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1、化学观念统领教学化学观念统领教学 培养学生核心素养培养学生核心素养以以“难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡”教学为例教学为例北京市顺义区教育研究考试中心北京市顺义区教育研究考试中心 李向红李向红摘要：以难溶电解质的溶解平衡的教学为例，深入分析教材和学情，将隐形的化学观念显性化，用“化学平衡观”和“微粒观”进行溶解平衡的建立、溶解平衡的移动等。从微观和动态角度促进学生对知识本质的理解。从而培养了宏微结合、变化守恒、模型认知等核心素养。关键词：难溶电解质的溶解平衡 微粒观 化学平衡观 核心素养一、问题的提出难溶电解质的溶解平衡是化学反应原理第三单元“水溶液中的离子平衡”中的核心内容，是实施新
2、课程后增加的教学内容，是全章中平衡多且物质的形态发生相变的高潮部分。本节学习的内容有难溶电解质的溶解过程，沉淀、溶解之间存在动态平衡，沉淀的生成、沉淀的溶解和沉淀的转化及它们在生产、科研、废水处理等领域中的应用。教学中发现不少教师在教课过程中按教材内容一一讲解，得出结论让学生记忆和简单应用。但是高中教学重在用微观角度理解反应的实质，不是简单背和记就能完成教学记忆。造成学生学习困难的原因是教师只注重主干知识的识记和训练，导致学生死记硬背，不会将知识迁移到实际生产应用中。而中学化学教学能够使学生终身受益的，不是具体的化学专业知识，而是影响他们世界观、人生观和价值观的化学思想观念，不是诸如分类、实验
3、、计算等特殊的方法和技能，而是影响他们思维方式和问题解决能力的具有化学特点的认识论和方法论。学生能否牢固地、准确地用微粒观和平衡观掌握难溶电解质在水中建立溶解平衡。用化学平衡原理描述沉淀溶解平衡；对沉淀转化的本质认识，可以从微粒的角度去认识难溶电解质的变化实质，从微粒的角度认识物质的变化是化学学科所特有的视角，因此，利用化学平衡观和微粒观可以统领对“难溶电解质的溶解平衡”的本质的认识，从而培养学生的化学核心素养。二、理论支撑1. “微粒观”和“化学平衡观”的内涵微粒观的内涵是：物质是由分子、原子、离子等微粒构成的；微粒具有一定的大小和质量；在化学反应中分子发生变化，而原子不变；微粒分子不同性质
4、不同，它们是保持物质基本化学性质的最小微粒；微粒总是不断地运动的，微粒的运动为化学反应的发生提供可能；微粒间存在着相互作用,微粒的数量上发生变化；原子间通过化学键结合成分子，化学反应的实质就是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程。2. 化学平衡观的内涵是：化学平衡是可逆反应，在一定条件下，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度可以保持恒定，这时的状态也就是在给定条件下，反应达到了“限度” ，即可逆反应体系处于“化学平衡状态” ；化学平衡的建立是有条件的，反应条件（浓度、温度、压强等）一定，化学平衡才能保持，条件改变平衡状态被打破，在新的条件下建立新的化学平衡状
5、态，这种现象称作化学平衡的移动，化学平衡移动遵循勒沙特列原理；可逆反应体系处于化学平衡状态的特征是“逆、等、动、定、变” ；在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，即化学平衡常数，用符号 K 表示，K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大，K 只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度无关。3.化学学科的核心素养：化学学科核心素养是学生学习化学（或特定学习领域）之后所形成的、具有化学学科特点的关键成就，是学科育人价值的集中体现。化学学科核心素养的内涵及表现：素养 1：宏
6、观辨识与微观探析能通过观察、辨识一定条件下物质的形态及变化的宏观现象，初步掌握物质及其变化的分类方法，并能运用符号表征物质及其变化；能从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念；能根据物质的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质和可能发生的变化。素养 2：变化观念与平衡思想能认识物质是在不断运动的，物质的变化是有条件的；能从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化，关注化学变化中的能量转化；能从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究，逐步揭示各类变化的特征和规律；能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点考察、分析化学反应，预测在一定
7、条件某种物质可能发生的化学变化。素养 3：证据推理与模型认知能初步学会收集各种证据，对物质的性质及其变化提出可能的假设；基于证据进行分析推理，证实或证伪假设；能解释证据与结论之间的关系，确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径；能认识化学现象与模型之间的联系，能运用多种模型来描述和解释化学现象，预测物质及其变化的可能结果；能依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决复杂化学问题的思维框架。素养 4：实验探究与创新意识发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论；能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设
8、想；能尊重事实和证据，不迷信权威，具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。2.“难溶电解质的溶解平衡”教学内容与“化学平衡观” 、 “微粒观”的层级关系三、教学整体设计：（一）教学目标1. 初步理解难溶电解质的沉淀溶解平衡的建立；能从宏观、微观、符号三个角度描述沉淀溶解平衡；初步利用溶度积理解离子间量的关系；学会运用平衡移动原理解释一些问题。2.在实验探究中运用微粒观和平衡观分析难溶电解质在水分子的作用下建立存在溶解平衡，运用化学平衡观解释探究实验中的原因。3.通过难溶电解质的生成、溶解、转化的分析过程，体会对立统一规律；在解释自然现象的过程中体会化学的重要作用。（二）教学重点：1.难溶电解质
9、溶解平衡的建立，2.用微粒观和平衡观认识难溶电解质水溶液体系的思路和方法（三）教学难点：用微粒观和平衡观认识难溶电解质水溶液体系的思路和方法（四）教学过程用微粒观和平衡观研究 难溶电解质在水中的行为解决事实的描述微粒产生的原因，微粒间 的作用微粒的种类和各种微粒数 量的相对关系条件改变影响微粒的种类 和数量在微观层面认识理论支撑MmAn(s)mMn+nAm-存在大量的 MmAn和极少 量的 Mn+、Am-KSP=cm(Mn+)cn(Am-)KSP变化影响因素影响因素结结 果果程程 度度特点特点可逆过程很微弱达到平衡状态改变温度改变溶液中离子 浓度或酸碱度MmAn的溶解教材中的知识内容【环节一】
10、情境引入，溶解平衡初步建立问题探究一：难溶电解质在水中的变化学生实验：向盛有 1 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加 1 mL 0.1 mol/L NaCl 溶液；向盛有 1 mL 0.1 mol/LMgCl2溶液的试管中滴加 1 mL 0.2 mol/L NaOH 溶液。现象：观察到有白色沉淀产生。【思考交流】你认为反应进行完全吗？ 过滤分离得到沉淀和滤液。将沉淀溶于水，你观察到什么？你预测水中存在哪些微粒？设计实验证明你的预测？学生猜测 氯化银溶液中有 Ag+和 Cl离子，还有 H+和 OH离子；氢氧化镁溶液中有Mg2+和 OH和 H+离子。依据是 AgCl 和 Mg(O
11、H)2都属于电解质，在水中可以电离；H+和OH离子是由水电离出来。设计实验方案：检验溶液中电离出的离子存在。 依据是产物（即新物质生成） 。实验证明：取 Mg(OH)2饱和溶液的上层少量溶液，滴加 2 滴酚酞溶液，溶液变红。取 AgCl 饱和溶液的上层少量溶液，滴加几滴饱和的氯化钠溶液，或滴加几滴饱和的硝酸银溶液，溶液中没有白色沉淀产生。【设计意图】用对比的方法，暴漏学生已有知识认知是难溶物质的溶解度有的不溶，有的是较少部分溶解。教师补充实验：取氯化银沉淀上层溶液，加入 0.1 mol/L KI 溶液，观察到有黄色沉淀产生；取出少量氯化银白色沉淀，加入 0.1 mol/L KI 溶液，振荡，观
12、察到白色沉淀转化为黄色沉淀。教师追问：从微粒角度如何解释此现象？【设计意图】与前面结论产生冲突，引导学生再从微观角度分析。学生分析：说明 AgCl 溶解在水中，在水分子作用下能电离出微量 Ag+和 Cl；Ag+和 Cl又重新结晶在固体表面。一段时间内达到溶解平衡。AgCl(s) Ag+(aq) +Cl(aq) 加入 KI 溶液后，Ag+和 I反应生成 AgI 沉淀。破坏了 AgCl(s)溶解平衡，c(Ag+)减少，平衡右移，氯化银溶解都转化为碘化银。【设计意图】从溶解平衡的角度认识难溶电解质溶解度不为 0 。难溶电解质的溶解度有区别，让学生理解难溶电解质在水中都存在类似于 AgCl 沉淀在水中
13、的溶解平衡。【环节二】溶解平衡的完善问题探究二：用微粒观角度认识难溶电解质在水中的存在形态教师追问：氯化银和氢氧化镁饱和溶液中微粒的种类和数量如何？如何用化学用语表示难溶电解质的溶解平衡？氯化银和氢氧化镁饱和溶液中微粒的相对数量关系如何？学生活动：根据电离方程式理清微粒的种类和数量相对关系。通过微观角度建立溶解平衡的模型。； 【设计意图】利用微粒观和平衡观建立溶解平衡和转化的模型。运用化学平衡观点分析氢氧化镁饱和溶液中微粒间的相互作用，说出化学平衡是存在逆、等、定等特点，存在一定的数量关系。【环节三】通过溶解平衡的移动，证明溶解平衡是动态平衡教师追问：若要证明 Mg(OH)(s)的溶解平衡是动
14、态平衡，请说明依据并请设计方案证明。学生：要使平衡发生移动，需使氢氧化镁饱和溶液中离子数量发生改变。教师提供的试剂：蒸馏水、酚酞、盐酸、饱和 NH4Cl 溶液、NaOH 溶液、NaCl 溶液、Na2CO3溶液、FeCl3溶液。学生设计可行的实验方案：改变溶液中离子的浓度 ，观察平衡的移动用上述药品，设计实验证明氢氧化镁饱和溶液中微粒间的相互作用，通过化学平衡的移动分析出化学平衡是一种动态平衡。教师追问：请你用微观粒子变化和平衡移动的观点解释氯化银转化为碘化银的原因。【设计意图】运用化学化学平衡观点分析氢氧化镁饱和溶液中微粒间的相互作用，知道化学平衡是一种动态但存在一定的数量关系。并建构了沉淀转
15、化的模型，沉淀向着更难溶的方向移动。教师追问：氢氧化镁饱溶解饱和 NH4Cl 溶液，从微粒和平衡角度如何解释？如何证明？学生解释原因：部分学生认为是氯化铵水解使溶液呈酸性使氢氧化镁溶解的； 部分学生认为是 Mg(OH)2电离出来的氢氧根离子与铵根离子作用生成一水合氨。设计实验证明原因：将氯化铵溶液改用醋酸铵（溶液近似呈中性）溶液与氢氧化镁悬浊液混合，实验现象发现氢氧化镁还是溶解了。说明 NH4+浓度较大和 Mg(OH)2电离出来的氢氧根离子反应，生产碱性更弱的一水合氨。【设计意图】通过宏观现象找到二次平衡的反应实质，同时针对学生学习了盐类水解以后，主次反应不分，造成混乱。应该是化学反应为主，从
16、微观粒子的数量变化来解释平衡移动。【环节四】运用微粒观认识溶解平衡的一般思路教师：请你用微粒观分析认识难溶电解质溶解平衡的一般思路？微粒数量变化和学生：思考后进行交流，归纳整理出用观念分析问题的思路。即看物质分析溶液中的微粒的种类微粒间的相互作用找到溶解平衡改变条件引起平衡移动微粒的数量间发生变化，一定条件下达到新的平衡结果沉淀溶解或转化。【设计意图】通过总结形成化学观念，并用化学观念解决实际问题，提高学生学科素养。四、教学反思1. 以化学基本观念统领学习素材线索在化学观念的形成过程中，学生主要是从具体的知识的学习过程中逐渐形成的，而具体知识的学习需要一个好的学习素材，好的学习素材不仅会有利于知识的学习，更应有利于化学观念的形成。在“难溶电解质的溶解平衡”的概念形成过程中，可以用学生日常较为熟悉的难溶物氯化银和氢氧化镁为学习素材，通过实验的方法，产生冲突，有探究的欲望。学生在分析和归纳中建立起难溶电解质溶解平衡的概念。2. 挖掘化学知识内涵，利用问题串，提升学生的化学学科核心素养化学观
