資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高二 學期 秋季
課題 水溶液中的離子反應與平衡復習（第二課時）
教科書 書 名：普通高中教科書 化學 選擇性必修1 化學反應原理 出版社：人民教育出版社
教學目標
1. 能進行溶液pH的計算，認識溶液pH的調控在工農生產和科學研究中的重要作用。 2. 能綜合應用離子反應、化學平衡原理，分析和解決生產、生活中有關電解質溶液的實際問題。
教學重難點
教學重點： 1. 應用水的電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡，進行pH以及離子濃度的計算。 2. 應用化學平衡原理，判斷反應進行的程度。 教學難點： 1. 依據已經建構的選擇合適沉淀劑的思維模型進行遷移應用。
教學過程
引入：在第一課時中，我們聚焦于將LiCoO2轉化成CoCO3，并且建構了選擇合適沉淀劑的思維模型，今天就讓我們來進行遷移應用，完成第二部分——以Li2CO3的形式回收鋰，以及第三部分——綜合兩方面來設計回收流程。 1. 分析鋰元素的轉化原理 【提問】請同學們按照分析鈷元素轉化原理的思路來分析鋰元素 【學生】由于鋰元素的化合價不變，可以先加酸，再加沉淀劑。 【展示】鋰元素的轉化原理 【提示】我們在上一課時，利用過氧化氫溶液和硫酸溶液將LiCoO2轉化為Co2+時，已經同時實現了將LiCoO2轉化為Li+。下面我們可以先暫時不考慮的干擾，先聚焦于將LiCoO2轉化為Li2CO3。
選擇合適的沉淀劑 【展示】常見的三種生成碳酸鹽的沉淀劑。 【提問】選擇哪一種試劑作為生成Li2CO3的沉淀劑？ 【學生】如果Li+和Co2+類似，那么有可能選擇的也是NH4HCO3溶液。 【展示】工業上選擇Na2CO3溶液作為沉淀劑。 【提問】為什么不選擇NH4HCO3溶液作為沉淀劑？ 【學生思考】 【展示】我們可以通過對比Li2CO3和Li(OH)2的ksp，以及三種沉淀劑飽和溶液的物質的量濃度來進行合理推測。 【學生】LiOH是可溶的，pH較高時不一定會生成LiOH的沉淀。Li2CO3是微溶的，可能需要c(CO32-) 較大時，才能沉淀完全。 3. 探究所選沉淀劑的可行性 【展示】角度1：Li2CO3是否可以生成？ 【學生計算】假設溶液中 c(Li+) = 0.1mol/L，加入0.1mol/L的Na2CO3溶液，是否可以生成Li2CO3？Li+是否可以以Li2CO3的形式沉淀完全？( c(Li+) < 10-5 mol/L視為沉淀完全 ) 【展示】計算過程 【提問】這個計算結果說明了什么？ 【學生】假設溶液中 c(Li+) = 0.1mol/L時，加入0.1mol/L的Na2CO3溶液可以產生沉淀，但是過量的0.1mol/LNa2CO3溶液并不能使得溶液中的Li+完全沉淀。 【展示】觀察Li2CO3的溶解度隨溫度變化的曲線，思考為了使得Li+可以充分沉淀，可以采取哪些措施？ 【學生】增大Na2CO3溶液的濃度，在溫度較高時進行沉淀，并且趁熱過濾得到Li2CO3。 【展示】角度2：LiOH是否不能生成 【學生計算】假設溶液中 c(Li+) = 0.1mol/L，試計算LiOH的離子積，判斷LiOH是否可以生成？ 【展示】計算過程 【展示】角度3：LiOH是否可以轉化成Li2CO3 【學生計算】判斷LiOH是否可以完全轉化成Li2CO3？ 【展示】計算過程 4. Co2+和Li+的分步沉淀 【講解】工業上回收鈷和回收鋰一般要求要分別得到相應的難溶物。經過這兩節課的分析，我們知道沉淀Co2+所需的合適沉淀劑是NH4HCO3溶液，沉淀Li+所需的合適沉淀劑是飽和Na2CO3溶液，且需要適當升高溫度。由于酸溶LiCoO2后，Co2+和Li+同時存在于溶液中，直接向溶液中依此加兩種沉淀劑可能造成干擾，無法實現Co2+和Li+的完全分步沉淀。因此綜合考慮兩方面的結果，我們需要進一步思考如何實現Co2+和Li+的分步沉淀。 【展示】工業上可以采取萃取和反萃取的方式將分離，然后再分別沉淀Co2+和Li+。 【提問】這種方式有什么缺點？ 【學生】可能會消耗大量的萃取劑。 【展示】我們還可以通過換用其他沉淀劑的方式，避免Co2+和Li+都以碳酸鹽的形式沉淀。由于Li2C2O4是可溶于水的，而CoC2O4難溶于水，因此我們可以先加可以生成CoC2O4的沉淀劑，從而實現Co2+和Li+的分別沉淀。 【提問】通過這兩節課的學習，如果提供給你相同濃度的Na2C2O4溶液、(NH4)2C2O4溶液這兩種沉淀劑，你能否判斷使用哪一種沉淀劑更有可能得到較純的CoC2O4沉淀？請解釋原因。 【學生】根據表格中的數據我們知道，Ksp(CoC2O4) > Ksp(CoCO3)，因此，pH較大是，沉淀中更有可能含有Co(OH)2雜質。為了避免Co(OH)2生成，需要選擇接近中性的沉淀劑。在(NH4)2C2O4溶液中，NH4+水解呈酸性，C2O42-水解呈堿性，使得(NH4)2C2O4溶液比Na2C2O4溶液更接近中性，推測此時不會生成Co(OH)2，只會生成CoC2O4。當然選用(NH4)2C2O4溶液作為沉淀劑的可行性也可以通過我們已經構建的思維模型進行探究。 【提問】如果我們最終需要的仍然是CoCO3，如何將CoC2O4轉化為CoCO3呢？ 【學生】可以通過沉淀轉化實現 5. 設計完整的回收流程 【學生】設計流程 【展示】 6. 小結

展開更多......

收起↑