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2019-2020年高中化學(xué)《弱電解質(zhì)的電離》教案1 新人教版選修4 　　一、教學(xué)設(shè)計(jì) 　　本章引言開(kāi)門見(jiàn)山地指明了即將進(jìn)一步研究的知識(shí)范圍——酸、堿、鹽在水溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)及其影響因素，并簡(jiǎn)要揭示了應(yīng)用這類反應(yīng)的廣泛領(lǐng)域，給人以開(kāi)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(yīng)用都與離子的存在、遷移和物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化有著密切聯(lián)系。使學(xué)生意識(shí)到：整個(gè)自然界實(shí)際就是各類物種相互依存、各種變化相互制約的復(fù)雜的平衡體系，而離子平衡就是其中的一個(gè)重要方面。這種理念在教學(xué)中的貫徹對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中開(kāi)闊思路、完善知識(shí)體系是有幫助的。 　　從具體知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，化學(xué)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(chǔ)，而電離理論又是聯(lián)系化學(xué)平衡與溶解平衡的紐帶。因此，本節(jié)知識(shí)對(duì)于后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)有著重要的指導(dǎo)作用。 　　本節(jié)包括兩大部分：一是“電解質(zhì)有強(qiáng)弱之分”；二是“弱電解質(zhì)的電離過(guò)程是可逆的”，并存在著電離平衡。要求學(xué)生在已經(jīng)學(xué)過(guò)化學(xué)平衡理論并了解電解質(zhì)發(fā)生電離和發(fā)生離子反應(yīng)的條件等知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念，了解強(qiáng)、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(duì)電離平衡的影響。 　　本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念和弱電解質(zhì)的電離平衡。 　　本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：弱電解質(zhì)的電離平衡。 　　教學(xué)建議如下： 　　1.新課導(dǎo)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(shí)事資料，幫助學(xué)生了解：為什么說(shuō)地球上廣闊的水域是離子反應(yīng)廣泛存在的先決條件，為什么說(shuō)離子反應(yīng)是了解生命過(guò)程的基礎(chǔ)，以及研究離子反應(yīng)在現(xiàn)代化工生產(chǎn)和環(huán)保建設(shè)中有何意義。 　　2.【實(shí)驗(yàn)3-1】的目的是幫助學(xué)生建立強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念，是本課的基本要求，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下知識(shí)點(diǎn)： 　?。?）HCl和CH3COOH都是電解質(zhì)，在水溶液中都能發(fā)生電離； 　　（2）鎂無(wú)論是與鹽酸還是醋酸反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)都是與溶液中的H+反應(yīng)； 　?。?）由于酸液濃度、溫度、體積均相同，且鎂條的量也相同，因此，實(shí)驗(yàn)中影響反應(yīng)速率的因素只能是溶液中c(H+)的大小，通過(guò)對(duì)溶液pH的測(cè)定也能證實(shí)這一點(diǎn)； 　　（4）對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以向他們說(shuō)明pH的實(shí)際意義是指溶液中c(H+）的負(fù)對(duì)數(shù)，以利于學(xué)生對(duì)鹽酸中HCl的完全電離有更為確切的理解。 　　據(jù)此，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論： 　?。?）由于鎂與鹽酸反應(yīng)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(shí)驗(yàn)結(jié)論是：不同電解質(zhì)在水中的電離程度不一定相同。進(jìn)而引出強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念： 　　強(qiáng)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(qiáng)酸、強(qiáng)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(xué)生認(rèn)識(shí)弱電解質(zhì)的電離過(guò)程是動(dòng)態(tài)的、可逆的，理解弱電解質(zhì)的電離平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，可以補(bǔ)充相關(guān)實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)事實(shí)，即讓學(xué)生通過(guò)感性認(rèn)識(shí)加深對(duì)相關(guān)理論的理解。 　　【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)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(cè)其溶液的pH。 　　另取兩只小燒杯，分別盛50mL蒸餾水。向其中一個(gè)燒杯內(nèi)滴入1滴（約0.05mL）0.1mol/L鹽酸，向另一個(gè)燒杯中滴入1滴0.1mol/L醋酸，攪拌后，分別測(cè)其pH。 　　現(xiàn)象：鹽酸被稀釋1000倍后，溶液的pH增大3個(gè)單位值，表明鹽酸中氫離子濃度減小到了原來(lái)的1/1000；而醋酸被稀釋1000倍后，溶液的pH增大不足2個(gè)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(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)分析醋酸稀釋1000倍后，溶液中c(H+)降低程度較小的原因。 　　結(jié)論：進(jìn)一步證明了強(qiáng)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(guò)程是動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(guò)程是動(dòng)態(tài)的，那么，已經(jīng)電離產(chǎn)生的CH3COO-和H+是否可能重新結(jié)合成CH3COOH分子呢？有沒(méi)有什么辦法可以證明這一點(diǎn)呢？ 　　【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3-1-2】 　　取【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)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(cè)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(méi)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(jié)論：由于c(CH3COO-）增大,導(dǎo)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(guò)程是可逆的。 　　綜合【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3-1-1】和【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)3-1-2】的實(shí)驗(yàn)可得結(jié)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(xué)反應(yīng)一樣，它的兩種相反的變化趨勢(shì)最終會(huì)達(dá)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(jié)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(xué)，可采取先微觀后宏觀、先具體后抽象的原則，并借助學(xué)生已經(jīng)具備的化學(xué)平衡移動(dòng)原理的知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。具體過(guò)程設(shè)計(jì)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(dāng)CH3COOH分子進(jìn)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(dòng)的CH3COO-和H+；與此同時(shí)，已經(jīng)電離出的CH3COO-和H+在向四周擴(kuò)散的過(guò)程中，也會(huì)有部分重新結(jié)合成CH3COOH分子。其過(guò)程可表示為： 　　CH3COOHCH3COO-+H+ 　?、谠俜謩e從正向和逆向兩個(gè)變化過(guò)程分析物質(zhì)濃度對(duì)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(yīng)不斷降低（即單位時(shí)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(guò)程中正逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)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(jié)合成分子的速率就逐漸增大。 　　經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，當(dāng)醋酸分子發(fā)生電離的速率與相應(yīng)離子結(jié)合成分子的速率相等時(shí)，其電離過(guò)程就達(dá)到了平衡狀態(tài)。 　　相關(guān)變化圖象可抽象地表示為圖3-1。 　?。?）討論：關(guān)于上述電離平衡，哪些條件的改變會(huì)導(dǎo)致該平衡向電離方向移動(dòng)？ 　?、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(shuō)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(dòng)，但對(duì)醋酸的電離平衡影響比較復(fù)雜，所以盡量回避在此討論。） 　　另外，教材中相應(yīng)的【思考與交流】可以認(rèn)為是對(duì)上述圖象分析的補(bǔ)充。 　　5.本節(jié)教材通過(guò)【科學(xué)視野】引入了“電離常數(shù)”的概念，意在使有興趣的學(xué)生比照化學(xué)平衡常數(shù)了解電離平衡常數(shù)表達(dá)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(duì)強(qiáng)弱的關(guān)系。教學(xué)中不作要求，但指導(dǎo)學(xué)生閱讀時(shí)可注意以下幾個(gè)方面： 　?。?）電離常數(shù)表達(dá)式的意義 　　以醋酸電離為例，強(qiáng)調(diào)電離常數(shù)表達(dá)式中的c(H+）、c(CH3COO-）和c(CH3COOH)均為達(dá)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(shí)，其電離常數(shù)就是一個(gè)定值。 　?。?）影響電離常數(shù)大小的因素 　?、偻ㄟ^(guò)同一溫度下，不同弱電解質(zhì)的電離常數(shù)不同，說(shuō)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(shí)，其電離常數(shù)不變，說(shuō)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(duì)強(qiáng)弱之間的關(guān)系 　　通過(guò)【實(shí)驗(yàn)3-2】可得出如下結(jié)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(qiáng)。 　　需要說(shuō)明：弱電解質(zhì)的電離常數(shù)越大，只能說(shuō)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(dǎo)電性強(qiáng)。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(dòng)建議 　　【實(shí)驗(yàn)3-1】 　　1.溶液pH的測(cè)定，應(yīng)在加入鎂條之前進(jìn)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(shí)驗(yàn)中使用pH計(jì)測(cè)量比較合適。 　　2.實(shí)驗(yàn)中，鎂條表面應(yīng)用砂紙打磨，除去氧化層。該實(shí)驗(yàn)只要求學(xué)生通過(guò)pH的相對(duì)大小了解兩種溶液中c(H+）的相對(duì)大小。得出“溶液中HCl比CH3COOH易電離”的結(jié)論。 　　【實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，可先測(cè)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(yīng)。 　　三、問(wèn)題交流 　　【學(xué)與問(wèn)】 　　學(xué)生通過(guò)必修化學(xué)1的學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道電解質(zhì)在水中都能發(fā)生電離，在此基礎(chǔ)上，善于思考的學(xué)生可能會(huì)進(jìn)一步想到電離程度的問(wèn)題。這個(gè)【學(xué)與問(wèn)】意在啟發(fā)學(xué)生思考，同時(shí)引出本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容——弱電解質(zhì)的電離。 　　【思考與交流】 　　應(yīng)用化學(xué)平衡原理分析弱酸弱堿的電離平衡過(guò)程，意在加深學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡、電離平衡的理解。要求學(xué)生填寫的表格與教科書(shū)中圖3-3表述的是同一件事，其目的是讓學(xué)生在分析平衡過(guò)程的同時(shí)學(xué)習(xí)圖示和表格的運(yùn)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(guò)程中體系各粒子濃度的變化 　　表3-2BOH電離過(guò)程中體系各粒子濃度的特點(diǎn) 　　四、習(xí)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(cuò)。導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱取決于電解質(zhì)溶液中離子的濃度，因此強(qiáng)、弱電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力與二者的濃度及強(qiáng)電解質(zhì)的溶解性有關(guān)。 　　(2)錯(cuò)。酸與堿反應(yīng)生成鹽，所需堿的量只與酸的物質(zhì)的量有關(guān)，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(cuò)。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(shí)，其OH－濃度降低不到一半。 　　(4)錯(cuò)。醋酸中的氫沒(méi)有全部電離為H＋。 　　※(5)錯(cuò)。此題涉及水解較復(fù)雜，不要求學(xué)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(dǎo)電性。 　　(二)補(bǔ)充習(xí)題 　　1.25℃時(shí)，50mL0.10mol/L醋酸中存在下述平衡：________________________________ 　　若分別作如下改變，對(duì)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）； 　?。?）加入一定量蒸餾水，平衡將________，溶液中c(H+）將（增大、減小、不變）； 　?。?）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(jià)鍵結(jié)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(dǎo)電能力將隨著溶液中離子濃度的增大而增強(qiáng)。 　　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(shí)測(cè)量通過(guò)該溶液的電流強(qiáng)度（實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示）。試在下面的坐標(biāo)圖中繪出電流計(jì)中指示的電流強(qiáng)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(dòng)，增大；（2）向電離方向移動(dòng)，減?。唬?）向離子結(jié)合成分子的方向移動(dòng)，增大；（4）向電離方向移動(dòng)，減小。 　　2.見(jiàn)圖。