admin 百科大全 2023-04-03 15:28:29

【教学实验设计】彰显盐类水解的可视化思维！

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化学思维可视化是指运用一系列可视化技术，例如现实化学实验、计算机软件等技术工具，将看不见的化学思维过程和思维结果以图式、思维导图等形式清晰呈现的过程[2]。本文以化学选择性必修模块中“影响盐类水解的主要因素”部分内容为例进行教学实验设计。在理解概念的基础上佐以平衡常数的计算和现象的判断，引导学生预设盐类水解反应平衡移动过程中的颜色变化，并对“盐类水解”部分内容形成总括性认识，获得综合性理解，助益学生生成化学核心观念[3]。1 教材分析
有教材通过“探究”栏目，学习“反应条件对氯化铁水解平衡的影响”:利用酒精灯加热探究温度对水解平衡移动的影响；借助氯化铁晶体和浓氢氧化钠溶液探究反应物、生成物浓度对水解反应平衡移动的影响。在具体的实施过程中，0.01 mol·L-1 的氯化铁溶液经过酒精灯加热后，液体的颜色加深，判断水解平衡向正方向移动，但在恢复室温后却无法褪回原来颜色，观察不到温度调控盐类水解平衡移动的可逆过程。另外以添加浓NaOH溶液后测量FeCl3溶液pH的方式来验证浓度对铁离子水解平衡的影响时，难以区分究竟是因为NaOH与FeCl3溶液发生复分解反应造成酸性减弱，沉淀变多；还是因为NaOH与水解产物H+反应生成H2O,造成水解平衡正向移动，致使盐溶液中c(H+)下降，沉淀明显。故而笔者认为通过此探究实验不能很好地将铁离子发生水解反应的可逆过程可视化。有教材通过“活动·探究”栏目，设计了2组实验引导学生探究“影响盐类水解平衡的因素”(包括了以醋酸钠为代表的强碱弱酸盐和以氯化亚锡为代表的强酸弱碱盐):用酒精灯微热滴加了一滴酚酞的0.01 mol·L-1的醋酸钠溶液，通过观察溶液颜色变化获得升高温度与溶液中c(OH-) 变化的关系。经过计算和实验验证，0.01 mol·L-1 的醋酸钠溶液在室温下的pH为8.3,滴入一滴酚酞后溶液呈粉色，经酒精灯微热后促进醋酸根离子水解平衡正移，c(OH-)上升致使溶液红色加深。但张杨、郭晓丽[6]等人加热pH=8.3的强碱(NaOH)溶液后同样观察到酚酞指示剂显色更深，这是由于升温也会造成水的电离平衡正向移动，c(OH-)上升。教材实验没有排除干扰因素，即温度会对醋酸钠溶液中水的电离平衡造成影响，因此不能依靠红色变深这一现象得出升温造成 CH3COO-水解平衡正向移动的结论。另外，在第二组实验中：氯化亚锡与蒸馏水混合后发生水解反应生成了HCl和Sn(OH)Cl(白色沉淀),在滴加盐酸后增大了水解产物的浓度，使平衡逆向移动，白色沉淀减少。但教材中使用等号书写氯化亚锡的水解方程式，而非可逆符号，这与实验初衷相矛盾。加深了水解反应及其平衡移动原理的认知难度，不利于学生理解。本文的研究目标如下：①理论计算为科学探究铺设桥梁，促成有意义的学习；②设计直观、精准、可重复的实验，凭借溶液颜色变化将温度、浓度影响“盐类水解平衡移动的过程”可视化；③凭借真实情境激发认知冲突，在冲突中寻求解决方案，建构层次化、整体化的认知模型；④基于思维可视化实验，以培养化学学科能力为目标，建构“盐类水解”教学实验设计的思维导图。