高中化学人教版《化学》选修4第三章第1节《探究浓度对弱电解质电离平衡的影响》说课稿
文档属性
| 名称 | 高中化学人教版《化学》选修4第三章第1节《探究浓度对弱电解质电离平衡的影响》说课稿 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 323.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-03-16 20:14:24 | ||
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文档简介
探究浓度对弱电解质电离平衡的影响
实验内容和价值
（1）使用教材：人教版《化学》选修4第三章第1节
弱电解质的电离
（2）实验内容分析和学情分析
弱电解质的电离是高中化学选修4化学反应原理模块的教学内容，对发展学生水溶液中离子平衡思想具有重要的价值。在2017版课标中明确指出：“通过对电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等存在的证明及平衡移动的分析，形成并发展学生的微粒观、平衡观和守恒观；关注水溶液体系的特点，结合实验现象、数据等证据素材，引导学生形成认识水溶液中离子反应与平衡的基本思路”。人教版化学教材中，通过对比等浓度等体积盐酸和醋酸溶液的pH以及与等量镁条反应的现象，证明醋酸并未完全电离，其中存在着电离平衡，但是对影响电离平衡的因素并未设计相关实验。这其中一些因素，学生可以通过勒夏特列原理快速准确作出判断，但是对于加水稀释这一条件，也就是浓度对电离平衡的影响，学生往往容易感到疑惑。以醋酸为例，学生认为加水稀释的过程中，醋酸分子的浓度在减小，而醋酸根和氢离子的浓度相应也在减小。因为电离平衡移动微观不可见，老师常通过醋酸根离子和氢离子结合成分子的可能性，或者是比较Q和电离常数Ka之间的大小关系说明这一问题，但是理论相对抽象，缺乏宏观事实和实验证据的支撑也使得学生对得出的结论存有疑虑。因此，这是一个教学难点问题。如果能设计实验证明浓度对电离平衡的影响，将有效突破这个教学难点，同时实验的过程也能充分启发学生的思维，培养学生科学探究的精神和能力，发展学生的核心素养。这也正是本实验的创新和价值所在！
（3）实验教学目标
1）通过盐酸和醋酸稀释过程中的实验现象和数据，分析CH3COOH、CH3COO-、H+这些微粒数量的变化，发展学生从微粒角度认识水溶液，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养；
2）通过浓度对电离平衡的影响，认识平衡是动态的，受外界条件影响会移动，发展学生“变化观念与平衡思想”的核心素养；
3）通过对实验原理的理解和认识，实验结论的推理过程帮助学生形成科学思维，发展学生“证据推理与模型认识”的核心素养。
4）通过探究过程，提高学生发现问题，分析问题，运用实验探究问题的能力，培养学生“科学探究与创新意识”的核心素养。
实验原理和和设计
（1）实验方案
实验方案1：等pH的盐酸和醋酸稀释对比
实验药品和仪器：pH=2.5的盐酸、pH=2.5的醋酸、去离子水、甲基橙、pH传感器
实验方案：分别取10mL
pH=2.5的盐酸和醋酸置于两个烧杯中，向烧杯中滴入3滴甲基橙，观察颜色变化。再分别加水稀释至100mL,对比观察稀释后溶液颜色。
再分别取30mL
pH约为2.5的盐酸和醋酸，用pH传感器测量pH，加入270mL的蒸馏水稀释，并利用数字传感设备绘制稀释过程中的pH曲线。对比醋酸和盐酸的稀释过程的pH变化曲线。
实验方案2：醋酸稀释过程中ΔpH变化
实验药品和仪器：冰醋酸、去离子水、pH计。
实验方案：取5mL冰醋酸，加入5mL去离子水稀释，使用pH计测得溶液的pH1，再向溶液中加入10mL去离子水，搅拌均匀后测得溶液pH2，则pH的变化ΔpH=pH2-pH1。之后，依次再向醋酸溶液中加入20mL、40mL、80mL蒸馏水，并别测量稀释后溶液的pH，计算每一次等倍稀释后的pH与前一次溶液pH的差值ΔpH。如果ΔpH不变，说明加水稀释对醋酸的电离没有影响，如果ΔpH变大，说明加水稀释会抑制醋酸的电离，而如果ΔpH在不断减小，则说明加水稀释促进了醋酸的电离。
三、实验教学过程
【教师活动】前面我们已经学习过醋酸溶液中存在电离平衡，知道外界条件改变可以影响平衡移动。那么对于醋酸的电离平衡
，如果我们加水稀释，降低醋酸的浓度，平衡会如何移动呢？
【学生思考】两种可能性：
醋酸分子的浓度在减小，平衡可能向结合成分子的方向移动。
醋酸根离子和氢离子浓度也在减小，平衡可能向电离的方向移动。
【教师活动】如何利用实验证明这个问题呢？
给予学会提示：强酸不存在电离平衡，可利用与强酸稀释的对比
提示信息：①
pH=-lg
c(H+)；②甲基橙是一种酸碱指示剂，在pH<3.1时显红色，pH>4.4时显黄色。在pH处于3.1-4.4之间显橙色。
【学生活动】设计实验方案，完成实验。
实验选取的pH约为2.5的盐酸和醋酸稀释后的pH恰好处于指示剂不同的显色区间，通过溶液颜色的对比发现稀释后醋酸溶液的pH变化较小，用传感器测得的稀释pH变化曲线直观地证实了这个问题，这些实验事实都证明醋酸稀释过程中电离平衡在正向移动。
【教师活动】思维拓展，如果不用盐酸作对比，能否证明醋酸稀释过程中电离平衡在正向移动。给出实验方案2。
【学生活动】完成实验2并理解其原理。
溶液
pH
ΔpH
10mL体积比1：3的醋酸
1.74
加10mL去离子水
2.01
0.27
加20mL去离子水
2.21
0.20
加40mL去离子水
2.40
0.19
加80mL去离子水
2.57
0.17
分析实验测得的数据，我们发现连续等倍稀释醋酸溶液，相邻两次溶液的pH之间差值在逐渐减小，这也说明稀释促进了醋酸分子的电离。
【学生活动】解释型任务：醋酸在稀释过程中电导率的变化如图，电导率先增大后减小，尝试解释这一问题。
图
3
冰醋酸稀释过程电导率变化曲线
四、实验效果评价
本次实验利用简单试剂和数字化实验突破教学难点问题，让学生通过实验现象和数据，深刻理解了浓度对电离平衡的影响。同时，实验探究充分体现了证据推理的过程，训练学生的科学思维和推理能力。实验探究过程充分启发学生思考，并进行深度拓展，而且注重实验结论的应用。但是，数字化实验的应用还相对比较基础，之后可以作更多的尝试和改进。
实验内容和价值
（1）使用教材：人教版《化学》选修4第三章第1节
弱电解质的电离
（2）实验内容分析和学情分析
弱电解质的电离是高中化学选修4化学反应原理模块的教学内容，对发展学生水溶液中离子平衡思想具有重要的价值。在2017版课标中明确指出：“通过对电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等存在的证明及平衡移动的分析，形成并发展学生的微粒观、平衡观和守恒观；关注水溶液体系的特点，结合实验现象、数据等证据素材，引导学生形成认识水溶液中离子反应与平衡的基本思路”。人教版化学教材中，通过对比等浓度等体积盐酸和醋酸溶液的pH以及与等量镁条反应的现象，证明醋酸并未完全电离，其中存在着电离平衡，但是对影响电离平衡的因素并未设计相关实验。这其中一些因素，学生可以通过勒夏特列原理快速准确作出判断，但是对于加水稀释这一条件，也就是浓度对电离平衡的影响，学生往往容易感到疑惑。以醋酸为例，学生认为加水稀释的过程中，醋酸分子的浓度在减小，而醋酸根和氢离子的浓度相应也在减小。因为电离平衡移动微观不可见，老师常通过醋酸根离子和氢离子结合成分子的可能性，或者是比较Q和电离常数Ka之间的大小关系说明这一问题，但是理论相对抽象，缺乏宏观事实和实验证据的支撑也使得学生对得出的结论存有疑虑。因此，这是一个教学难点问题。如果能设计实验证明浓度对电离平衡的影响，将有效突破这个教学难点，同时实验的过程也能充分启发学生的思维，培养学生科学探究的精神和能力，发展学生的核心素养。这也正是本实验的创新和价值所在！
（3）实验教学目标
1）通过盐酸和醋酸稀释过程中的实验现象和数据，分析CH3COOH、CH3COO-、H+这些微粒数量的变化，发展学生从微粒角度认识水溶液，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养；
2）通过浓度对电离平衡的影响，认识平衡是动态的，受外界条件影响会移动，发展学生“变化观念与平衡思想”的核心素养；
3）通过对实验原理的理解和认识，实验结论的推理过程帮助学生形成科学思维，发展学生“证据推理与模型认识”的核心素养。
4）通过探究过程，提高学生发现问题，分析问题，运用实验探究问题的能力，培养学生“科学探究与创新意识”的核心素养。
实验原理和和设计
（1）实验方案
实验方案1：等pH的盐酸和醋酸稀释对比
实验药品和仪器：pH=2.5的盐酸、pH=2.5的醋酸、去离子水、甲基橙、pH传感器
实验方案：分别取10mL
pH=2.5的盐酸和醋酸置于两个烧杯中，向烧杯中滴入3滴甲基橙，观察颜色变化。再分别加水稀释至100mL,对比观察稀释后溶液颜色。
再分别取30mL
pH约为2.5的盐酸和醋酸，用pH传感器测量pH，加入270mL的蒸馏水稀释，并利用数字传感设备绘制稀释过程中的pH曲线。对比醋酸和盐酸的稀释过程的pH变化曲线。
实验方案2：醋酸稀释过程中ΔpH变化
实验药品和仪器：冰醋酸、去离子水、pH计。
实验方案：取5mL冰醋酸，加入5mL去离子水稀释，使用pH计测得溶液的pH1，再向溶液中加入10mL去离子水，搅拌均匀后测得溶液pH2，则pH的变化ΔpH=pH2-pH1。之后，依次再向醋酸溶液中加入20mL、40mL、80mL蒸馏水，并别测量稀释后溶液的pH，计算每一次等倍稀释后的pH与前一次溶液pH的差值ΔpH。如果ΔpH不变，说明加水稀释对醋酸的电离没有影响，如果ΔpH变大，说明加水稀释会抑制醋酸的电离，而如果ΔpH在不断减小，则说明加水稀释促进了醋酸的电离。
三、实验教学过程
【教师活动】前面我们已经学习过醋酸溶液中存在电离平衡，知道外界条件改变可以影响平衡移动。那么对于醋酸的电离平衡
，如果我们加水稀释，降低醋酸的浓度，平衡会如何移动呢？
【学生思考】两种可能性：
醋酸分子的浓度在减小，平衡可能向结合成分子的方向移动。
醋酸根离子和氢离子浓度也在减小，平衡可能向电离的方向移动。
【教师活动】如何利用实验证明这个问题呢？
给予学会提示：强酸不存在电离平衡，可利用与强酸稀释的对比
提示信息：①
pH=-lg
c(H+)；②甲基橙是一种酸碱指示剂，在pH<3.1时显红色，pH>4.4时显黄色。在pH处于3.1-4.4之间显橙色。
【学生活动】设计实验方案，完成实验。
实验选取的pH约为2.5的盐酸和醋酸稀释后的pH恰好处于指示剂不同的显色区间，通过溶液颜色的对比发现稀释后醋酸溶液的pH变化较小，用传感器测得的稀释pH变化曲线直观地证实了这个问题，这些实验事实都证明醋酸稀释过程中电离平衡在正向移动。
【教师活动】思维拓展，如果不用盐酸作对比，能否证明醋酸稀释过程中电离平衡在正向移动。给出实验方案2。
【学生活动】完成实验2并理解其原理。
溶液
pH
ΔpH
10mL体积比1：3的醋酸
1.74
加10mL去离子水
2.01
0.27
加20mL去离子水
2.21
0.20
加40mL去离子水
2.40
0.19
加80mL去离子水
2.57
0.17
分析实验测得的数据，我们发现连续等倍稀释醋酸溶液，相邻两次溶液的pH之间差值在逐渐减小，这也说明稀释促进了醋酸分子的电离。
【学生活动】解释型任务：醋酸在稀释过程中电导率的变化如图，电导率先增大后减小，尝试解释这一问题。
图
3
冰醋酸稀释过程电导率变化曲线
四、实验效果评价
本次实验利用简单试剂和数字化实验突破教学难点问题，让学生通过实验现象和数据，深刻理解了浓度对电离平衡的影响。同时，实验探究充分体现了证据推理的过程，训练学生的科学思维和推理能力。实验探究过程充分启发学生思考，并进行深度拓展，而且注重实验结论的应用。但是，数字化实验的应用还相对比较基础，之后可以作更多的尝试和改进。