2019-2020年高中化学《弱电解质的电离》教案1 新人教版选修4.doc

2019-2020年高中化学弱电解质的电离教案1 新人教版选修4一、教学设计本章引言开门见山地指明了即将进一步研究的知识范围酸、碱、盐在水溶液中发生的离子反应及其影响因素，并简要揭示了应用这类反应的广泛领域，给人以开阔的视野，感受到天地之间的生态平衡、自然奇观、矿产资源以及许多现代科技的应用都与离子的存在、迁移和物质间的转化有着密切联系。使学生意识到：整个自然界实际就是各类物种相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系，而离子平衡就是其中的一个重要方面。这种理念在教学中的贯彻对学生在学习过程中开阔思路、完善知识体系是有帮助的。从具体知识结构来看，化学平衡、电离平衡、溶解平衡是研究电解质在溶液中发生各种变化的理论基础，而电离理论又是联系化学平衡与溶解平衡的纽带。因此，本节知识对于后续章节的学习有着重要的指导作用。本节包括两大部分：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。要求学生在已经学过化学平衡理论并了解电解质发生电离和发生离子反应的条件等知识的基础上，进一步学习强电解质和弱电解质的概念，了解强、弱电解质与酸、碱、盐在物质类别方面的联系，及弱电解质的电离平衡以及浓度等条件对电离平衡的影响。本节教学重点：强、弱电解质的概念和弱电解质的电离平衡。本节教学难点：弱电解质的电离平衡。教学建议如下：1.新课导入。可以依据引言选择几幅有代表性的画面展示自然奇观和科技时事资料，帮助学生了解：为什么说地球上广阔的水域是离子反应广泛存在的先决条件，为什么说离子反应是了解生命过程的基础，以及研究离子反应在现代化工生产和环保建设中有何意义。2.【实验3-1】的目的是帮助学生建立强电解质和弱电解质的概念，是本课的基本要求，实验中应强调以下知识点：（1）HCl和CH3COOH都是电解质，在水溶液中都能发生电离；（2）镁无论是与盐酸还是醋酸反应，其实质都是与溶液中的H+反应；（3）由于酸液浓度、温度、体积均相同，且镁条的量也相同，因此，实验中影响反应速率的因素只能是溶液中c(H+)的大小，通过对溶液pH的测定也能证实这一点；（4）对于学习基础较好的学生，可以向他们说明pH的实际意义是指溶液中c(H+）的负对数，以利于学生对盐酸中HCl的完全电离有更为确切的理解。据此，可通过实验现象得出结论：（1）由于镁与盐酸反应速率较大，表明同体积、同浓度的盐酸比醋酸溶液中c(H+)大，并由此推断：在水溶液中，HCl易电离，CH3COOH较难电离；（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+浓度几乎相等，表明溶液中HCl分子是完全电离，而CH3COOH分子只有部分电离。最终的实验结论是：不同电解质在水中的电离程度不一定相同。进而引出强电解质和弱电解质的概念：强电解质在水分子作用下，能完全电离为离子的化合物（如强酸、强碱和大多数盐）弱电解质在水分子作用下，只有部分分子电离为离子的化合物（如弱酸、弱碱等）3.为了帮助学生认识弱电解质的电离过程是动态的、可逆的，理解弱电解质的电离平衡是一个动态平衡，可以补充相关实验或实验事实，即让学生通过感性认识加深对相关理论的理解。【补充实验3-1-1】用两支试管分别取0.1mol/L盐酸和0.1mol/L醋酸各5mL，测其溶液的pH。另取两只小烧杯，分别盛50mL蒸馏水。向其中一个烧杯内滴入1滴（约0.05mL）0.1mol/L盐酸，向另一个烧杯中滴入1滴0.1mol/L醋酸，搅拌后，分别测其pH。现象：盐酸被稀释1000倍后，溶液的pH增大3个单位值，表明盐酸中氢离子浓度减小到了原来的1/1000；而醋酸被稀释1000倍后，溶液的pH增大不足2个单位值，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。讨论：引导学生重点分析醋酸稀释1000倍后，溶液中c(H+)降低程度较小的原因。结论：进一步证明了强电解质HCl在水中是完全电离的，弱电解质醋酸在水中只有部分分子发生电离；但随着溶液稀释，发生电离的醋酸分子数目增多。即醋酸在水中的电离过程是动态的，其电离程度并非固定不变，而是随着溶液的稀释而增大。最终的实验结论是：醋酸的电离程度可以随着外界条件的改变而改变。思考与交流：既然CH3COOH的电离过程是动态的，那么，已经电离产生的CH3COO-和H+是否可能重新结合成CH3COOH分子呢？有没有什么办法可以证明这一点呢？【补充实验3-1-2】取【补充实验3-1-1】中盛有剩余溶液的两支试管，在盛有盐酸的试管内加入0.5gNaCl晶体，在盛有醋酸的试管内加入0.5gCH3COONH4晶体，充分振荡后，测其溶液的pH。现象：在盛盐酸的试管中加入NaCl晶体，溶液的pH没有明显变化；在盛醋酸溶液的试管中加入CH3COONH4晶体，溶液的pH明显变大。结论：由于c(CH3COO-）增大,导致pH明显变大，即c(H+）明显减小，所以醋酸分子电离为离子的过程是可逆的。综合【补充实验3-1-1】和【补充实验3-1-2】的实验可得结论：弱电解质的电离是可逆的，其电离程度可以随着外界条件的改变而改变。因此，弱电解质的电离也与可逆的化学反应一样，它的两种相反的变化趋势最终会达到平衡。即在一定条件下，弱电解质分子电离成离子的速率与其离子重新结合成分子的速率相等，溶液中弱电解质的分子和离子的浓度保持不变，这就是电离平衡。4.围绕图3-3的教学，可采取先微观后宏观、先具体后抽象的原则，并借助学生已经具备的化学平衡移动原理的知识来实现教学目标。具体过程设计如下：（1）以少量冰醋酸溶于水形成0.1mol/L溶液为例先从微观粒子间的作用分析。当CH3COOH分子进入水中，必然受到水分子的包围，并在水分子的作用下使一部分CH3COOH离解为自由移动的CH3COO-和H+；与此同时，已经电离出的CH3COO-和H+在向四周扩散的过程中，也会有部分重新结合成CH3COOH分子。其过程可表示为：CH3COOHCH3COO-+H+再分别从正向和逆向两个变化过程分析物质浓度对变化速率的影响。由于醋酸的电离，使c(CH3COOH)不断减小，CH3COOH分子电离速率相应不断降低（即单位时间里，在单位体积内能够发生电离的CH3COOH分子数目不断减少）。图3-1弱电解质电离过程中正逆反应速率与时间的关系一方面，由于溶液中c(CH3COO-）和c(H+）的逐渐增大，CH3COO-和H+间的平均距离逐渐减小，离子重新结合成分子的速率就逐渐增大。经过一段时间后，当醋酸分子发生电离的速率与相应离子结合成分子的速率相等时，其电离过程就达到了平衡状态。相关变化图象可抽象地表示为图3-1。（2）讨论：关于上述电离平衡，哪些条件的改变会导致该平衡向电离方向移动？加入少量冰醋酸；加水稀释；加少量NaOH溶液；加锌粒或加入硝酸铅等均可。（说明：升高温度，一般有利于弱电解质的电离平衡向电离方向移动，但对醋酸的电离平衡影响比较复杂，所以尽量回避在此讨论。）另外，教材中相应的【思考与交流】可以认为是对上述图象分析的补充。5.本节教材通过【科学视野】引入了“电离常数”的概念，意在使有兴趣的学生比照化学平衡常数了解电离平衡常数表达式的意义，了解影响电离常数大小的因素以及电离常数大小与弱电解质相对强弱的关系。教学中不作要求，但指导学生阅读时可注意以下几个方面：（1）电离常数表达式的意义以醋酸电离为例，强调电离常数表达式中的c(H+）、c(CH3COO-）和c(CH3COOH)均为达到电离平衡后各粒子在溶液中的浓度值，并不是直接指溶质的物质的量的浓度值。并且，在温度一定时，其电离常数就是一个定值。（2）影响电离常数大小的因素通过同一温度下，不同弱电解质的电离常数不同，说明电离常数的大小首先由物质的本性决定。弱电解质的电离常数受温度变化的影响，但在室温下一般变化不大。同一弱电解质在同一温度下发生浓度变化时，其电离常数不变，说明弱电解质的电离常数大小不受其浓度变化的影响。（3）电离常数大小与弱电解质相对强弱之间的关系通过【实验3-2】可得出如下结论：同一温度下，不同种弱酸，电离常数越大，其电离程度越大，酸性越强。需要说明：弱电解质的电离常数越大，只能说明其分子发生电离的程度越大，但不一定其溶液中离子浓度大，也不一定溶液的导电性强。例如：1mol/LCH3COOH溶液就比0.01mol/LHF（K电离=7.210-4）溶液中的c(H+)大。二、活动建议【实验3-1】1.溶液pH的测定，应在加入镁条之前进行，由于其中1mol/L盐酸的pH为0，1mol/L醋酸的pH为2.4。显然，实验中使用pH计测量比较合适。2.实验中，镁条表面应用砂纸打磨，除去氧化层。该实验只要求学生通过pH的相对大小了解两种溶液中c(H+）的相对大小。得出“溶液中HCl比CH3COOH易电离”的结论。【实验3-2】硼酸在水中属于可溶性物质，在常温下，饱和硼酸溶液的浓度约为1mol/L。实验中，可先测饱和硼酸溶液的pH（约等于5），了解其弱酸性，再使其与Na2CO3溶液反应。三、问题交流【学与问】学生通过必修化学1的学习，已经知道电解质在水中都能发生电离，在此基础上，善于思考的学生可能会进一步想到电离程度的问题。这个【学与问】意在启发学生思考，同时引出本节的教学内容弱电解质的电离。【思考与交流】应用化学平衡原理分析弱酸弱碱的电离平衡过程，意在加深学生对化学平衡、电离平衡的理解。要求学生填写的表格与教科书中图3-3表述的是同一件事，其目的是让学生在分析平衡过程的同时学习图示和表格的运用。1.弱酸电离方程式：HAH+A-弱碱电离方程式：BOHB+OH-2.填写下表中的空白表3-1HA电离过程中体系各粒子浓度的变化表3-2BOH电离过程中体系各粒子浓度的特点四、习题参考(一)参考答案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)错。导电能力的强弱取决于电解质溶液中离子的浓度，因此强、弱电解质溶液导电能力与二者的浓度及强电解质的溶解性有关。(2)错。酸与碱反应生成盐，所需碱的量只与酸的物质的量有关，盐酸和醋酸都是一元酸，物质的量浓度相同的盐酸和醋酸中含有相同物质的量的H。(3)错。一水合氨是弱碱，在水溶液中是部分电离的，其电离平衡受氨水浓度的影响，浓溶液的电离程度低于稀溶液。因此氨水稀释一倍时，其OH浓度降低不到一半。(4)错。醋酸中的氢没有全部电离为H。(5)错。此题涉及水解较复杂，不要求学生考虑水解。4(1)不变。一定温度下，该比值为常数平衡常数。(2)4.18104mol/L5.(1)略;(2)木头中的电解质杂质溶于水中，使其具有了导电性。(二)补充习题1.25时，50mL0.10mol/L醋酸中存在下述平衡：_若分别作如下改变，对上述平衡有何影响？（1）加入少量冰醋酸，平衡将_，溶液中c(H+）将_（增大、减小、不变）；（2）加入一定量蒸馏水，平衡将_，溶液中c(H+）将（增大、减小、不变）；（3）加入少量0.10mol/L盐酸，平衡将_，溶液中c(H+）将（增大、减小、不变）；（4）加入20mL0.10mol/LNaCl溶液，平衡将_，溶液中c(H+）将（增大、减小、不变）。2.已知CH3COOH分子内的相邻原子间都是以共价键结合的，在水分子作用下，可以电离产生CH3COO-和H+。并且，溶液的导电能力将随着溶液中离子浓度的增大而增强。向盛有2mL冰醋酸的烧杯中，滴加一定量水使其稀释为0.001mol/L的醋酸溶液，同时测量通过该溶液的电流强度（实验装置如下图所示）。试在下面的坐标图中绘出电流计中指示的电流强度随着加水量增多而发生变化的图象。参考答案：1.（1）向电离方向移动，增大；（2）向电离方向移动，减小；（3）向离子结合成分子的方向移动，增大；（4）向电离方向移动，减小。2.见图。