弱电解质和强电解质教学设计.doc

苏教版《化学反应原理》专题三《强电解质和弱电解质》的教学设计
浙江省瑞安市隆山高中 张克龙 325200 lsgzzkl@
新课程标准对学生学习过程与方法非常重视，倡导教师角色的转变和学生自主、合作、探究的学习方式。这意味着概念教学中要重在引导学生体验概念的形成过程，在生动、丰富的情境中通过学生的积极思考，通过分析、归纳，形成概念，在应用中理解概念。同时在进行化学概念的教学时，教师要把握好教材中化学概念的知识体系和各年级对概念要求的深广度、概念的内涵和外延以及概念间的复杂关系。
笔者以上述的理念为指导，承担了2009年3月在杭州外国语学校的举办全国化学特级教师年会上的一节课，课题是苏教版《化学反应原理》选修模块第三专题第一单元第一课时的内容《强电解质与弱电解质》，课后大多数特级教师认为：课堂学生活动方式多样，师生双边交流频繁、顺畅、和谐，课堂思维程度高，重视引导学生在生动、丰富的情境中体验概念的形成过程，概念的内涵和外延要求完全符合新课程要求，让学生感到化学是一门与生活生产紧密联系的、极其有用的，需要深度思维的学科，是一堂不多见的好课。
本节课笔者采用以“问题为中心”的教学模式。整堂课围绕能引发学生开展探究的问题展开教学。问题与问题之间的联系具有链接性、层次性和递进性,以问题为中心开展自主探索与合作交流活动、以问题检测学生知识的掌握程度。比如，本堂课中教师应用三个问题引导学生归纳强弱电解质概念的内涵与外延；应用一个开放性问题引发学生从各个角度与层面探究弱电解质的性质（请你以HCl、CH3COOH溶液为研究对象，结合酸的通性，应用实验对照法，设计实验方案证明CH3COOH是弱电解质），并在此基础上提出一个需学生深刻思维的问题（应用实验验证弱电解质溶液中存在弱电解质分子）拓宽学生思维，引导学生应用动态思维理解弱电解质溶液中分子离子化，离子分子化；应用生活中实例（我们在输液时会稀释血液，为什么不会使血液碱性减弱，引起酸中毒呢？我们饭后不能大量饮水，因为大量饮水会引起胃胀、消化不良。这又是什么原因呢？）加深对弱电解质性质的理解。本节课的最后教师应用5个问题小结与检测学生对弱电解质概念及性质的理解，帮助学生准确构建弱电解质概念，为下节课电离平衡作好知识铺垫。
一、教材分析
本课时的许多知识学生已在必修1及必修2中较为分散学习过了，因此本节课教师必须在进行相关概念整理的基础上，引导学生深层次理解弱电解质概念，主要包括：弱电解质在水中的电离是一类典型的化学平衡；弱电解质在初中、高一必修中与高二《化学反应原理》选修中是不同的，初中与高一学习弱电解质是一种静态的描述，而到高二选修中是一种动态的描述，溶液中离子会分子化，弱电解质分子会离子化；在研究方法上，学生需体验与感受怎样借用化学平衡加以讨论弱电解质溶液中分子离子化，离子分子化的性质，帮助学生理解弱电解质的概念内涵与外延；同时，让学生感受、体验、理解对照实验的实验条件控制，及探究实验的设计方法，初步认识化学科学研究的方法，培养学生的科学素养。
二、教学过程
[讲解]我们的身边到处有电解质,电解质在水溶液中的性质很特殊。1903年化学家阿累尼乌斯因发表科学电离学说获得诺贝尔奖。正确认识电解质在水溶液中的性质，对于我们从化学科学角度了解大自然、认识我们人体自身健康、参与工农业生产与生活都是极其重要的。
比如1：地球是个“水球”，海洋、江河和地下水成了离子反应广泛存在的条件。具体事例：美丽的广西溶洞形成过程（如下图）

比如2：我们的人体代谢过程中也包含有离子反应。
具体事例：用氢氧化铝治疗胃酸过多的化学原理
（教学目的和要求：引领学生了解自然界、人体、工农业生活中的电解质溶液及离子反应）
[讲解]我们的周围除了电解质参加的离子反应外,我们还会经常接触到电解质的导电。请你与同桌同学讨论解释以下两例事实。
1、潮湿的手触摸正在工作的电器，可能会发生触电事故。
[学生]人体分泌液中含有电解质，如氯化钠，电解质溶液能导电
2、工业电解水制H2、O2时，需要向水中加入少量的NaOH溶液或H2SO4溶液。
[学生]NaOH溶液或H2SO4溶液具有强的导电能力，加入这些物质能增强溶液的导电能力
（教学目的和要求：引领学生了解工农业生产及生活中电解质溶液导电，同时过渡到电导率传感器实验梳理强弱电解质知识）
[讲解] 下面我们用电导率传感器实验来重新认知强弱电解质与电解质的导电规律
[演示实验]应用电导率传感器完成如下三个实验,学生记录实验现象并思考如下三个问题
实验一：测定0.1mol·L-1氢氧化钡溶液与0.2mol·L-1氨水溶液电导率
实验二：用等浓度稀硫酸滴定0.1mol·L-1氢氧化钡溶液，观察电导率的变化。教师演示实验，现场生成如右图的电导率图（学生惊奇）
实验三：用等浓度稀醋酸滴定0.2mol·L-1氨水溶液，观察电导率的变化。教师演示实验，现场生成如左图所示的电导率图（学生惊奇）。
问题1:为什么0.1mol·L-1氢氧化钡溶液的导电能力比0.2mol·L-1氨水溶液导电强呢？请你写出两者的电离方程式。
[学生] 氢氧化钡及氨水的电离方程式（教师提示学生注意氨水的电离方程式用可逆符号）
问题2:用稀硫酸滴定0.1mol·L-1氢氧化钡溶液，为什么导电能力先变弱,后逐渐变强，请写出离子反应方程式，并说明理由。
[学生]学生写出离子方程式。学生发现两者恰好反应后，溶液中只有水电离出的少量氢离子及氢氧根离子，因此导电能力降为最低点，当溶液中继续加入硫酸溶液后，硫酸是强电解质，所以导电能力继续加强
问题3:用稀醋酸滴定0.2mol·L-1氨水溶液，为什么导电能力变强，请写出离子方程式，并说明哪些因素导致导电能力变强，哪些因素导致导电能力变弱。
[学生一]学生写出醋酸与氨水反应离子方程式。学生发现原溶液中醋酸是弱电解质，因此溶液中只有少量离子，导电能力较弱，加入氨水后生成的电解质是完全电离强电解质，因此溶液中离子浓度显著增加，导电能力变强。
[学生二]导电能力变强的因素是生成能溶于水的强电解质，溶液中的离子浓度显著增大，导电能力增强；导电能力变弱的因素是溶液体积增加，物质的浓度变低。
[追问]思考1：黑板上书写的两条电离方程式及两条离子方程式中哪些物质是强电解质，哪些物质是弱电解质？在此基础上请你归纳出哪几类物质是强电解质，哪几类物质是弱电解质？
[学生]强电解质：醋酸铵、硫酸钡、硫酸、氢氧化钡；弱电解质：水、醋酸、一水合氨。强酸、强碱、大多数盐是强电解质；弱酸、弱碱、水是弱电解质。
思考2：举例说明，强电解质溶液的导电能力一定强吗？溶液的导电能力与什么有关呢？
[学生]硫酸钡是强电解质，但因为它不溶于水，因此导电能力弱。溶液的导电能力与电解质的溶解度及电离能力两者有关，与溶液中离子浓度及离子的带电荷数有关
思考3：控制哪些实验条件，可以通过导电能力比较电解质的强弱。
[学生]外加电源、两种电解质溶液的体积、浓度，外界温度等所有条件相同，只是两种物质的电离能力不同
[过渡]应用电解质溶液导电能力的强弱可以判定某种物质是否为弱电解质。那么是否还有其它方法证明某物质是弱电解质呢？
[学生猜想]可以采用反应速率的快慢来证明
[提出问题]：请你以HCl、CH3COOH溶液为研究对象，结合酸的通性，应用实验对照法，设计实验方案证明CH3COOH是弱电解质？
[学生1]取体积相同，物质的量浓度相同的盐酸和醋酸，测量溶液的pH，观察实验现象。
[学生2]取体积相同，物质的量浓度相同的盐酸和醋酸，与形状大小完全相同的等量活泼金属（如镁条）反应，观察实验现象
[学生3]取体积相同，物质的量浓度相同的盐酸和醋酸，与某些盐反应（如碳酸钠粉末），观察实验现象
[学生4]取体积相同，物质的量浓度相同的盐酸和醋酸，与氧化物反应（如氧化铜），观察实验现象
[学生5]取体积相同，物质的量浓度相同的盐酸和醋酸，与某些碱（如氢氧化铜）反应，观察实验现象
[学生6]取体积相同，物质的量浓度相同的盐酸和醋酸，滴加相同量的指示剂（如石蕊指示剂），观察实验现象
[教师]以方案1与方案2为例，说说上述的实验方案中设计相同条件有哪些，不同条件有哪些？在此基础上请你说一说对照实验设计的要求是什么？
[多个学生补充完成课堂生成]两种溶液浓度相同，酸的类型相同（均为一元酸），温度等条件相同，镁条大小形状等相同，只有一项不同（电离能力不同）
[学生活动与探究]活动与探究，课堂实验

1mol·L-1醋酸
1mol·L-1盐酸
对实验现象的解释
溶液的pH

与镁条的反应

导电能力

30盐酸中的氢离子浓度比醋酸大慢快导电能力强导电能力弱
3
0
盐酸中的氢离子浓度比醋酸大
慢
快
盐酸中的氢离子浓度比醋酸大
导电能力强
导电能力弱
盐酸中的离子浓度比醋酸多

[小结]问题：请说出上述三个实验现象解释的共同点是什么？
[学生]是通过等浓度的盐酸比醋酸中氢离子多来证明醋酸没有完全电离
（教学目的和要求：小结前阶段实验条件的共同特点，不同点，得出实验结论，培养学生的科学思维的深刻性。）
[教师解说] 精确实验的数据表明,室温时1 mol·L-1的醋酸只有0.4％发生了电离
[教学内容深度拓展] 新的问题1：CH3COOH中除了离子外，还存在哪类微粒呢？
[学生课堂生成]醋酸分子与水分子
新的问题2：我们是否可以应用证明醋酸溶液中存在醋酸分子来说明醋酸是弱电解质呢？请你设计实验
学生深度迷惑，大家讨论纷纷，有学生提出应用酯化反应证明有醋酸分子（教师提示酯化反应是采用纯醋酸，加以否定）；有学生说嗅气味（教师提示盐酸溶液因氯化氢挥发也有刺激性气味，加以否定）；学生继续各抒己见。
[教师提示]提示1：醋酸溶液中存在分子，因此请你猜想，往一定浓度的醋酸中加水，醋酸分子会发生怎样的变化呢？往等浓度的盐酸溶液中加水是否也会发生类似的变化呢？这种不同的变化我们可以借助什么仪器或药品可以获得实验现象呢？
提示2：醋酸溶液中存在醋酸分子及电离出的离子，请你迁移化学可逆反应，大胆猜想，醋酸根离子与氢离子能相互结合吗？我们可以借助什么仪器或药品获得实验现象呢？
（教学目的和要求：进一步培养学生的科学探究能力（包括科学猜想、实验设计、实验事实的解释等方面能力））
[学生一]加入水，应用电导率仪器测醋酸及盐酸的电导率的变化大小。因为醋酸溶液中还有醋酸分子，所以加入水醋酸会继续电离，溶液的电导率变化比盐酸小。
[学生二]相同pH值的盐酸与醋酸加水等量稀释后，pH值变化大小。因为醋酸是弱电解质，溶液中还含有醋酸分子，所以加水稀释，醋酸分子会继续电离，所以醋酸溶液的PH值变化不大
[学生三]相同pH值的醋酸与盐酸等体积与氢氧化钠完全反应，用酚酞做指示剂，醋酸消耗的氢氧化钠的量多很多。因为醋酸溶液中还含有未电离的醋酸分子
[学生四]含有醋酸根离子的可溶性盐，用pH试纸测溶液的pH值。因为醋酸根离子会与溶液中水电离出的氢离子结合，因此溶液不再呈中性。
[学生五]等浓度的盐酸溶液与加有醋酸钠的盐酸分别与金属镁反应，观察两者反应速率，哪一者更快。因为加有醋酸钠的盐酸溶液中，醋酸根离子会与盐酸电离出的氢离子结合导致溶液中的氢离子浓度降低，因此反应速率降低
[知识巩固] 迁移应用：
请根据下列数据判断A、B哪个是盐酸、哪个是醋酸？请你说出其中的两个理由？（提示：在较稀的同种溶液中，我们可以近似认为离子浓度和电导率成正比。）

0.1mol·L-1
0.01mol·L-1
0.005mol·L-1
A的电导率
24854
2408
1193
B的电导率
374
195
152
[学生]B是弱电解质。理由一，等浓度A、B两种溶液，B的电导率小；理由二，对比0.1mol·L-1与0. 01mol·L- 1的A、B两种溶液的电导率变化，发现B的电导率变化小
【交流与讨论】弱电解质的电离平衡，醋酸溶液中存在哪些微粒，请画出上述三种微粒浓度随时间变化简图
[学生课堂生成]学生画出如右图所示的三种微粒浓度随时间变化简图
[小结] 强弱电解质的概念及比较。学生课堂如下对比关系
项目
强电解质
弱电解质
相同点
均为化合物，溶液水或熔化状态下能到电的化合物
不
同
点
化合物类型
离子化合物，共价化合物
共价化合物
电离程度
完全
不完全
溶液中的微粒
溶液中除水分子外，无强电解质分子
水分子、弱电解质分子
物质种类
强酸、强碱、大多数盐
弱酸、弱碱
[训练]：
练习1、人体血液的pH要控制在7.35－7.45之间，呈现弱碱性。当pH小于7.35时会引起酸中毒，而当大于7.45时会引起碱中毒。我们在输液时会稀释血液，为什么不会使血液碱性减弱，引起酸中毒呢？
练习2、我们饭后不能大量饮水，因为大量饮水会引起胃胀、消化不良。这又是什么原因呢？
[学生课堂生成]练习1及2解释：在人体血液中存在H2CO3 ⇋HCO-3＋H+
在输液中，由于弱电解质的电离平衡移动，对于人体的酸碱性产生很少的影响。
胃酸的主要成分是强酸，加水后，酸性大幅度减少，影响消化。
[课堂小结]：通过本节课的学习，请你从下面的5个角度说说弱电解质的特征。
1、弱电解质的电离特征是什么？2、弱电解质溶液中存在哪些微粒？3、弱电解质溶液中离子间有怎样的变化？4、弱电解质溶液的弱电解质分子会有怎样的变化？5、弱电解质溶液稀释时，其导电能力变化与强电解质溶液比较有什么不同
[学生课堂生成]弱电解质不完全电离，溶液中有继续电离的弱电解质分子，及离子分子化的弱电解质电离出的离子，弱电解质溶液稀释时，其导电能力变化比等浓度强电解质稀释时导电能力变化小

作者简介：张克龙，男，1972年2月生，硕士研究生，中学高级职称, 现任浙江省瑞安市隆山高中（浙江省重点中学）副校长兼教务处、教研处主任。曾获浙江省优秀教师、省教科研先进个人、温州市专业技术拔尖人才、温州市551人才第一层次、温州市名师、温州市教坛新秀、瑞安市十佳青年等称号。近年来在《中学化学教学参考》、《化学教学》、《化学教育》等国家级核心期刊发表共计40多篇。主持完成浙江省教育科研重点课题、规划课题共5项。被人大复印中心的《中学化学教与学》转载5篇。
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