3.2.1 水的电离 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

基于数字化“手持技术”探究水的电离 ——《水的电离》（第一课时）教学设计 【教学目标】 1 ．认识水的电离平衡，溶液的 pH 和溶液的酸碱性，了解水的离子积常数。能运用弱电解质 的电离模型分析水的电离，发展应用模型解决问题的能力。 2 ．通过推理、设计、实验的方法掌握科学探究的一般思路，培养学生的证据推理意识，平衡 思想和变化观念。 3 ．通过传统实验与数字化实验相结合的探究过程培养学生严谨求实的科学态度和创新意识。 【教学重点】水的电离和水的离子积常数的影响因素，溶液中 pH 与 c(H+)的定量关系。 【教学难点】加入酸、碱对水的电离平衡的影响。 【教学设计思路与流程】 【教学过程】 环节一 分组实验，引入新课 教师活动 学生活动 设计意图 【课前预习回顾】pH 与溶液中 c(H+)的关系；广泛 pH 试纸和 pH 计的使用方法和注意事项。 【课前预习反馈】知识问答，观看 小组同学测量溶液 pH 的实验活动 视频。 培养学生自主学习 的能力。 1 学科网（北京）股份有限公司 【新课引入】请学生利用实验室 传统的测量溶液 pH 的方法测量 室温下纯水的 pH。 【分组实验】利用广泛 pH 试纸和 pH 计来测量常温下纯水的 pH。 培养学生规范进行 实验操作的能力，激 发学生的探索欲望。 环节二 探究水的电离平衡的影响因素 教师活动 学生活动 设计意图 【过渡】大家测得常温下纯水的 pH 约为 7，可见水的电离很微弱， 是一种极弱的电解质，存在电离 平衡。请同学们在学案上书写水 的电离方程式。 【提问】当其它条件不变，改变 温度会如何影响水的电离平衡？ 【提问】如何设计实验验证升高 温度，水的电离平衡正向移动？ 【提问】请同学们分析为什么通 过实验测量出的 50℃纯水的 pH 和室温相比没有明显的变化呢？ 【过渡】下面我们利用先进的数 字化实验仪器——pH 传感器来 继续探究改变温度对水的电离平 衡的影响。 【讲解】pH 传感器的工作原理： pH 传感器内置的氢离子玻璃电 极与参比电极组成原电池，在玻 璃膜与被测溶液的氢离子进行离 【自主学习】填写学案：书写水的电 离方程式。 。 【思考回答】因为弱电解质的电离是 吸热过程，可推测升高温度，水的电 离平衡正向移动。 【思考回答】利用广泛 pH 试纸或 pH 计来测量升温以后纯水的 pH ，观察 pH 是否减小。 【分组实验】利用广泛 pH 试纸和 pH 计来测量约 50℃纯水的 pH。 【汇报实验结果】测量出 50℃纯水 的 pH 和室温相比没有明显的变化。 【分析实验结果】可能是温度改变溶 液中离子浓度变化幅度不大，或者仪 器的精度不够，未能测量出明显的变 化。可尝试用精度更高的仪器测量。 学生通过理论分 析，设计实验，培养 学生运用弱电解质 的电离模型分析水 的电离平衡的能力。 在分析过程中培养 学生平衡思想与变 化观念 的化学学科 核心素养。 2 学科网（北京）股份有限公司 子交换过程中，通过测量电极之 间的电位差，来测量溶液中氢离 子的浓度。 【演示实验】用 pH 传感器测量室 温下的纯水在加热过程中 pH 的 变化。 【提问】当其它条件不变，向纯 水中加入酸、碱会如何影响水的 电离平衡？ 【提问】如何设计实验来验证当 其它条件不变，向纯水中加入酸、 碱，水的电离平衡会逆向移动？ 【提问】请同学们展示交流哪些 实验方案是合理的？ 【演示实验】用 pH 传感器测量向 纯水中加入NaOH 固体后溶液pH 的变化。 【分析实验数据】得出结论：温度升 高，纯水的 pH 下降，说明升高温度 水的电离平衡正向移动。 【思考回答】当其它条件不变，向纯 水中加入酸、碱会增大水中氢离子或 氢氧根离子的浓度，水的电离平衡会 逆向移动。 【分组讨论】设计实验方案验证：其 它条件不变，向纯水中加入酸、碱， 水的电离平衡逆向移动。 【展示交流】评价方案的合理性。 学生展示的方案： 方案一：向纯水中加入酸，预测溶液 的 pH 会变小，以此说明水的电离平 衡逆向移动。 方案二：向纯水中加入碱，预测溶液 的 pH 会变大，以此说明水的电离平 衡逆向移动。 学生评价： 方案一：在水中加入酸，氢离子不仅 来自水的电离，还来自酸的电离，此 时氢离子浓度增大不能说明水的电 离平衡的移动方向，所以不合理。 方案二：在水中加入碱，氢离子只来 自于水的电离，如果 pH 变大，氢离 子浓度减小，则可以说明水的电离平 衡发生逆向移动，方案合理。 【观察分析实验】pH 数值突增后还 不稳定，经过一段时间缓增后逐渐趋 向稳定。 通过学生对数字 化实验 的了解和观 察分析，培养学生的 科学创新意识，激发 科学探究的热情。 通过学生理论分 析，设计实验，学生 充分思考加入酸