吳孫富+陳衛(wèi)東

摘要：這是一個引導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)的教案，該教案設(shè)置了一個中學(xué)教材上沒有的逼真的探究情景，引導(dǎo)學(xué)生在復(fù)習(xí)相關(guān)知識的同時開展十分逼真的科學(xué)研究，在培養(yǎng)學(xué)生的科研能力方面具有參考作用。

關(guān)鍵詞：溶度積常數(shù)；平衡移動；教學(xué)設(shè)計

文章編號：1005–6629（2014）7–0053–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 教案設(shè)計思想

引導(dǎo)學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)是一種先進的教育理念，有許多老師都在這方面進行著有益的嘗試，問題是有些研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)常常存在著研究性不足、照本宣科有余的缺陷。如何克服探究性教學(xué)的這種缺陷呢？思起于疑，如果我們能在日常教學(xué)中有意識地引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、分析、研究、解答一些沒有現(xiàn)成答案、難以直接解答的疑難問題的話，則這種探究性教學(xué)的教學(xué)過程就與首創(chuàng)性的科學(xué)研究過程沒有區(qū)別了。筆者設(shè)計本教案的目的，就是要努力使部分課堂的實際教學(xué)過程體現(xiàn)真實的科學(xué)研究過程。

2 教學(xué)目標

2.1 知識與技能

（1）加深對溶度積常數(shù)及沉淀轉(zhuǎn)化的理解，用平衡移動理論研究解決沉淀轉(zhuǎn)化的實際問題。

（2）加深對物質(zhì)的量濃度及質(zhì)量分數(shù)的理解，通過對二者的測定和換算解決探究中的實際問題。

（3）探究設(shè)計除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的實驗方案，用實驗研究解答學(xué)習(xí)中遇到的疑難問題。

2.2 過程與方法

（1）根據(jù)化學(xué)理論，探究實驗原理，設(shè)計實驗方案，探究解答一個常見習(xí)題中存在的疑難問題。

（2）在教師的引導(dǎo)下，逐步提出問題，分析問題，研究解答問題，設(shè)計實驗方案驗證解答，初步了解科學(xué)研究的基本過程。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀

引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的知識研究解決一個常見習(xí)題中存在的沒有現(xiàn)成答案的疑難問題，通過運用理論解決實際問題的研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生感受科學(xué)研究的艱辛過程、享受科學(xué)研究的成功樂趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)的濃厚興趣。

3 教學(xué)重點和難點

重點：沉淀溶解平衡，c與ω的換算，實驗方案設(shè)計

難點：實驗方案設(shè)計

4 教學(xué)過程

4.1 引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出探究課題

[提出問題]同學(xué)們可能都做過如下一道練習(xí)題，請同學(xué)們再做一遍：

下列除去雜質(zhì)（括號內(nèi)為雜質(zhì)）的方法正確的是（ ）

A. CO2氣體（HCl）：用飽和碳酸鈉溶液洗氣

B. BaCO3固體（BaSO4）：加過量鹽酸后，過濾、洗滌

C. FeCl2溶液（FeCl3）：加入過量鐵粉，攪拌、過濾

D. Cu粉（CuO）：加適量稀硝酸后，過濾、洗滌

（投影習(xí)題、學(xué)生解答，正確答案是C。）

請同學(xué)們想一想，解完此題后，你還存在什么疑問？

（預(yù)設(shè)：若有學(xué)生提出如何除掉BaCO3固體中雜質(zhì)BaSO4的疑問，則順著學(xué)生的思路提出本節(jié)課課題；若沒有學(xué)生提出該疑問，則教師進一步引導(dǎo)學(xué)生分析后提出本節(jié)課的課題。）

[板書]課題：探究除掉碳酸鋇中硫酸鋇雜質(zhì)的實驗方案

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生深入思考，讓學(xué)生在不經(jīng)意處發(fā)掘出研究性學(xué)習(xí)的課題。

4.2 引導(dǎo)學(xué)生探究將BaSO4（s）直接轉(zhuǎn)化為BaCO3（s）的可能性

[教師引導(dǎo)]就現(xiàn)有的知識來說，沒有能夠使BaSO4溶解而BaCO3不溶解的試劑，即不可能用溶解的辦法除掉BaCO3中的BaSO4。能否使BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3而除掉雜質(zhì)呢？我們已經(jīng)知道難溶的物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為更難溶的物質(zhì)，如難溶的AgCl可以轉(zhuǎn)化為更難溶的AgI。BaSO4和BaCO3在常溫下的溶度積常數(shù)分別為1.07×10-10、2.58×10-9，即BaSO4比BaCO3要難溶一些，固體BaSO4能否轉(zhuǎn)化為溶解度略大的BaCO3呢？

[板書]常溫下，Ksp（BaSO4）=1.07×10-10，Ksp（BaCO3）=2.58×10-9

[學(xué)生討論]答案預(yù)設(shè)：多數(shù)學(xué)生可能會說BaSO4不能轉(zhuǎn)化為BaCO3，少數(shù)學(xué)生可能會說BaSO4能轉(zhuǎn)化為BaCO3，讓雙方展開爭論。

設(shè)計意圖：設(shè)置認知沖突，引發(fā)學(xué)生的探究興趣。

[教師引導(dǎo)] BaSO4與BaCO3屬于組成類型相同的難溶物，二者具有相似的溶度積常數(shù)表達式，從溶度積常數(shù)來看，BaSO4的溶度積常數(shù)小于BaCO3的溶度積常數(shù)，BaSO4是難以轉(zhuǎn)化為BaCO3的。但是，BaSO4與BaCO3的溶度積常數(shù)相差并不大，如果創(chuàng)造條件使得 Qc（BaCO3）>Ksp（BaCO3）、Qc（BaSO4）

[提出問題]如何配制并測定20℃時飽和Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度？

請同學(xué)們設(shè)計一個測定飽和Na2CO3溶液密度的實驗方案。

[學(xué)生討論設(shè)計]

[投影]參考實驗方案：稱取4.30g無水Na2CO3加入到小燒杯內(nèi)，再向小燒杯內(nèi)加入20.0 mL水，攪拌（可適當加熱促進溶解），待Na2CO3全部溶解后，用量筒量取10.0 mL Na2CO3溶液于小燒杯內(nèi)，稱量，計算密度。[筆者粗略（儀器不精密）測定的該Na2CO3溶液的密度為1.145 g/mL。]

[演示實驗]用參考實驗方案或?qū)W生設(shè)計的合理實驗方案測定20℃時飽和Na2CO3溶液的密度。

[教師提問]室溫高于20℃時，用此法測得的密度會對物質(zhì)的量濃度的計算結(jié)果產(chǎn)生大的影響嗎？室溫低于20℃呢？

[學(xué)生討論解答]參考答案：室溫高于20℃時，沒有大的影響。室溫低于20℃時，會因為結(jié)晶導(dǎo)致計算結(jié)果高于實際濃度。

[板書]加入適量的飽和Na2CO3溶液，可以使BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3。

設(shè)計意圖：根據(jù)有關(guān)的文獻數(shù)據(jù)及實驗測定計算的有關(guān)數(shù)據(jù)，從理論上分析探討用飽和Na2CO3溶液將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3的可行性，確定沉淀轉(zhuǎn)化所用的試劑為飽和Na2CO3溶液。既讓學(xué)生感受到化學(xué)是一門實驗科學(xué)，又讓學(xué)生感受到發(fā)展到現(xiàn)階段的化學(xué)也是一門理論科學(xué)。

4.5 引導(dǎo)學(xué)生探究實際實驗中的試劑用量比

[提出問題]我們已經(jīng)在理論上分析說明了用飽和Na2CO3溶液除掉BaCO3中雜質(zhì)BaSO4的可行性，若要用實驗證明該問題，首先還需要解決什么問題？

[學(xué)生回答]參考答案：分析計算試劑的用量問題。

[投影題目]某樣品BaCO3中所含雜質(zhì)BaSO4的質(zhì)量分數(shù)為10%，若要一次性地將10 g BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4除掉，至少需要加入20℃時的飽和Na2CO3溶液多少毫升？

[提出問題]該實驗方案當然是可行的，問題是中學(xué)化學(xué)實驗室一般沒有BaCO3粉末與BaSO4粉末，實驗該如何進行呢？

[學(xué)生討論解答]答案預(yù)設(shè)：用BaCl2溶液分別與Na2CO3溶液與Na2SO4溶液反應(yīng)制取BaCO3和BaSO4，將制得的BaCO3和BaSO4按一定比例混合后，加入適量的碳酸鈉溶液浸泡。

[提出問題]一定要制取BaCO3和BaSO4兩種沉淀嗎？可不可以只制取BaSO4沉淀？為什么？

[學(xué)生討論解答]參考答案：不必同時制取BaCO3和BaSO4兩種沉淀，只要制取BaSO4即可。因為在轉(zhuǎn)化的過程中，BaSO4部分轉(zhuǎn)化為BaCO3之后，便成了BaCO3和BaSO4共存了。

[板書]只要證明BaSO4在飽和碳酸鈉溶液中轉(zhuǎn)化成了BaCO3，就說明可以用飽和碳酸鈉溶液除掉BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4。

設(shè)計意圖：理順實驗設(shè)計思路，以便學(xué)生設(shè)計出操作簡便的實驗。

[課堂作業(yè)]根據(jù)以上探討及實驗室的現(xiàn)有條件，請同學(xué)們設(shè)計一個可行的實驗證明BaSO4可以轉(zhuǎn)化為BaCO3。

[實驗方案預(yù)設(shè)：用一支中號試管取2 mL 0.1 mol/L的BaCl2，向試管里加入2 mL 0.1 mol/L的Na2SO4溶液，振蕩靜置，用長滴管盡可能吸出上層清液。然后向試管里加入1.91 mol/L Na2CO3溶液（20℃時的飽和溶液）4 mL，充分振蕩后靜置至沉淀完全沉降到試管底部（約半分鐘，BaSO4和BaCO3的沉降速率均較快），用長滴管盡可能吸盡上層清液，重復(fù)此操作一次。再向試管里加入約4 mL水，振蕩靜置，用長滴管吸出上層清液。最后向試管里加入1 mol/L的HCl 3 mL，觀察實驗現(xiàn)象。若沉淀溶解，逸出氣體，說明BaSO4轉(zhuǎn)化成了BaCO3。]

[預(yù)設(shè)方案解析]

（1）實驗的可行性：實驗已經(jīng)證明，新制的BaSO4很容易轉(zhuǎn)化成BaCO3。在溶液中新生成的沉淀，其顆粒一般都比較小、反應(yīng)活性較強。新沉淀在溶液中存放一段時間后，就會逐步轉(zhuǎn)化為晶型較為完善、反應(yīng)活性較差的大顆粒晶體。因此，新沉淀一般比陳化了的沉淀更容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

（2）用量問題：a.基本思路是符合綠色化學(xué)理念，用量設(shè)置應(yīng)該能在試管中進行試驗。b.按溶解比例計算，轉(zhuǎn)化0.0002 mol BaSO4至少需要1.91 mol/L Na2CO3溶液2.6 mL，為抵消BaSO4沉淀所含水分對濃度的影響，并保證徹底快速地轉(zhuǎn)化BaSO4，兩次使用了過量的Na2CO3溶液。

（3）操作問題：a.基本思路是用簡單的實驗說明深刻的道理，努力使實驗操作過程做到最簡化。b.預(yù)設(shè)方案沒有使用過濾操作，是因為實驗試劑用量少，要盡量避免一些不便的操作及濾紙沾附等造成的沉淀損失。

（4）洗滌問題：沒有洗滌BaSO4，是因為其中所含的其他雜質(zhì)離子對后續(xù)實驗沒有不良影響。沉淀轉(zhuǎn)化后的沉淀進行了洗滌，這是為了防止溶液中的SO4 2-對BaCO3的溶解造成干擾。

[演示實驗]按照“實驗方案預(yù)設(shè)”或者學(xué)生設(shè)計的合理方案演示實驗。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生根據(jù)理論分析，以操作簡便、現(xiàn)象明顯為原則設(shè)計一個創(chuàng)新實驗，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

4.7 課堂小結(jié)、課外作業(yè)及板書設(shè)計

[課堂小結(jié)]根據(jù)沉淀溶解平衡理論、運用相關(guān)的知識，研究解決了一道選擇題中存在的疑難問題——如何除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇。除掉碳酸鋇中雜質(zhì)硫酸鋇的方法是用飽和碳酸鈉溶液浸泡，我們設(shè)計實驗證明了該方法的可行性。事實上，在工業(yè)生產(chǎn)上常用飽和碳酸鈉溶液浸泡硫酸鋇的方法來制取碳酸鋇，只不過工業(yè)生產(chǎn)所用的硫酸鋇粉末是用礦物重晶石粉碎制得的，這使得工業(yè)制取碳酸鋇所需的浸泡時間比較長[1]。

[課外作業(yè)]（投影）通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，請同學(xué)們各自談?wù)勛约旱闹饕斋@或存在的疑問?？梢宰詳M題目寫一篇體會式或感想式的科技短文，也可以無題目地自由談收獲。參考題目：簡述除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的研究過程；質(zhì)疑除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的研究；質(zhì)疑除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的方法；談?wù)効茖W(xué)研究的基本過程；提出一個你在學(xué)習(xí)中遇到的尚未解決的疑難問題，自擬題目設(shè)計一個比較可行的研究方案。

設(shè)計意圖：這是一道創(chuàng)新型作業(yè)，目的是通過改變作業(yè)方式，將實踐創(chuàng)新活動與理論歸納相結(jié)合，初步培養(yǎng)學(xué)生寫作科技論文的能力。

參考文獻：

[1]北京師范大學(xué)等校編.無機化學(xué)·上冊（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：346～347.

[學(xué)生討論解答]參考答案：室溫高于20℃時，沒有大的影響。室溫低于20℃時，會因為結(jié)晶導(dǎo)致計算結(jié)果高于實際濃度。

[板書]加入適量的飽和Na2CO3溶液，可以使BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3。

設(shè)計意圖：根據(jù)有關(guān)的文獻數(shù)據(jù)及實驗測定計算的有關(guān)數(shù)據(jù)，從理論上分析探討用飽和Na2CO3溶液將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3的可行性，確定沉淀轉(zhuǎn)化所用的試劑為飽和Na2CO3溶液。既讓學(xué)生感受到化學(xué)是一門實驗科學(xué)，又讓學(xué)生感受到發(fā)展到現(xiàn)階段的化學(xué)也是一門理論科學(xué)。

4.5 引導(dǎo)學(xué)生探究實際實驗中的試劑用量比

[提出問題]我們已經(jīng)在理論上分析說明了用飽和Na2CO3溶液除掉BaCO3中雜質(zhì)BaSO4的可行性，若要用實驗證明該問題，首先還需要解決什么問題？

[學(xué)生回答]參考答案：分析計算試劑的用量問題。

[投影題目]某樣品BaCO3中所含雜質(zhì)BaSO4的質(zhì)量分數(shù)為10%，若要一次性地將10 g BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4除掉，至少需要加入20℃時的飽和Na2CO3溶液多少毫升？

[提出問題]該實驗方案當然是可行的，問題是中學(xué)化學(xué)實驗室一般沒有BaCO3粉末與BaSO4粉末，實驗該如何進行呢？

[學(xué)生討論解答]答案預(yù)設(shè)：用BaCl2溶液分別與Na2CO3溶液與Na2SO4溶液反應(yīng)制取BaCO3和BaSO4，將制得的BaCO3和BaSO4按一定比例混合后，加入適量的碳酸鈉溶液浸泡。

[提出問題]一定要制取BaCO3和BaSO4兩種沉淀嗎？可不可以只制取BaSO4沉淀？為什么？

[學(xué)生討論解答]參考答案：不必同時制取BaCO3和BaSO4兩種沉淀，只要制取BaSO4即可。因為在轉(zhuǎn)化的過程中，BaSO4部分轉(zhuǎn)化為BaCO3之后，便成了BaCO3和BaSO4共存了。

[板書]只要證明BaSO4在飽和碳酸鈉溶液中轉(zhuǎn)化成了BaCO3，就說明可以用飽和碳酸鈉溶液除掉BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4。

設(shè)計意圖：理順實驗設(shè)計思路，以便學(xué)生設(shè)計出操作簡便的實驗。

[課堂作業(yè)]根據(jù)以上探討及實驗室的現(xiàn)有條件，請同學(xué)們設(shè)計一個可行的實驗證明BaSO4可以轉(zhuǎn)化為BaCO3。

[實驗方案預(yù)設(shè)：用一支中號試管取2 mL 0.1 mol/L的BaCl2，向試管里加入2 mL 0.1 mol/L的Na2SO4溶液，振蕩靜置，用長滴管盡可能吸出上層清液。然后向試管里加入1.91 mol/L Na2CO3溶液（20℃時的飽和溶液）4 mL，充分振蕩后靜置至沉淀完全沉降到試管底部（約半分鐘，BaSO4和BaCO3的沉降速率均較快），用長滴管盡可能吸盡上層清液，重復(fù)此操作一次。再向試管里加入約4 mL水，振蕩靜置，用長滴管吸出上層清液。最后向試管里加入1 mol/L的HCl 3 mL，觀察實驗現(xiàn)象。若沉淀溶解，逸出氣體，說明BaSO4轉(zhuǎn)化成了BaCO3。]

[預(yù)設(shè)方案解析]

（1）實驗的可行性：實驗已經(jīng)證明，新制的BaSO4很容易轉(zhuǎn)化成BaCO3。在溶液中新生成的沉淀，其顆粒一般都比較小、反應(yīng)活性較強。新沉淀在溶液中存放一段時間后，就會逐步轉(zhuǎn)化為晶型較為完善、反應(yīng)活性較差的大顆粒晶體。因此，新沉淀一般比陳化了的沉淀更容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

（2）用量問題：a.基本思路是符合綠色化學(xué)理念，用量設(shè)置應(yīng)該能在試管中進行試驗。b.按溶解比例計算，轉(zhuǎn)化0.0002 mol BaSO4至少需要1.91 mol/L Na2CO3溶液2.6 mL，為抵消BaSO4沉淀所含水分對濃度的影響，并保證徹底快速地轉(zhuǎn)化BaSO4，兩次使用了過量的Na2CO3溶液。

（3）操作問題：a.基本思路是用簡單的實驗說明深刻的道理，努力使實驗操作過程做到最簡化。b.預(yù)設(shè)方案沒有使用過濾操作，是因為實驗試劑用量少，要盡量避免一些不便的操作及濾紙沾附等造成的沉淀損失。

（4）洗滌問題：沒有洗滌BaSO4，是因為其中所含的其他雜質(zhì)離子對后續(xù)實驗沒有不良影響。沉淀轉(zhuǎn)化后的沉淀進行了洗滌，這是為了防止溶液中的SO4 2-對BaCO3的溶解造成干擾。

[演示實驗]按照“實驗方案預(yù)設(shè)”或者學(xué)生設(shè)計的合理方案演示實驗。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生根據(jù)理論分析，以操作簡便、現(xiàn)象明顯為原則設(shè)計一個創(chuàng)新實驗，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

4.7 課堂小結(jié)、課外作業(yè)及板書設(shè)計

[課堂小結(jié)]根據(jù)沉淀溶解平衡理論、運用相關(guān)的知識，研究解決了一道選擇題中存在的疑難問題——如何除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇。除掉碳酸鋇中雜質(zhì)硫酸鋇的方法是用飽和碳酸鈉溶液浸泡，我們設(shè)計實驗證明了該方法的可行性。事實上，在工業(yè)生產(chǎn)上常用飽和碳酸鈉溶液浸泡硫酸鋇的方法來制取碳酸鋇，只不過工業(yè)生產(chǎn)所用的硫酸鋇粉末是用礦物重晶石粉碎制得的，這使得工業(yè)制取碳酸鋇所需的浸泡時間比較長[1]。

[課外作業(yè)]（投影）通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，請同學(xué)們各自談?wù)勛约旱闹饕斋@或存在的疑問?？梢宰詳M題目寫一篇體會式或感想式的科技短文，也可以無題目地自由談收獲。參考題目：簡述除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的研究過程；質(zhì)疑除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的研究；質(zhì)疑除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的方法；談?wù)効茖W(xué)研究的基本過程；提出一個你在學(xué)習(xí)中遇到的尚未解決的疑難問題，自擬題目設(shè)計一個比較可行的研究方案。

設(shè)計意圖：這是一道創(chuàng)新型作業(yè)，目的是通過改變作業(yè)方式，將實踐創(chuàng)新活動與理論歸納相結(jié)合，初步培養(yǎng)學(xué)生寫作科技論文的能力。

參考文獻：

[1]北京師范大學(xué)等校編.無機化學(xué)·上冊（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：346～347.

[學(xué)生討論解答]參考答案：室溫高于20℃時，沒有大的影響。室溫低于20℃時，會因為結(jié)晶導(dǎo)致計算結(jié)果高于實際濃度。

[板書]加入適量的飽和Na2CO3溶液，可以使BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3。

設(shè)計意圖：根據(jù)有關(guān)的文獻數(shù)據(jù)及實驗測定計算的有關(guān)數(shù)據(jù)，從理論上分析探討用飽和Na2CO3溶液將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3的可行性，確定沉淀轉(zhuǎn)化所用的試劑為飽和Na2CO3溶液。既讓學(xué)生感受到化學(xué)是一門實驗科學(xué)，又讓學(xué)生感受到發(fā)展到現(xiàn)階段的化學(xué)也是一門理論科學(xué)。

4.5 引導(dǎo)學(xué)生探究實際實驗中的試劑用量比

[提出問題]我們已經(jīng)在理論上分析說明了用飽和Na2CO3溶液除掉BaCO3中雜質(zhì)BaSO4的可行性，若要用實驗證明該問題，首先還需要解決什么問題？

[學(xué)生回答]參考答案：分析計算試劑的用量問題。

[投影題目]某樣品BaCO3中所含雜質(zhì)BaSO4的質(zhì)量分數(shù)為10%，若要一次性地將10 g BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4除掉，至少需要加入20℃時的飽和Na2CO3溶液多少毫升？

[提出問題]該實驗方案當然是可行的，問題是中學(xué)化學(xué)實驗室一般沒有BaCO3粉末與BaSO4粉末，實驗該如何進行呢？

[學(xué)生討論解答]答案預(yù)設(shè)：用BaCl2溶液分別與Na2CO3溶液與Na2SO4溶液反應(yīng)制取BaCO3和BaSO4，將制得的BaCO3和BaSO4按一定比例混合后，加入適量的碳酸鈉溶液浸泡。

[提出問題]一定要制取BaCO3和BaSO4兩種沉淀嗎？可不可以只制取BaSO4沉淀？為什么？

[學(xué)生討論解答]參考答案：不必同時制取BaCO3和BaSO4兩種沉淀，只要制取BaSO4即可。因為在轉(zhuǎn)化的過程中，BaSO4部分轉(zhuǎn)化為BaCO3之后，便成了BaCO3和BaSO4共存了。

[板書]只要證明BaSO4在飽和碳酸鈉溶液中轉(zhuǎn)化成了BaCO3，就說明可以用飽和碳酸鈉溶液除掉BaCO3中的雜質(zhì)BaSO4。

設(shè)計意圖：理順實驗設(shè)計思路，以便學(xué)生設(shè)計出操作簡便的實驗。

[課堂作業(yè)]根據(jù)以上探討及實驗室的現(xiàn)有條件，請同學(xué)們設(shè)計一個可行的實驗證明BaSO4可以轉(zhuǎn)化為BaCO3。

[實驗方案預(yù)設(shè)：用一支中號試管取2 mL 0.1 mol/L的BaCl2，向試管里加入2 mL 0.1 mol/L的Na2SO4溶液，振蕩靜置，用長滴管盡可能吸出上層清液。然后向試管里加入1.91 mol/L Na2CO3溶液（20℃時的飽和溶液）4 mL，充分振蕩后靜置至沉淀完全沉降到試管底部（約半分鐘，BaSO4和BaCO3的沉降速率均較快），用長滴管盡可能吸盡上層清液，重復(fù)此操作一次。再向試管里加入約4 mL水，振蕩靜置，用長滴管吸出上層清液。最后向試管里加入1 mol/L的HCl 3 mL，觀察實驗現(xiàn)象。若沉淀溶解，逸出氣體，說明BaSO4轉(zhuǎn)化成了BaCO3。]

[預(yù)設(shè)方案解析]

（1）實驗的可行性：實驗已經(jīng)證明，新制的BaSO4很容易轉(zhuǎn)化成BaCO3。在溶液中新生成的沉淀，其顆粒一般都比較小、反應(yīng)活性較強。新沉淀在溶液中存放一段時間后，就會逐步轉(zhuǎn)化為晶型較為完善、反應(yīng)活性較差的大顆粒晶體。因此，新沉淀一般比陳化了的沉淀更容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

（2）用量問題：a.基本思路是符合綠色化學(xué)理念，用量設(shè)置應(yīng)該能在試管中進行試驗。b.按溶解比例計算，轉(zhuǎn)化0.0002 mol BaSO4至少需要1.91 mol/L Na2CO3溶液2.6 mL，為抵消BaSO4沉淀所含水分對濃度的影響，并保證徹底快速地轉(zhuǎn)化BaSO4，兩次使用了過量的Na2CO3溶液。

（3）操作問題：a.基本思路是用簡單的實驗說明深刻的道理，努力使實驗操作過程做到最簡化。b.預(yù)設(shè)方案沒有使用過濾操作，是因為實驗試劑用量少，要盡量避免一些不便的操作及濾紙沾附等造成的沉淀損失。

（4）洗滌問題：沒有洗滌BaSO4，是因為其中所含的其他雜質(zhì)離子對后續(xù)實驗沒有不良影響。沉淀轉(zhuǎn)化后的沉淀進行了洗滌，這是為了防止溶液中的SO4 2-對BaCO3的溶解造成干擾。

[演示實驗]按照“實驗方案預(yù)設(shè)”或者學(xué)生設(shè)計的合理方案演示實驗。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生根據(jù)理論分析，以操作簡便、現(xiàn)象明顯為原則設(shè)計一個創(chuàng)新實驗，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

4.7 課堂小結(jié)、課外作業(yè)及板書設(shè)計

[課堂小結(jié)]根據(jù)沉淀溶解平衡理論、運用相關(guān)的知識，研究解決了一道選擇題中存在的疑難問題——如何除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇。除掉碳酸鋇中雜質(zhì)硫酸鋇的方法是用飽和碳酸鈉溶液浸泡，我們設(shè)計實驗證明了該方法的可行性。事實上，在工業(yè)生產(chǎn)上常用飽和碳酸鈉溶液浸泡硫酸鋇的方法來制取碳酸鋇，只不過工業(yè)生產(chǎn)所用的硫酸鋇粉末是用礦物重晶石粉碎制得的，這使得工業(yè)制取碳酸鋇所需的浸泡時間比較長[1]。

[課外作業(yè)]（投影）通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，請同學(xué)們各自談?wù)勛约旱闹饕斋@或存在的疑問。可以自擬題目寫一篇體會式或感想式的科技短文，也可以無題目地自由談收獲。參考題目：簡述除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的研究過程；質(zhì)疑除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的研究；質(zhì)疑除掉碳酸鋇中的雜質(zhì)硫酸鋇的方法；談?wù)効茖W(xué)研究的基本過程；提出一個你在學(xué)習(xí)中遇到的尚未解決的疑難問題，自擬題目設(shè)計一個比較可行的研究方案。

設(shè)計意圖：這是一道創(chuàng)新型作業(yè)，目的是通過改變作業(yè)方式，將實踐創(chuàng)新活動與理論歸納相結(jié)合，初步培養(yǎng)學(xué)生寫作科技論文的能力。

參考文獻：

[1]北京師范大學(xué)等校編.無機化學(xué)·上冊（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：346～347.