利用电导率传感器探究影响难溶物溶解度的因素教学设计

李亭亭 李安琪 朴英爱 张 静 姜大雨 孙艳涛

（1.吉林师范大学化学学院，吉林 四平 136000；2.延边大学分析测试中心，吉林 延吉 133002；3.吉林省梅河口市实验高级中学，吉林 梅河口 135000）

一、前言

化学实验教学在经历了显性化、趣味化、安全化、绿色化、微型化的改造之后正向数字化迈进。数字化实验是以真实实验为基础，借助计算机来完成的实验。随着科技的进步，数字化实验在中学化学实验教学中的应用正成为化学实验教学创新的新领域。[1][2]电导率传感器技术是一个非常重要的工程技术研究领域，用于对液体的电导率进行测量，被广泛应用于化工、海洋、食品等研究领域。[3]本实验采用的是电感性电导率传感器依据电磁感应原理实现对难溶物电导率的测量。[4][5]

二、教学内容分析

难溶电解质的溶解平衡知识位于人教版高中化学教材选修四第三章第四节，学生在学习此部分知识之前已经学习过了盐类的水解相关知识，为本部分知识的理解打下一定的理论基础。但是学生在初中时所学习过的难溶物基本都是默认不溶解的，这一思维定势严重影响了大多数学生对于本部分知识的理解。由于难溶物的溶解量很少，实验中很难观察到明显现象，所以沉淀溶解平衡是否存在，很难给学生一个感性认识。[6]为了让学生们可以从心里接受难溶物的确是可以溶解的这一问题，首先教师决定采用数字化仪器，通过具体的数字来说服学生，进而扭转学生的思维定势，接着引导学生自主设计实验进行影响难溶物溶解度因素的探究，从而加深学生对于溶解度等相关概念的理解。最后，教师引导学生收集难溶物溶解平衡在生产生活中的应用，进而将化学与生活和生产联系起来。

三、教学实录

教师活动 学生活动 设计意图【导入】同学们，古人云“尽信书则不如无书”，我们在学习的过程中要不断检查自己的知识框架并不断进行更正。我们初中的时候学习过沉淀的概念，当时默认为沉淀是不溶物，我们也将生成沉淀定为判定化学反应发生的依据。【提出疑问】这些理论真的是正确的吗？我们今天通过实验来一起验证一下吧。我们以银离子与氯离子反应生成氯化银为例，来一起进行实验探究吧。【回顾】学生回顾初中时期曾学习过的“沉淀”这一概念。【回答】沉淀即为不溶物或者是难溶物。【思考】通过教师的讲述，同学们认真思考并反思。【疑问】对教师的引入讲述产生疑问，并带着疑问思考初中已有的理论是否正确。借助初中所学习的知识引导学生对学过的知识进行质疑，制作矛盾点，引出本节课的知识，激发学生的兴趣，同时锻炼学生独立思考以及解决问题的能力。【假设】我们假设该反应不能进行到底，则在氯化银溶液中存在银离子、氯离子、氯化银三种粒子，我们知道，离子是具有导电性的，我们可以通过测量氯化银溶液的导电性来得知银离子、氯离子浓度大小，进而可以与纯水的导电性进行对比，便可以知道银离子与氯离子的反应是否能进行到底。【讲授】可以采用数字化仪器来实时测量混合溶液的电导率。【设问】请同学们思考下面的问题。问题1：饱和氯化银溶液如何制备？问题2：如何最大程度上保证氯化银沉淀中无反应液？【思考】学生对教师提出的假设进行思考。【设计方案】方案一：0.1mol/L AgNO3（aq）中加入过量的浓盐酸，静置，倒掉上清液，向沉淀中加入蒸馏水，将混合物放入H1650型离心机中离心，再用DDS-307A型电导率仪测离心液电导率，并将离心液倒掉，再次向沉淀中加入蒸馏水，重复上述离心操作，直到所测的离心液电导率数字恒定。方案二 ：0.1mol/L AgNO3（aq）中加入过量的 0.1mol/L NaCl（aq）。其他操作同方案一。【注】重复洗涤沉淀液3-4次以保证沉淀中无反应液。教师通过创设情境、提出问题、做出假设，培养学生发现问题、设计方案、解决问题进而得出结论的能力。锻炼学生善于思考，积极主动参与课堂教学活动的能力，同时也体现了团结协作的重要性。

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四、教学反思

本节课采用四重表征方式来进行难溶物溶解度影响因素的教学，收到了很好的教学效果。难溶物的溶解平衡作为一个比较难于理解的理论知识，本节课分别利用宏观、微观、符号、曲线四重表征的方式帮助学生从现象到本质进行深刻的理解。

附：实验数据

表1 氯化银饱和溶液电导率随温度变化的实验数据

注：硝酸银统一称量0.1g。

表2 氯化钠溶液浓度对氯化银饱和溶液电导率的影响实验数据