3.2水的电离和溶液的PH 教学设计 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三章《水溶液中的离子反应与平衡》 教学设计 第二节 水的电离和溶液的pH 1、 教材分析 课标要求 《普通高中化学课程标准（2017年版）》对本节课作出了明确的【内容要求】：主要涉及到认识水的电离，理解水的电离过程和方程式，了解水的离子积常数概念及其应用。掌握影响水电离平衡的因素，包括酸碱抑制水的电离的原理。认识溶液的酸碱性及PH，掌握检测溶液的方法。 【学业要求】：能书写电离方程式和平衡常数表达式，可以推测影响平衡移动的变化规律，能从限度等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析，解释和解决生产、生活、实验室中的实际问题。 教材分析 电离平衡的教学主题内容在化学反应原理中起着承前启后的作用。本节内容是对必修第一册“电解质的电离”学习的进一步深化，也是对第二章平衡理论的应用、延伸和拓展以及选择性必修1“电离平衡”相关知识的巩固，同时也为后续“盐类的水解”知识的学习做好铺垫。 化学中最常见的溶液无疑是水溶液，在溶液中发生的酸碱中和反应也是最基础的反应之一，并且，溶液的酸碱性还在很大程度上影响着许多化学反应及其在生产与生活中的应用。所以只有认识水的电离平衡及其移动，才能从本质上认识溶液的酸碱性和pH。 2、 学情分析 学生知识储备 学习障碍 学生思维品质发展特点 初中：能够从溶液PH直观认识溶液的酸碱性 微粒观、平衡观等化学核心观念尚未成熟 高中学生的抽象逻辑思维已高度发展，更具独立性、批判性和创造性。其辩证思维也发展迅速，已逐渐能用全面的、发展的、联系的观点去分析和解决问题 必修一：学习了电解质的电离，建立了电离的概念 对溶液酸碱性、水的电离理解孤立片面 选修一：学习了化学平衡理论，具有一定类比迁移能力 需要学习方法指导，全面认识水的电离，修正“相异构想” 三、目标分析 教学目标 评价目标 能运用化学平衡理论和弱电解质的电离模型分析水的电离，理解水的电离过程和方程式 通过多重表征方式，提高学生对水的电离平衡的认识进阶，可以诊断并发展学生宏观辨识与微观探析核心素养 能运用弱电解质在水溶液中电离平衡的相应模型解释水的电离平衡变化的因素，能将平衡常数迁移至水的离子积常数，会进行水的离子积常数相关计算 通过应用化学平衡理论解决问题，建构水电离的认知模型，诊断并发展学生变化观念与平衡思想核心素养 通过推理、设计、实验的方法掌握科学探究的一般思路，能够利用实验手段探究水的电离平衡，通过实验验证影响水的电离平衡的因素 通过实验探究，发展学生认识溶液酸碱性的实验问题解决能力水平，诊断并发展学生证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等核心素养 能运用所学的化学知识和方法分析讨论生产、生活中的简单问题（如酸雨防治、环境保护、土壤安全等），认识化学科学对社会可持续发展的贡献 通过探究科学家的“治水之路”，解决生活、生产问题，强化学生对化学价值的认识水平，诊断并发展学生科学态度和社会责任核心素养 四、教学思路 知识线 素养线 活动线 微项目主题 五、教学过程 教学流程 教学活动 设计意图 环节一：导入 【图片欣赏】展示潼南母亲河的江水。 【实地调查】探查涪江江水的PH 【过渡】涪江江水的酸碱性完全符合日常的饮用水标准，这仅靠水循环中的自然净化是不可能达到的。在本节课上，所有同学全部化身“少年科学家”，从微粒、变化和平衡的角度重新认识水，重走科学家的“治水之路”。 通过身边的江水的酸碱度调查引入本节课的主题。 创设水资源保护的探究之路，激发学生兴趣、塑造科学家精神的理念 环节二： 新课授学 自主探究 项目一： 污水处理工艺 【项目任务一：掌握PH值的计算】 【教师活动1】教师举例引入“实地调查”中得到的涪江江水PH值，计算涪江江水c(H+)。 【问题1】请你根据知识清单1，计算污水处理后的c(H+)的阈值。 【学生活动1】计算污水处理后的c(H+)的阈值。 通过“身边水”的PH计算，迁移应用掌握PH的计算，为后续探究“影响水的电离平衡的因素”奠基 项目二： 雨水监测工艺 【项目任务二：认识水的电离】 【过渡】除了排入江水的处理水会影响水质外，还有滴入江水的雨水。因此，我们要随时监测雨水的PH。 【学生活动2】复习知识清单2，回顾上节课所学习的弱电解质的电离过程。 【问题2】设雨水为碳酸溶液，请你分析该溶液中存在的电离平衡。 【学生活动2】书写碳酸溶液中存在的电离平衡 【问题3】溶液中的溶剂水也是弱电解质，水是全部以分子形式存在，还是部分以离子形式存在呢？ 【教师活动2】跨学科物理实验： 【学生活动3】结合教材，得到问题3的结论：水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离。 【教师活动3】介绍水的电离原理 【学生活动4】模仿醋酸的电离，书写水的电离方程式 标准写法：H2O H3O+ + OH- 简易写法：H2O H+ + OH- 【项目任务三：了解水的离子积】 【问题4】请你结合所学内容，思考如何衡量水的电离的限度。 【学生活动5】书写水的电离平衡常数表达式-变式水的离子积表达式 K= KW=c(H＋)·c(OH－) 【教师活动4】提示：对于纯水和稀溶液，c(H2O)为常数，看作”1”。讲解Kw＝c(H＋)·c(OH－)中的H＋和OH－不一定都是由水电离出来的，而是指溶液中的c(H＋)和c(OH－)，即不仅适用于纯水，还适用于酸、碱、盐的稀溶液。 通过工艺回顾弱电解质的电离平衡，引入核心问题--水能否发生电离。 创设跨学科物理实验从宏观现象验证水的导电性，既调动学生学习新知识的信心，又通过融合教学使学生的知识体系更加完整，学会从不同角度分析问题，提高综合解决问题的能力。 从微观层面理解水的组成、结构和性质的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”观念。让学生学会用符号表征物质及其变化。发展学生的“宏观辨识与微观探析”核心和“变黄观念与平衡思想”素养。 项目三： 中水回用工艺 【项目任务四：探究影响水电离平衡的因素】 （1）认识温度、浓度等因素对水电离平衡的影响 （2）深入学习控制变量、对比等科学方法 【问题5】请你结合所学内容，思考并设计实验探究如何调节溶液的PH 【学生活动6】从PH与c(H＋)的关系和热化学视角下的电离过程思考调节溶液PH的方式 【教师活动5】 （1）温度对水的电离平衡的影响 ①向两只烧杯中分别加入约50ml室温、高温状态下的纯水； ②将PH计感应头伸入装有常温水的烧杯，待数据稳定后，记录PH。 ③将PH计感应头伸入装有高温水的烧杯，待数据稳定后，记录PH。 【教师活动6】利用表3-1讲解实验现象的不同 【学生活动7】 （2）浓度对水的电离平衡的影响 ①向两只烧杯中加入约30ml（室温）的纯水，并分别向烧杯中分别滴入约2滴HCl溶液、NaOH溶液； ②用纯水清洗PH计的电极后用滤纸擦干，并将电极先浸入HCl溶液中，待数值稳定后，记录PH。 ③用纯水清洗PH计的电极后用滤纸擦干，并将电极浸入NaOH溶液中，待数值稳定后，记录PH。 （3） 问题和讨论： ①.结合实验内容，尝试归纳影响水的电离平衡移动的因素。 ②回顾已有经验，判断压强对水的电离平衡移动有无影响。 （4） 得出结论：①温度升高，水的电离平衡向右移动，促进水的电离，水的离子积增大；②加酸/碱，水的电离平衡向左移动，抑制水的电离，水的离子积不变。 提出有探究意义的化学问题，让学生形成从问题和假设出发，设计探究方案进行实验。提高学生复杂实验问题解决能力和实验高阶思维。 在过程中鼓励学生与同伴交流、探讨，研究改进探究方案或提出进一步探究的设想。 发展学生“变化观念与平衡思想”、“证据推理和模型认知”“科学探究与创新意识”素养。 项目四： 土壤生态工艺 【项目任务五：判断溶液的酸碱性】 【问题6】请你结合实验探讨结论思考，纯水从室温到高温，水的酸碱度发生变化了吗？水是否从中性变为酸性了？ 【学生活动8】思考与讨论判断溶液酸碱性的依据 酸性溶液：c(H+)>c(OH-)，c(H+)>1×10-7mol/L 碱性溶液：c(H+)<c(OH-)，c(H+)<1×10-7mol/L 中性溶液：c(H+)=c(OH-)，c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L 【问题7】水稻种植时，如何测定土壤的PH？若发现土壤PH偏低，可以采用哪些方法进行改良？ 【学生活动9】PH测定方式讨论，改良方法讨论 创设初中与高中学习的“判断溶液酸碱性”的认知冲突，打破固有经验，强化对探究结论的应用。能够依据新发现、新信息，分析、提出改进、优化模型的意见。 发展学生“变化观念与平衡思想”、“证据推理和模型认知”核心素养 环节三：课堂总结 1.水的电离 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离，其电离方程式为 H2O + H2OH3O＋＋OH－，可简写成H2OH＋＋OH－。 2.水的离子积常数 （1）概念：在一定温度下，当水的电离达到平衡时，c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，简称为水的离子积，用Kw表示。 （2）表达式：Kw＝c(H＋)•c(OH－) 25℃时，Kw＝1.0×10－14 影响因素：Kw是一个与温度有关的常数，温度升高，Kw增大。 适用范围：Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。在任何水溶液中均存在H＋和OH－，只要温度不变，Kw不变。 3.影响水的电离平衡的因素 (1)升高温度，水的电离程度增大，Kw增大。 (2)加入酸或碱，水的电离程度减小，Kw不变。 4.判断溶液酸碱性的依据 酸性溶液：c(H+)>c(OH-)，c(H+)>1×10-7mol/L 碱性溶液：c(H+)<c(OH-)，c(H+)<1×10-7mol/L 中性溶液：c(H+)=c(OH-)，c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L 强化记忆、巩固知识。在归纳过程中发展学生分类、整理和概括信息的能力，逐渐掌握自主学习的技巧和方法 环节四： 研究成果检验 【研究成果检验】 1、判断下列说法的正误。 （1）酸溶液中无OH－，碱溶液中无H＋。 （2）盐酸加水稀释时，溶液中所有离子浓度都降低。 （3）纯水加热到100℃，c(H＋)＝10-6 mol·L－1，大于10-7mol·L－1，则100℃的水呈酸性。 2、（1）在25℃，0.01mol/L盐酸溶液中： c(H+) =__________________，c(OH-)=__________________； c(H+)水=_________________，c(OH-)水=_________________。 （2） 室温下，0.01mol/L NaOH溶液中： c(H+) =__________________，c(OH-)=__________________； c(H+)水=_________________，c(OH-)水=_________________。 重复应用知识，加深对知识点的记忆。 对“探究之路”进行收尾，加强学生的自我效能感。 同时进行学习反馈和调整。 环节5： 总结升华 【图片欣赏】 【教师活动7】再欣赏以上四幅图片，可以更好的理解“水是生存之本、文明之源。”这句话。 水资源保护是一项长期而艰巨的任务，需要我们每个人的共同努力。作为学生，大家不仅要在课堂上学习知识，还要将这些知识运用到实际生活中，更要关注化学领域的新知识、新成果，好好学习为未来的水资源保护提供更多的科学技术支持。 让我们携手共进，用化学知识和行动创造一个更加美丽、清洁的世界而努力！ 认识化学、技术、社会和环境之间的相互关系，形成可持续发展意识和“绿色化学观念”。发展学生“科学态度与社会责任”核心素养。 环节六：作业布置 【课堂空间延申】 1、完成学案及教材P68练习与应用。 2、请以“水资源保护—化学的责任与挑战”为题，写一篇不少于200字的文章，文体不限。 3、思考问题：Na2CO3在工业和生活中的许多应用与碱类似，故而俗称为纯碱。请从Na2CO3溶液的电离过程展开思考Na2CO3溶液为什么显碱性。 拓宽学习视野、增强学习体验、综合能力，为后续知识学习铺垫。 六、板书设计 1 学科网（北京）股份有限公司 $$