第四单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡名师课堂实录

实验探究含铜酸性废水的处理教学设计

淮南二中

李南方

一、指导思想

1、课程标准

认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域的重要作用；能描述沉淀溶解平衡，认识沉淀转化的本质。

2、建构主义理论论

建构主义认为，知识是学习者在一定情境下，利用必要学习资料，通过意义建构获得。

本节课通过“含铜酸性废水处理”的工业真实情境，创设学习动机，通过“问题链”的设计，以任务驱动学生进行问题讨论和活动，在真实的、有意义的学习情境中，通过一系列的合作探究活动，最终构建出学生的知识观、方法观和价值观的完整观念体系

二、教学目标

本节课由培育学生核心素养角度构建教学目标

核心素养

宏观辨识与微观探析

变化观念与平衡思想

教学目标

学生通过观察、辨析、

比较FeS、Na2S与硫酸铜溶液反应变化这一宏观现象,从微观层面理解实验现象差异性的原因,能运用符号表征相关物质变化。

学生能全面地分析废水处理的不同方法包含的物质反应、变化的规律，可以一定程度运用沉淀溶解平衡的相关规律解决实际工业问题。

对FeS、Na2S与硫酸铜溶液反应速率不同分析原因，结合传感器数据，初步证据推理与模型认知

学会收集证据基于证据进行分析推理和计算、对含铜酸性废水的处理提供可能的方式。

实验探究与创新意识

对含铜酸性废水的处理这一探究目标，能够结合相关知识设计并优化水处理方案，能创造性地从工业实际角度思考问题

通过工业废水处理这一社会问题的学习，，激发学生的社会责任感，关注化利用角度思考工业问题，倡导绿色化学。

三、教学分析

1、

教学内容分析

本节课是教材以外的专题课, 所涉及的知识点的主要内容为选修4中沉淀溶解平衡、化学反应速率相关原理，包括沉淀的生成、沉淀的转化，速率大小的比较在工业生产中的实际应用，以及选修2中污水处理相关技术。本节课在实验操作方面主要涉及溶解、过滤、加热等基本操作以及在选修6教材中出现的比色法的应用。

2、

学生情况分析

已有基础：学生已经学习过沉淀溶解平衡、平衡移动以及反应速率的影响因素等相关知识，具备分析研究物质性质的一般方法，有一定的化学实验和探究能力。

发展点：完善速率、平衡方面理论，认识实验、理论和工艺之间的联系，建立应实验探究建立基本思维模型并形成自主行为。

障碍点：在陌生工艺情境中的信息加工能力有待提高，理论应用于实际意识比较淡薄。

四、教法学法

教法：“问题链”设计；问题-解决模式；探究式教学

学法：合作交流，实验探究，比较归纳

科学精神与社会责任

学生产对人类的影响，初步从尽可能降低水处理成本、保护环境、实现循环

五、教学流程

本节课教学共有课前准备、课堂导入、中和沉淀分析（环节1）、硫化物沉淀法分析（环节2）、吸附法分析（环节3）、课堂小结六个部分。

1、课前准备：沉淀溶解平衡及化学反应速率影响因素知识点小结

2、课堂导入——创设教学情境，引出教学任务

活动：播放含铜酸废水泄露造成污染的视频，思考如何对含铜酸性废水进行处理。

PPT展示含铜酸性废水和达标水中Cu2+和H+浓度

废水中主要污染物浓度

c(H+)=0.1mol/L

pH=1 c(Cu2+)=0.05mol/L 达标水浓度

pH=6-8 c(Cu2+)≤1×10-6mol/L 提出探究问题：如何将废水经化学方法处理成达标水？

3、环节1

中和沉淀法

设计问题链:

Q1-1选择哪种碱进行中和？为什么？

Q1-2若将水体处理为中性水，Cu2+排放可否达标？

Q1-3能否通过其它办法使Cu2+排放达标？

PPT展示相关碱的价格

碱

NaOH Ca(OH)2

液氨

价格（元/t）

2600 650 5000 设计意图:控制成本

定量计算，发现新问题，另辟解决途径

讨论：加碱中和沉淀法的利弊。

4、环节2

硫化物沉淀法

PPT展示25℃时铜的难溶化合物溶解度

难溶物

Cu(OH)2

CuS Cu2(OH)2CO3

Cu3(PO4)2

溶解度(g)

1.7×10-6

2.4×10-17

8×10-6

3.9×10-6

设计意图：过渡到硫化物沉淀法教学

问题：选择什么物质作为沉淀剂？原因？

硫化物

CuS Na2S FeS ZnS 大约价格（元/千克）

10 8 0.8 1680 设计意图：进一步强化成本意识,从实际角度思考问题

学生讨论：综合价格、状态、溶解度等因素进行讨论。

学生实验：FeS、Na2S分别与酸性硫酸铜溶液反应

设计问题链：

Q2-1通过哪些现象证明反应发生？

Q2-2哪种硫化物反应速率较快？为什么？

Q2-3如果你是环境工程师，会选择哪种硫化物进行污水处理？

实验中生成性问题有：如何加快FeS与CuSO4反应速率?如何证明

FeS与CuSO4发生反应？学生讨论：加快速率的方法可以加热，

设计意图：使用对比、预测的科学方法，通过宏观现象观察，思考微观变化和符号表征

设计意图：强化核心知识，通过反应现象进行证据推理，数字化实验使微观现象变化“可视化”

采用更小颗粒FeS反应。可以采用观察反应前后溶液颜色变化或者用pH计测量反应前后

pH变化证明反应。

教师告知学生工业上常用Na2S,NaHS,CaS作沉淀剂

设计意图：产生认知冲设计问题链：

突，意识到工业角度思Q2-4用硫化物处理含铜酸性废水，有没有二次污染？

考问题的不同，认识循Q2-5产生的气体是什么物质？

环利用在工业上的重Q2-6硫化氢气体有毒，如何处理？

要性。

讨论硫化物沉淀法的利弊。

综合小结中和沉淀法和硫化物沉淀法

5、环节3

吸附沉淀法

PPT展示CaCO3吸附CuSO4前后颜色对比图。

问题：如何测定Cu2+的去除率？

设计意图：使用知识延伸：介绍比色法和朗博-比而定律，给出教师事先做好的lg(1/T)-c曲线。

数字化实验，培演示实验：将久置的CaCO3与硫酸铜溶液混合物过滤，取滤液加入氨水，

养学生读图、分测量其透光率。

析和处理数据的学生活动：根据透光率的数值计算此时铜离子浓度，计算去除率。

能力

讨论：吸附沉淀法的利弊。

6、课堂小结

设计意图：增强学纵观整节课，我们通过一系列“问题-探究-新问题-再探究”的活动，认识了

生社会责任感，形工业上常用的几种含铜酸性废水的处理方式，体会到化学在实际生活中的重

成化学价值观

要作用。

六、教学反思

本节课采用“问题链”的设计，引发认知冲突，以任务驱动的形式促使学生提出方案、进行实验、形成方案、方案评价一系列探究活动，以污水处理方法为“明线”，核心知识为“暗线”，相互交融，突出课堂实效性。

本节课创设真实情境，激发学生社会责任感，建构学生的“价值观”。引导学生运用“微粒观”审视污水成分，用“反应观”设计反应，寻找沉淀剂，采取数字化实验和常规实验，建构学生“实验观”，Ksp相关计算及Cu2+去除率的计算体现了“定量观”，运用平衡移动原理解决问题，强化了“平衡观”，实施全面的观念建构。

七、板书设计

实验探究含铜酸性废水的处理

1、

中和沉淀法

3、吸附沉淀法

2、硫化物沉淀法

+-H+OH=H2O

优点

缺点

S2-+2H+=H2S↑

2+-Cu+2OH=Cu(OH)2↓

S2-+Cu2+=CuS↓

优点

缺点

FeS+2H+=Fe2++H2S

FeS+Cu2+=CuS↑+Fe2+

优点

缺点