探究水处理过程中的化学原理 ——认识水溶液中离子反应在生产生活中的应用
李思琪
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李思琪 ,. 探究水处理过程中的化学原理 ——认识水溶液中离子反应在生产生活中的应用[J]. 应用化学学报,202210. DOI:10.12721/ccn.2022.157307.
摘要: 化学在百姓日常生活中占有举足轻重的地位,水处理过程中其的化学在日常生活中非常化学原理有助于人们更好地了解其在生产和生活中的应用,为生态环保教育和日常生活中的提供了有益的借鉴。
关键词: 高中化学;水溶液;离子反应
DOI:10.12721/ccn.2022.157307
基金资助:

高中阶段的教学注重基础的夯实,使学生能够系统地掌握各种学科的基本知识、基本技能和基本方法;新高考的开放性、探究性的教学环境,注重对学生的创造性和创造性的思考能力的测试与训练。高中学生的环保意识和生态意识正处于形成的重要时期,教师要把生命教育与中学化学教育相结合,使学生时刻被化学观念所感染,使他们在日常生活中形成一种良好的化学意识,进而培养学生的化学思维,使他们爱上化学。

一、离子反应在水溶液中的重要作用

水溶液中离子反应是中学必修课的核心内容,它是一种概念原理,它对学生在溶液中的反应有很大的指导作用,它对水溶液中离子反应这个核心概念的学习和理解有着很好的促进作用。从微观角度来看,离子反应可以让学生了解水溶液中各种反应的性质,而离子反应是一种反应,不仅可以培养学生的粒子观,还可以培养学生对化学反应的分类观点和认识。此外,通过了解水溶液中离子反应方程的基本原理,了解溶液中的微粒的来源和数量、溶液中粒子的相互作用、溶液中粒子之间的相互作用等。通过对水处理工艺的化学原理的了解,了解其在生产和生活中的作用,高中阶段的化学教学是一个很简单的入门。高中化学教师要让学生深入解化学学科的特点,经常把与化学相关的生活场景联系起来,深入分析教材,教师在学生的学习过程中,充分挖掘有关核心素养的内容,并将其应用于课堂教学中,发挥化学课堂这一主要阵地的作用。

二、创设与生产生活有关的现实问题情景

在理解水溶液中的离子反应时,我们身边的很多化学现象都是在水里发生的,启发学生在知识海洋中有丰富的资源等着我们去探索。教师应结合学科核心素养的要素、教学内容的特征、学情等因素,确定教学目标,使其在教学活动中得到体现。结合当前的生产生活状况和教学内容的特征,选择适当的实验方案,注意观察实验现象,指导学生搜集证据,从微观角度对反应本质进行分析,一开始,在水溶液中进行离子反应的研究,是探索新材料产生的第一个步骤,建立起离子反应的数学模型,通过解决废水治理问题,认识与生命息息相关的知识。然后提出了“地球为水球,海洋为生命之源”,许多材料的制造都涉及到了溶液中的离子反应,这是化学可以在各个层次上创造物质,是从元素到生命的本质,要做到首尾呼应,切合实际的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要途径,也能让学生体会化学学科在实际生产生活中的价值。

三、开展高效的实验探究活动

为防止土壤和水体污染,改善水质,最根本的措施是对工农业生产和生活中产生的污水进行多步处理,达到国家规定的排放标准。污水处理的方法有很多,常用物理法、生物法、化学等。简单介绍四种主要的化学方法及其原理。

1.混凝法:某些污染物以小颗粒悬浮在废水中,自然沉淀的方法是很难实现的,因此往污水中加入混凝剂,就会使悬浮的小颗粒集聚使其沉淀,然后与水分离,除去悬浮物。常见的混凝剂有明矾[K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]、聚羟基氯化铝、有机高分子聚丙烯酰胺混凝剂。教师:生活中我们用明矾净水,请同学结合胶体的知识思考明矾净水的原理,尝试用离子方程式进行解释。学生:将明矾放入污水中,就会电离产生铝离子,铝离子就会产生氢氧化铝的胶体,由于胶粒带正电,可以吸附杂质,使其聚沉。反应原理:Al3++H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+。

2.中和法:对于酸性或碱性废水,可采用中和法进行处理。一般使用熟石灰来中和钢铁厂、电镀厂等酸性废水,用H2SO4或CO2来中和碱性废水?

教师:请同学们写出有关反应的离子方程式。

学生:用石灰水中和酸性废水:H++OH-=H2O用硫酸中和碱性废水:H++OH-=H2O。

教师补充:如果废水中酸、碱浓度高,应优先考虑回收利用,采用浓缩法。

3.沉淀法:沉淀法就是利用某些化学试剂作沉淀剂,与废水中重金属离子发生化学反应生成难溶物,从而除去。沉淀法是除去废水中重金属离子的常用方法。

教师:向含有Hg2+的废水中加入Na2S,能使其转变为沉淀除去,请写出相关离子方程式。

学生:Hg2++S2-=HgS↓。

4.氧化还原法:氧化还原法是将废水中的有害物质转变为无毒物质,难溶物质或易除去的物质,是废水处理的重要方法之一。例如在酸性条件下,向含有铬的废水中加入FeSO4可Cr2O72-还原为Cr3+,反应的原理:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,再加熟石灰调节pH值,使生成的Cr3+转变为Cr(OH)3沉淀从废水中除去。

四、借助多媒体教学技术进行模拟演示实验过进行直观感受

在教授离子反应的过程中,单纯用文字来描述,不但会使学生感到乏味,而且也会影响到学生对其的了解。微粒在溶液中的改变是无形无质的,它具有抽象性,使学生难以理解和把握。随着社会的发展,现代教育技术也在飞速发展,既可以使用真实的实验操作,又可以通过各种形式的多媒体技术来进行模拟演示实验过程,使学生更加直观地认识到感性的知识,比如关于离子反应的一些基本原理,、化学元素、化学性质的物理现象,如果用动画的方式来展示溶液中离子运动,既可以让学生了解,又可以让学生产生兴趣。在这个基础上,教师可以通过多媒体的方式来模仿和分析离子的作用,从而加深对微观的理解。在此基础上,教师要在教学中把握学生的认识发展作用,将观念的内涵与外延相结合,指导学生构建起一个网络的知识库,让他们了解电离的性质,弄清楚离子反应方程式的书写方法,以及解析其产生的根源。本文认为,在对抽象的概念进行教学时,不仅要掌握其科学性和准确性,还要注意其生动性、形象性和直观性。

五、结语

综上所述,水溶液中的离子反应与实际生活、生产息息相关,学生在本主题学习后能够将理论与实际相联系,用于解决实际的化学问题。水溶液中的离子反应与生活联系的教学设计更具创新性,教学能力和教学效果上都有一定的进步,开展生活化教学能创造更为贴切的教学情境,建立化学与生活、生产的深层次联系,感知学科知识在实际生产生活中的运用,能有效落实学生核心素养的发展。

参考文献:

[1] 耿录莲.基于核心素养的高中化学教学策略研究[J].天天爱科学(教学研究),2021,(05):35-36.