?！炯僭O(shè)】我們假設(shè)該反應(yīng)不能進(jìn)行到底，則在氯化銀溶液中存在銀離子、氯離子、氯化銀三種粒子，我們知道，離子是具有導(dǎo)電性的，我們可以通過測(cè)量氯化銀溶液的導(dǎo)電性來得知銀離子、氯離子濃度大小，進(jìn)而可以與純水的導(dǎo)電性進(jìn)行對(duì)比，便可以知道銀離子與氯離子的反應(yīng)是否能進(jìn)行到底?！局v授】可以采用數(shù)字化儀器來實(shí)時(shí)測(cè)量混合溶液的電導(dǎo)率?！驹O(shè)問】請(qǐng)同學(xué)們思考下面的問題。問題1：飽和氯化銀溶液如何制備？問題2：如何最大程度上保證氯化銀沉淀中無(wú)反應(yīng)液？【思考】學(xué)生對(duì)教師提出的假設(shè)進(jìn)行思考。【設(shè)計(jì)方案】方案一：0.1mol/L AgNO3（aq）中加入過量的濃鹽酸，靜置，倒掉上清液，向沉淀中加入蒸餾水，將混合物放入H1650型離心機(jī)中離心，再用DDS-307A型電導(dǎo)率儀測(cè)離心液電導(dǎo)率，并將離心液倒掉，再次向沉淀中加入蒸餾水，重復(fù)上述離心操作，直到所測(cè)的離心液電導(dǎo)率數(shù)字恒定。方案二 ：0.1mol/L AgNO3（aq）中加入過量的 0.1mol/L NaCl（aq）。其他操作同方案一。【注】重復(fù)洗滌沉淀液3-4次以保證沉淀中無(wú)反應(yīng)液。教師通過創(chuàng)設(shè)情境、提出問題、做出假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計(jì)方案、解決問題進(jìn)而得出結(jié)論的能力。鍛煉學(xué)生善于思考，積極主動(dòng)參與課堂教學(xué)活動(dòng)的能力，同時(shí)也體現(xiàn)了團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性。

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四、教學(xué)反思

本節(jié)課采用四重表征方式來進(jìn)行難溶物溶解度影響因素的教學(xué)，收到了很好的教學(xué)效果。難溶物的溶解平衡作為一個(gè)比較難于理解的理論知識(shí)，本節(jié)課分別利用宏觀、微觀、符號(hào)、曲線四重表征的方式幫助學(xué)生從現(xiàn)象到本質(zhì)進(jìn)行深刻的理解。

附：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1 氯化銀飽和溶液電導(dǎo)率隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

注：硝酸銀統(tǒng)一稱量0.1g。

表2 氯化鈉溶液濃度對(duì)氯化銀飽和溶液電導(dǎo)率的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)