利用電導率傳感器探究影響難溶物溶解度的因素教學設計

李亭亭 李安琪 樸英愛 張 靜 姜大雨 孫艷濤

（1.吉林師范大學化學學院，吉林 四平 136000；2.延邊大學分析測試中心，吉林 延吉 133002；3.吉林省梅河口市實驗高級中學，吉林 梅河口 135000）

一、前言

化學實驗教學在經歷了顯性化、趣味化、安全化、綠色化、微型化的改造之后正向數字化邁進。數字化實驗是以真實實驗為基礎，借助計算機來完成的實驗。隨著科技的進步，數字化實驗在中學化學實驗教學中的應用正成為化學實驗教學創新的新領域。[1][2]電導率傳感器技術是一個非常重要的工程技術研究領域，用于對液體的電導率進行測量，被廣泛應用于化工、海洋、食品等研究領域。[3]本實驗采用的是電感性電導率傳感器依據電磁感應原理實現對難溶物電導率的測量。[4][5]

二、教學內容分析

難溶電解質的溶解平衡知識位于人教版高中化學教材選修四第三章第四節，學生在學習此部分知識之前已經學習過了鹽類的水解相關知識，為本部分知識的理解打下一定的理論基礎。但是學生在初中時所學習過的難溶物基本都是默認不溶解的，這一思維定勢嚴重影響了大多數學生對于本部分知識的理解。由于難溶物的溶解量很少，實驗中很難觀察到明顯現象，所以沉淀溶解平衡是否存在，很難給學生一個感性認識。[6]為了讓學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字化儀器，通過具體的數字來說服學生，進而扭轉學生的思維定勢，接著引導學生自主設計實驗進行影響難溶物溶解度因素的探究，從而加深學生對于溶解度等相關概念的理解。最后，教師引導學生收集難溶物溶解平衡在生產生活中的應用，進而將化學與生活和生產聯系起來。

三、教學實錄

教師活動 學生活動 設計意圖【導入】同學們，古人云“盡信書則不如無書”，我們在學習的過程中要不斷檢查自己的知識框架并不斷進行更正。我們初中的時候學習過沉淀的概念，當時默認為沉淀是不溶物，我們也將生成沉淀定為判定化學反應發生的依據。【提出疑問】這些理論真的是正確的嗎？我們今天通過實驗來一起驗證一下吧。我們以銀離子與氯離子反應生成氯化銀為例，來一起進行實驗探究吧。【回顧】學生回顧初中時期曾學習過的“沉淀”這一概念。【回答】沉淀即為不溶物或者是難溶物。【思考】通過教師的講述，同學們認真思考并反思。【疑問】對教師的引入講述產生疑問，并帶著疑問思考初中已有的理論是否正確。借助初中所學習的知識引導學生對學過的知識進行質疑，制作矛盾點，引出本節課的知識，激發學生的興趣，同時鍛煉學生獨立思考以及解決問題的能力。【假設】我們假設該反應不能進行到底，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，離子是具有導電性的，我們可以通過測量氯化銀溶液的導電性來得知銀離子、氯離子濃度大小，進而可以與純水的導電性進行對比，便可以知道銀離子與氯離子的反應是否能進行到底。【講授】可以采用數字化儀器來實時測量混合溶液的電導率。【設問】請同學們思考下面的問題。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反應液？【思考】學生對教師提出的假設進行思考。【設計方案】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型離心機中離心，再用DDS-307A型電導率儀測離心液電導率，并將離心液倒掉，再次向沉淀中加入蒸餾水，重復上述離心操作，直到所測的離心液電導率數字恒定。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】重復洗滌沉淀液3-4次以保證沉淀中無反應液。教師通過創設情境、提出問題、做出假設，培養學生發現問題、設計方案、解決問題進而得出結論的能力。鍛煉學生善于思考，積極主動參與課堂教學活動的能力，同時也體現了團結協作的重要性。

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四、教學反思

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

附：實驗數據

表1 氯化銀飽和溶液電導率隨溫度變化的實驗數據

注：硝酸銀統一稱量0.1g。

表2 氯化鈉溶液濃度對氯化銀飽和溶液電導率的影響實驗數據