高中化学选修4第三章《水溶液中的离子平衡》以微粒变化观突破弱电解质的电离教学建议精品版.docx

高中化学选修4第三章《水溶液中的离子平衡》以微粒变化观突破弱电解质的电离教学建议精品版.docx

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高中化学选修4第三章《水溶液中的离子平衡》以微粒变化观突破弱电解质的电离教学建议精品版

人教版高中化学选修4第三章《水溶液中的离子平衡》以微粒变化观突破“弱电解质的电离”的教学

一、本节内容及其教学功能

人教版高中化学选修4第三章《水溶液中的离子平衡》是以溶液中离子反应为核心，从化学平衡的角度认识溶液中存在的几种常见的离子平衡，如电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡，从理论层面揭示离子反应能否进行的本质。

帮助学生从微粒的角度来进一步认识物质在水溶液中的行为，形成从微粒及微粒间相互作用的角度分析水溶液中物质及其反应的思路和方法。

“弱电解质的电离”包括两部分内容：

一是“电解质有强弱之分”；二是“弱电解质的电离过程是可逆的”，并存在着电离平衡。

关于水溶液中的电解质，高中必修阶段学生已学习过强电解质的电离，由于强、弱电解质的本质区别在于两者在水溶液中是否完全电离，这一区别也决定了强、弱电解质在水溶液中的电离特征及其存在形式的不同。

何彩霞[1]提出，“弱电解质的电离”的教学功能主要体现在以下几个方面：

第一，认识电解质因电离的不同有强弱之分，了解强、弱电解质与酸、碱、盐在物质类别方面的联系，发展对化合物及电解质分类的认识；第二，认识弱电解质在水溶液中的电离特征及浓度等条件对电离平衡的影响，深化对水溶液中电解质的存在形式和微粒间相互作用的认识;第三，从微观、动态、平衡、定量的角度认识水溶液中电解质的微粒存在形式、微粒间的相互作用及微粒数量关系等，初步建立相应的认识思路和方法。

二、学生学习障碍点分析

陈瑞雪[2]将学生在本节内容中对“微粒观”的认识基础归纳如下：

认识角度

已有认识

不具备的认识

微粒的存在和种类

强电解质电离，溶液中只有水分子和溶质的离子，认为水分子不发生电离

电解质在水中的电离程度不同，弱电解质的溶液中除水分子和溶质电离的离子外，还存在溶质分子

微粒间的相互作用

强电解质如氯化钠在水分子的作用下发生电离；离子之问的相互作用可以生成沉淀、气体和水，从而发生离子反应

弱电解质电离生成的离子可以相互结合成溶质分子，溶质分子在水分子的作用下电离成离子

微粒的运动变化

强电解质的电离是单向的

弱电解质的电离是可逆的，处在动态平衡中

微粒的数量

强电解质100％电离

弱电解质部分电离，其电离的程度需要用电离平衡常数或电离度表征

学生微粒观认识的思维特点

静态、定性

动态、定量

基于学生的认知基础和以往的教学经验，学生对本节内容的学习困难与障碍主要表现为：

①对于强、弱电解质与其溶解性、溶液导电性的关系认识不清，这将会对区分强弱电解质造成较大困扰。

②学生能接受弱电解质是部分电离的，但是对于弱电解质分子电离生成的离子和离子结合形成弱电解质分子的过程认识上存在困难。

③基于学生已有的关于化学键及物质结构的知识基础，学生不能自主有效地从离子化合物、具有强极性键的共价化合物等角度对电解质进行分类。

④学生缺乏分析水溶液中电解质电离的思路和方法，难于建立“化合物的类型→电解质分类→电解质在水中的微粒存在形式→是否存在电离平衡”的分析思路。

三、对教学目标的思考

《化学课程标准》对本节的要求：

能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，了解酸碱电离理论。

如何实现这一教学要求？

在具体知识的教学中到底要让学生学习什么？

何彩霞[1]认为，学生学习的内容可分为3个层面：

一是学习并掌握具体的知识与技能，二是在具体知识的学习中形成和发展对化学观念的认识，三是形成认识上述内容的基本思路和方法。

前者是短期目标，后者是较远期目标，应将学生微粒变化观念的形成与发展作为显性的教学目标。

鉴于教材的内容编排、教学功能、学生的知识基础及学习困难，我们在确立“弱电解质”的教学目标时应思考以下几点：

（1）《化学1（必修）》第二章第二节“离子反应”中酸、碱、盐的电离的教学与本节内容的内在联系是什么?

（2）本节教材第一节下的小标题是“强弱电解质”，教材的真正设计意图是什么？

是为了进行强弱电解质的对比，还是突出弱电解质的电离与强电解质电离的不同？

强弱电解质是先比较好，还是完整理解弱电解质的概念及电离平衡之后进行对比更有意义？

（3）学生已有的关于强电解质的概念对理解弱电解质的电离有什么帮助？

已有的关于化学反应速率及化学平衡的知识，对理解弱电解质的电离及电离平衡的建立有什么帮助？

（4）怎样帮助学生建立弱电解质部分电离的概念?

定性分析还是定量的测定?

怎样帮助学生建立弱电解质溶液中既存在分子电离成离子的过程，又存在离子结合成分子的过程?

（5）如何帮助学生建立弱电解质电离的宏观、微观、符号的三重表征?

（6）设计怎样的“问题链”?

培养学生怎样的学科能力与学科素养?

广州市教研室在“选修4学业评价标准”中建议：

1．通过测定弱电解质溶液的pH获得数据定量感受到弱电解质电离的程度，从定性和定量两个角度认识弱电解质的电离。

知道强酸、强碱和大部分的盐是强电解质，弱酸、弱碱是弱电解质，能写出常见弱酸、弱碱的电离方程式。

2．通过宏观（对比实验）——微观（微粒间相互作用）——符号（电离方程式）三重表征建立弱电解质概念和电离平衡概念。

能用速度—时间图表示弱电解质电离平衡的建立过程，能描述弱电解质达到电离平衡时的特征，能说出弱电解质在水溶液中电离时“部分”和“可逆”的涵义，初步建立事物之间的联系和转化等辩证观点。

3、通过合作完成影响电离平衡因素的探究实验，初步认识温度、浓度和外加物质对电离平衡的影响，能运用弱电解质电离平衡的知识解决实际问题，如：

能描述外加物质对水的电离平衡的影响，能解释相关实验现象。

认识事物变化中内因和外因的辩证关系，学习从现象到本质的分析方法，类比和归纳的思维方法。

4、能够运用化学平衡常数的概念同化电离平衡常数的概念，能用电离平衡常数比较弱酸酸性强弱，能够运用电离平衡常数（或勒夏特列原理）解释温度、浓度（如：

外加酸、碱、盐、水）等外界条件对电离平衡的影响。

四、教学策略的实施

环节一、新课导入

【创设情境】用幻灯片展示山水风光，溶洞奇观的图片。

引导学生了解地球广阔的水域是离子反应的广泛存在的先决条件，离子反应是生命过程的基础。

引出酸，碱，盐是最常见的物质，在水中都能电离出离子，那么，不同的物质电离程度有什么不同呢?

环节二、强、弱电解质概念的建立

【利用日常生活中的化学创设问题情境】清洁厕所（洁厕精）和除水垢常用盐酸，醋酸的腐蚀性比盐酸小，为什么不用较安全的醋酸代替盐酸呢？

【设问】根据你的经验，你认为醋酸和盐酸的电离程度有无差异？

请你设计实验验证你的猜想？

请你写出实验方案并与同学交流。

学生可能提出的方案：

方案1：

用pH试纸分别测量0.1mol/L盐酸、0.1mol/L醋酸的pH。

方案2：

分别试验等体积、等浓度的盐酸、醋酸与等量镁条的反应。

方案3：

分别试验等体积、等浓度的盐酸、醋酸与等量碳酸钠固体的反应。

方案4：

……

评价实验方案的可行性，并进行实验。

【实验3-1】从定性角度比较等体积、等浓度的盐酸、醋酸与等量镁条的反应速率；从定量角度分别测0.1mol/L盐酸、0.1mol/L醋酸的pH。

【引导思考】

（1）上述反应的实质是什么？

（2）影响反应速率的因素可能是什么？

（3）从实验你可以得出什么结论？

【实验记录】

0.1mol/L盐酸

0.1mol/L醋酸

溶液的pH

C（H+）

约为1

0.1mol/L

约为3

0.001mol/L

与镁条反应的现象

剧烈

缓慢

现象分析与结论

1、由于镁与盐酸的反应速率较大，说明同体积、同浓度的盐酸比醋酸溶液中的C（H+）大，由此可推断：

在水溶液中，HCl易电离，CH3COOH难电离；

2、由于相同物质的量浓度的盐酸比醋酸溶液的pH小，且盐酸的物质的量浓度与盐酸中H+几乎相等，表明HCl分子完全电离，而CH3COOH只有部分电离。

引导学生观察教材P40图3-1和图3-2，分析两种酸中存在的微粒。

【归纳总结】一、强弱电解质

强电解质

弱电解质

电离程度

全部电离

部分电离

溶液中微粒类型

离子

离子、分子

常见物质

强酸、强碱、盐

弱酸、弱碱、水

电离方程式

HCl==H++Cl-

CH3COOH

CH3COO-+H+；

环节三、弱电解质电离平衡的构建

【设问】依据上述实验，醋酸在水中的存在形式可能有哪些?

如何理解醋酸的“部分”电离?

【分析与讨论】引导学生提出以下两种假设：

假设一：

只存在一部分醋酸电离成离子的过程：

CH3COOH

CH3COO-+H+；

假设二：

同时还存在CH3COO-和H+结合成分子的过程：

CH3COO-+H+

CH3COOH。

【引导思考】上述两种假设的区别在于CH3COO-和H+能否结合，如何通过实验验证溶液中有没有醋酸根离子与氢离子结合的过程呢?

【补充实验】用试管取5mL0.1moI/L的醋酸溶液，加入少量CH3COONH4晶体，测定溶液的pH。

【思考】1、上述演示实验你观察到了什么现象？

2、请从微粒种类和数量变化的分析入手，思考溶液中哪些微粒发生了变化？

产生变化的微粒间作用是怎样的？

你对醋酸的电离过程有了怎样的认识？

3、把冰醋酸加入到水中，分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率如何变化？

请用v～t图像来描述。

4、请回忆化学平衡的定义，给电离平衡下一个定义。

5、电离平衡是化学平衡的一种，应该具有化学平衡的特征，请归纳电离平衡的特征。

【归纳总结】二、弱电解质的电离

1、弱电解质的电离平衡

（1）定义：

在一定条件下（如温度、浓度）下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合生成分子的速率相等时，电离过程就达到平衡状态，这就叫电离平衡。

（2）图像：

2、强弱电解质电离过程表示——电离方程式

【练习】1、书写HClO、H2CO3、Fe（OH）3、H2O等弱电解质的电离方程式。

2、完成教材P41“思考与交流”1、2

【归纳总结】

3.电离平衡的特征：

（逆、等、动、定、变）

环节四、弱电解质电离平衡的影响因素

（教学片段由广州市第一中学王金阳老师提供）

【思考】

1、已知0.1mol/L氨水中c（OH-）=0.001mol/L，0.001mol/LNaOH溶液中c（OH-）=0.001mol/L，请判断NH3·H2O和NaOH是强电解质还是弱电解质，说明理由

2、在稀氨水中含有哪些微粒？

向该溶液中分别加入下列物质时，平衡如何移动，说明新平衡建立的过程：

加入的物质

NH4Cl

NH3

NaOH

HCl

平衡移动方向

【讨论分析】

1.电离平衡是否符合勒夏特列原理？

2.影响电离平衡的因素有哪些？

如何影响？

【总结归纳】：

4、弱电解质电离平衡的移动

（1）弱电解质的电离平衡符合勒夏特列原理。

（2）影响弱电解质电离平衡的因素有：

1温度：

电离过程是吸热的过程，温度升高有利于电离；

2浓度：

溶液稀释平衡向电离方向移动；

3同离子反应：

加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，将抑制电离；

④加入能反应的物质，将促进电离。

【引导】电离平衡与化学平衡有很多相似之处，请同学们根据醋酸的电离方程式，写出醋酸的电离平衡常数表达式。

【展示】CH3COOHCH3COO-+H+Ka=

【板书】5、电离平衡常数

（1）涵义：

弱电解质电离形成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比。

（2）符号：

弱酸电离平衡常数：

Ka

弱碱电离平衡常数：

Kb

【迁移应用】根据化学平衡常数的相关知识推测电离平衡常数受什么因素的影响？

与弱电解质的电离程度有什么关系？

【练习】已知：

CH3COOH

CH3C