2019-2020年高中化學《弱電解質(zhì)的電離》教案1 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學《弱電解質(zhì)的電離》教案1 新人教版選修4 　　一、教學設計 　　本章引言開門見山地指明了即將進一步研究的知識范圍——酸、堿、鹽在水溶液中發(fā)生的離子反應及其影響因素，并簡要揭示了應用這類反應的廣泛領域，給人以開闊的視野，感受到天地之間的生態(tài)平衡、自然奇觀、礦產(chǎn)資源以及許多現(xiàn)代科技的應用都與離子的存在、遷移和物質(zhì)間的轉化有著密切聯(lián)系。使學生意識到：整個自然界實際就是各類物種相互依存、各種變化相互制約的復雜的平衡體系，而離子平衡就是其中的一個重要方面。這種理念在教學中的貫徹對學生在學習過程中開闊思路、完善知識體系是有幫助的。 　　從具體知識結構來看，化學平衡、電離平衡、溶解平衡是研究電解質(zhì)在溶液中發(fā)生各種變化的理論基礎，而電離理論又是聯(lián)系化學平衡與溶解平衡的紐帶。因此，本節(jié)知識對于后續(xù)章節(jié)的學習有著重要的指導作用。 　　本節(jié)包括兩大部分：一是“電解質(zhì)有強弱之分”；二是“弱電解質(zhì)的電離過程是可逆的”，并存在著電離平衡。要求學生在已經(jīng)學過化學平衡理論并了解電解質(zhì)發(fā)生電離和發(fā)生離子反應的條件等知識的基礎上，進一步學習強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念，了解強、弱電解質(zhì)與酸、堿、鹽在物質(zhì)類別方面的聯(lián)系，及弱電解質(zhì)的電離平衡以及濃度等條件對電離平衡的影響。 　　本節(jié)教學重點：強、弱電解質(zhì)的概念和弱電解質(zhì)的電離平衡。 　　本節(jié)教學難點：弱電解質(zhì)的電離平衡。 　　教學建議如下： 　　1.新課導入。可以依據(jù)引言選擇幾幅有代表性的畫面展示自然奇觀和科技時事資料，幫助學生了解：為什么說地球上廣闊的水域是離子反應廣泛存在的先決條件，為什么說離子反應是了解生命過程的基礎，以及研究離子反應在現(xiàn)代化工生產(chǎn)和環(huán)保建設中有何意義。 　　2.【實驗3-1】的目的是幫助學生建立強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念，是本課的基本要求，實驗中應強調(diào)以下知識點： 　?。?）HCl和CH3COOH都是電解質(zhì)，在水溶液中都能發(fā)生電離； 　?。?）鎂無論是與鹽酸還是醋酸反應，其實質(zhì)都是與溶液中的H+反應； 　?。?）由于酸液濃度、溫度、體積均相同，且鎂條的量也相同，因此，實驗中影響反應速率的因素只能是溶液中c(H+)的大小，通過對溶液pH的測定也能證實這一點； 　?。?）對于學習基礎較好的學生，可以向他們說明pH的實際意義是指溶液中c(H+）的負對數(shù)，以利于學生對鹽酸中HCl的完全電離有更為確切的理解。 　　據(jù)此，可通過實驗現(xiàn)象得出結論： 　?。?）由于鎂與鹽酸反應速率較大，表明同體積、同濃度的鹽酸比醋酸溶液中c(H+)大，并由此推斷：在水溶液中，HCl易電離，CH3COOH較難電離； 　　（2）由于相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸比醋酸溶液的pH小，且鹽酸的物質(zhì)的量濃度與鹽酸中H+濃度幾乎相等，表明溶液中HCl分子是完全電離，而CH3COOH分子只有部分電離。 　　最終的實驗結論是：不同電解質(zhì)在水中的電離程度不一定相同。進而引出強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念： 　　強電解質(zhì)——在水分子作用下，能完全電離為離子的化合物（如強酸、強堿和大多數(shù)鹽） 　　弱電解質(zhì)——在水分子作用下，只有部分分子電離為離子的化合物（如弱酸、弱堿等） 　　3.為了幫助學生認識弱電解質(zhì)的電離過程是動態(tài)的、可逆的，理解弱電解質(zhì)的電離平衡是一個動態(tài)平衡，可以補充相關實驗或?qū)嶒炇聦?，即讓學生通過感性認識加深對相關理論的理解。 　　【補充實驗3-1-1】 　　用兩支試管分別取0.1mol/L鹽酸和0.1mol/L醋酸各5mL，測其溶液的pH。 　　另取兩只小燒杯，分別盛50mL蒸餾水。向其中一個燒杯內(nèi)滴入1滴（約0.05mL）0.1mol/L鹽酸，向另一個燒杯中滴入1滴0.1mol/L醋酸，攪拌后，分別測其pH。 　　現(xiàn)象：鹽酸被稀釋1000倍后，溶液的pH增大3個單位值，表明鹽酸中氫離子濃度減小到了原來的1/1000；而醋酸被稀釋1000倍后，溶液的pH增大不足2個單位值，表明醋酸中c(H+)降低程度要小得多，甚至未低于原溶液的1/100。 　　討論：引導學生重點分析醋酸稀釋1000倍后，溶液中c(H+)降低程度較小的原因。 　　結論：進一步證明了強電解質(zhì)——HCl在水中是完全電離的，弱電解質(zhì)——醋酸在水中只有部分分子發(fā)生電離；但隨著溶液稀釋，發(fā)生電離的醋酸分子數(shù)目增多。 　　即醋酸在水中的電離過程是動態(tài)的，其電離程度并非固定不變，而是隨著溶液的稀釋而增大。 　　最終的實驗結論是：醋酸的電離程度可以隨著外界條件的改變而改變。 　　思考與交流：既然CH3COOH的電離過程是動態(tài)的，那么，已經(jīng)電離產(chǎn)生的CH3COO-和H+是否可能重新結合成CH3COOH分子呢？有沒有什么辦法可以證明這一點呢？ 　　【補充實驗3-1-2】 　　取【補充實驗3-1-1】中盛有剩余溶液的兩支試管，在盛有鹽酸的試管內(nèi)加入0.5gNaCl晶體，在盛有醋酸的試管內(nèi)加入0.5gCH3COONH4晶體，充分振蕩后，測其溶液的pH。 　　現(xiàn)象：在盛鹽酸的試管中加入NaCl晶體，溶液的pH沒有明顯變化；在盛醋酸溶液的試管中加入CH3COONH4晶體，溶液的pH明顯變大。 　　結論：由于c(CH3COO-）增大,導致pH明顯變大，即c(H+）明顯減小，所以醋酸分子電離為離子的過程是可逆的。 　　綜合【補充實驗3-1-1】和【補充實驗3-1-2】的實驗可得結論：弱電解質(zhì)的電離是可逆的，其電離程度可以隨著外界條件的改變而改變。因此，弱電解質(zhì)的電離也與可逆的化學反應一樣，它的兩種相反的變化趨勢最終會達到平衡。即在一定條件下，弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率與其離子重新結合成分子的速率相等，溶液中弱電解質(zhì)的分子和離子的濃度保持不變，這就是電離平衡。 　　4.圍繞圖3-3的教學，可采取先微觀后宏觀、先具體后抽象的原則，并借助學生已經(jīng)具備的化學平衡移動原理的知識來實現(xiàn)教學目標。具體過程設計如下： 　?。?）以少量冰醋酸溶于水形成0.1mol/L溶液為例 　?、傧葟奈⒂^粒子間的作用分析。當CH3COOH分子進入水中，必然受到水分子的包圍，并在水分子的作用下使一部分CH3COOH離解為自由移動的CH3COO-和H+；與此同時，已經(jīng)電離出的CH3COO-和H+在向四周擴散的過程中，也會有部分重新結合成CH3COOH分子。其過程可表示為： 　　CH3COOHCH3COO-+H+ 　?、谠俜謩e從正向和逆向兩個變化過程分析物質(zhì)濃度對變化速率的影響。 　　由于醋酸的電離，使c(CH3COOH)不斷減小，CH3COOH分子電離速率相應不斷降低（即單位時間里，在單位體積內(nèi)能夠發(fā)生電離的CH3COOH分子數(shù)目不斷減少）。 　　圖3-1弱電解質(zhì)電離過程中正逆反應速率與時間的關系 　　一方面，由于溶液中c(CH3COO-）和c(H+）的逐漸增大，CH3COO-和H+間的平均距離逐漸減小，離子重新結合成分子的速率就逐漸增大。 　　經(jīng)過一段時間后，當醋酸分子發(fā)生電離的速率與相應離子結合成分子的速率相等時，其電離過程就達到了平衡狀態(tài)。 　　相關變化圖象可抽象地表示為圖3-1。 　?。?）討論：關于上述電離平衡，哪些條件的改變會導致該平衡向電離方向移動？ 　?、偌尤肷倭勘姿?；②加水稀釋；③加少量NaOH溶液；④加鋅?；蚣尤胂跛徙U等均可。 　?。ㄕf明：升高溫度，一般有利于弱電解質(zhì)的電離平衡向電離方向移動，但對醋酸的電離平衡影響比較復雜，所以盡量回避在此討論。） 　　另外，教材中相應的【思考與交流】可以認為是對上述圖象分析的補充。 　　5.本節(jié)教材通過【科學視野】引入了“電離常數(shù)”的概念，意在使有興趣的學生比照化學平衡常數(shù)了解電離平衡常數(shù)表達式的意義，了解影響電離常數(shù)大小的因素以及電離常數(shù)大小與弱電解質(zhì)相對強弱的關系。教學中不作要求，但指導學生閱讀時可注意以下幾個方面： 　?。?）電離常數(shù)表達式的意義 　　以醋酸電離為例，強調(diào)電離常數(shù)表達式中的c(H+）、c(CH3COO-）和c(CH3COOH)均為達到電離平衡后各粒子在溶液中的濃度值，并不是直接指溶質(zhì)的物質(zhì)的量的濃度值。并且，在溫度一定時，其電離常數(shù)就是一個定值。 　　（2）影響電離常數(shù)大小的因素 　?、偻ㄟ^同一溫度下，不同弱電解質(zhì)的電離常數(shù)不同，說明電離常數(shù)的大小首先由物質(zhì)的本性決定。 　?、谌蹼娊赓|(zhì)的電離常數(shù)受溫度變化的影響，但在室溫下一般變化不大。 　?、弁蝗蹼娊赓|(zhì)在同一溫度下發(fā)生濃度變化時，其電離常數(shù)不變，說明弱電解質(zhì)的電離常數(shù)大小不受其濃度變化的影響。 　?。?）電離常數(shù)大小與弱電解質(zhì)相對強弱之間的關系 　　通過【實驗3-2】可得出如下結論： 　　同一溫度下，不同種弱酸，電離常數(shù)越大，其電離程度越大，酸性越強。 　　需要說明：弱電解質(zhì)的電離常數(shù)越大，只能說明其分子發(fā)生電離的程度越大，但不一定其溶液中離子濃度大，也不一定溶液的導電性強。例如：1mol/LCH3COOH溶液就比0.01mol/LHF（K電離=7.210-4）溶液中的c(H+)大。 　　二、活動建議 　　【實驗3-1】 　　1.溶液pH的測定，應在加入鎂條之前進行，由于其中1mol/L鹽酸的pH為0，1mol/L醋酸的pH為2.4。顯然，實驗中使用pH計測量比較合適。 　　2.實驗中，鎂條表面應用砂紙打磨，除去氧化層。該實驗只要求學生通過pH的相對大小了解兩種溶液中c(H+）的相對大小。得出“溶液中HCl比CH3COOH易電離”的結論。 　　【實驗3-2】 　　硼酸在水中屬于可溶性物質(zhì)，在常溫下，飽和硼酸溶液的濃度約為1mol/L。實驗中，可先測飽和硼酸溶液的pH（約等于5），了解其弱酸性，再使其與Na2CO3溶液反應。 　　三、問題交流 　　【學與問】 　　學生通過必修化學1的學習，已經(jīng)知道電解質(zhì)在水中都能發(fā)生電離，在此基礎上，善于思考的學生可能會進一步想到電離程度的問題。這個【學與問】意在啟發(fā)學生思考，同時引出本節(jié)的教學內(nèi)容——弱電解質(zhì)的電離。 　　【思考與交流】 　　應用化學平衡原理分析弱酸弱堿的電離平衡過程，意在加深學生對化學平衡、電離平衡的理解。要求學生填寫的表格與教科書中圖3-3表述的是同一件事，其目的是讓學生在分析平衡過程的同時學習圖示和表格的運用。 　　1.弱酸電離方程式：HAH++A- 　　弱堿電離方程式：BOHB++OH- 　　2.填寫下表中的空白 　　表3-1HA電離過程中體系各粒子濃度的變化 　　表3-2BOH電離過程中體系各粒子濃度的特點 　　四、習題參考 　　(一)參考答案 　　1. 　　2.氨水中存在的粒子：NH3H2O、NH4+、OH- 　　氯水中存在的粒子：Cl2、Cl-、H+、ClO- 　　3.(1)錯。導電能力的強弱取決于電解質(zhì)溶液中離子的濃度，因此強、弱電解質(zhì)溶液導電能力與二者的濃度及強電解質(zhì)的溶解性有關。 　　(2)錯。酸與堿反應生成鹽，所需堿的量只與酸的物質(zhì)的量有關，鹽酸和醋酸都是一元酸，物質(zhì)的量濃度相同的鹽酸和醋酸中含有相同物質(zhì)的量的H＋。 　　(3)錯。一水合氨是弱堿，在水溶液中是部分電離的，其電離平衡受氨水濃度的影響，濃溶液的電離程度低于稀溶液。因此氨水稀釋一倍時，其OH－濃度降低不到一半。 　　(4)錯。醋酸中的氫沒有全部電離為H＋。 　　※(5)錯。此題涉及水解較復雜，不要求學生考慮水解。 　　4(1)不變。一定溫度下，該比值為常數(shù)——平衡常數(shù)。 　　(2)4.1810－4mol/L 　　5.(1)略; 　　(2)木頭中的電解質(zhì)雜質(zhì)溶于水中，使其具有了導電性。 　　(二)補充習題 　　1.25℃時，50mL0.10mol/L醋酸中存在下述平衡：________________________________ 　　若分別作如下改變，對上述平衡有何影響？ 　?。?）加入少量冰醋酸，平衡將________，溶液中c(H+）將____（增大、減小、不變）； 　　（2）加入一定量蒸餾水，平衡將________，溶液中c(H+）將（增大、減小、不變）； 　　（3）加入少量0.10mol/L鹽酸，平衡將________，溶液中c(H+）將（增大、減小、不變）； 　?。?）加入20mL0.10mol/LNaCl溶液，平衡將________，溶液中c(H+）將（增大、減小、不變）。 　　2.已知CH3COOH分子內(nèi)的相鄰原子間都是以共價鍵結合的，在水分子作用下，可以電離產(chǎn)生CH3COO-和H+。并且，溶液的導電能力將隨著溶液中離子濃度的增大而增強。 　　向盛有2mL冰醋酸的燒杯中，滴加一定量水使其稀釋為0.001mol/L的醋酸溶液，同時測量通過該溶液的電流強度（實驗裝置如下圖所示）。試在下面的坐標圖中繪出電流計中指示的電流強度隨著加水量增多而發(fā)生變化的圖象。 　　參考答案： 　　1.（1）向電離方向移動，增大；（2）向電離方向移動，減??；（3）向離子結合成分子的方向移動，增大；（4）向電離方向移動，減小。 　　2.見圖。