第1节 水与水溶液 第1课时（教学设计）化学鲁科版2019选择性必修1

第1节 水与水溶液 第1课时 水与水溶液 一、知识目标 1.理解水的电离以及水的离子积常数的含义，能用水的离子积常数进行相关计算。 2.知道强、弱电解质的区别，理解弱电解质的电离特点，掌握强、弱电解质电离方程式的书写。 3.理解水溶液的酸碱性与、的关系，掌握由水电离的或的计算方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观的溶液导电现象，微观探析水的电离、电解质的电离过程，理解电解质在水溶液中的存在形态。 2.证据推理与模型认知：通过分析不同温度下水的离子积常数等数据，推理温度对水的电离平衡的影响，建立水的电离平衡模型。 3.科学探究与创新意识：通过纯水导电实验、电解质溶液导电能力比较实验等，培养科学探究能力和创新思维。 一、教学重点 1.水的电离以及水的离子积常数 2.理解弱电解质的电离特点 二、教学难点 1.水的电离以及水的离子积常数 2.理解弱电解质的电离特点 本节教学内容源于化学反应原理中第3章第1节《水与水溶液》的第1课时。此部分内容在整个化学知识体系里占据关键地位，它是对前面所学电解质等知识的深化与拓展，同时也为后续学习盐类水解、沉淀溶解平衡等内容奠定了坚实基础，起到了承上启下的重要作用。 依据课程标准要求以及知识的逻辑连贯性，本课时聚焦于水的电离、水的离子积常数、强电解质与弱电解质的区分以及水溶液的酸碱性等核心知识。 教材以纯水导电性实验为切入点，引导学生探究水的电离情况，进而引出水的离子积常数这一重要概念。通过对不同温度下水的离子积常数变化的研究，让学生深入理解温度对水的电离平衡的影响。在强、弱电解质的讲解中，借助实验对比不同溶液的导电能力，清晰地呈现出强、弱电解质的差异。最后，结合水的电离平衡理论，探讨水溶液的酸碱性与、的关系。 教学对象为初高中学生，正处于知识和思维的快速发展阶段。在知识储备方面，学生在初中已经对电解质有了初步认识，知晓酸、碱、盐在水溶液中能够导电，但对于水的电离以及离子积常数等概念还较为陌生。 在思维能力上，学生正逐步从形象思维向抽象思维过渡，对于一些抽象的化学概念和理论的理解存在一定难度。 由于学生刚接触化学反应原理这一模块，对于化学平衡的概念和影响因素的理解还不够深入，因此在学习水的电离平衡以及外界条件对其影响时可能会遇到困难。同时，在区分强、弱电解质时，需要学生准确把握概念的内涵，这对于学生的逻辑思维能力是一个挑战。 此外，学生在运用水的离子积常数进行相关计算以及判断溶液的酸碱性时，可能会出现计算错误或概念混淆的情况。在教学过程中，教师应充分考虑学生的这些特点，采用直观的实验、生动的实例和详细的讲解，帮助学生逐步理解和掌握相关知识，培养学生的思维能力和解决问题的能力。 教学环节一 新课导入 【播放视频】播放课件中在上万伏的高压直流电下纯水之间产生的水桥现象的视频。 【讲解】这个现象是不是很有趣？电解质溶液（如盐酸、CH3COOH 溶液等）能够导电。那么，纯水能导电吗？为了研究这个问题，有人曾经用经过很多次纯化处理所制得的纯水进行导电性实验。你认为实验结果会是怎样的？我们带着这几个问题，一起走进今天的学习中去。 设计意图 1.激发学生兴趣：播放上万伏高压直流电下纯水产生水桥的奇特视频，以直观、震撼的实验现象开场，打破学生对纯水导电认知的常规，迅速抓住学生注意力，激发其好奇心与探索欲，让学生主动投入课堂。 2.知识关联：对比电解质溶液（盐酸、CH3COOH溶液等）导电情况，引出纯水导电疑问，建立新旧知识（电解质溶液导电与非电解质、弱电解质等知识潜在关联 ）联系，引导学生用已有知识框架思考新问题，强化知识体系构建意识。 3.引发思考，导入新课：以纯水能否导电、水桥现象原理等问题，自然过渡到本节课关于电解质、非电解质及溶液导电本质等核心内容的学习，让学生带着明确疑问探索新知，提升学习主动性与针对性，清晰把握学习方向。 教学环节二 水的电离 活动一：探究纯水的导电性 【观看实验视频】同学们，在开始今天的课程之前，我们先看一个实验视频，请仔细观看实验现象，并思考：纯水是否导电呢？ 【学生回答】通过纯水中导电实验现象发现，灯泡不发光，这表明纯水不导电或导电能力弱。 【讲解】同学们回答的很好。展示课件中纯水的电导率图片，电导率能灵敏地表示物质导电的性能，电导率的大小与溶液中的离子浓度大小有关，溶液中离子浓度越大，电导率越大，导电性能越强，反之则越小。进一步的研究发现，其实纯水具有微弱的导电性。那这微弱的导电性说明了什么呢？是不是意味着水发生了一些特殊的变化，比如电离呢？带着这些疑问，让我们一起走接下来的学习——水与水溶液。 设计意图 通过问题和视频激发学生的学习兴趣，并引入纯水的电导率，引导学生主动思考，为后续学习做铺垫。 活动二：水的电离过程 【引入】既然我们知道了纯水有微弱的导电性，说明水中存在极少量的离子。那么水是如何电离的呢？下面我们来学习水的电离过程。 【提问】哪位同学能结合教材说一说水的电离过程？ 【学生回答】水是一种极弱的电解质，能微弱电离，存在电离平衡。水的电离方程式为：，通常为了书写方便，写成 【讲解】非常好。精确的导电性实验表明，纯水大部分以H2O的形式存在，但其中也存在着极少量的H3O+和OH—。在水溶液中，H+ 和 OH- 都不是单独存在的。但是为了书写方便，我们通常仍写成H＋和 OH－。 设计意图 在了解水有微弱导电性的基础上，引导学生探究水的电离过程，逐步深入学习水的电离知识。 活动三：水的离子积常数 【引入】既然水的电离是可逆的，那么它是否像可逆反应一样，有着平衡常数呢？接下来我们来共同探究。 【提问】请同学们尝试推导水的电离的平衡常数。 【学生回答】 【讲解】非常好。由于室温下中有电离，因此可视为常数，所以，称为水的离子积常数简称水的离子积，表达式为。 【提问】时，测得纯水的，求该温度下，水的离子积常数。 【学生回答】由可知，则时， 设计意图 引导学生探究水的离子积常数，逐步深入学习水的电离知识。 活动四：水的离子积常数的影响因素与适用范围 【提问】请同学们仔细观察下表，你有什么发现？ T /℃ 水的pH c(H＋)/mol·L-1 KW / mol2·L-2 10 7.26 5.40×10-8 2.9×10-15 25 7.00 1.00×10-7 1.0×10-14 40 6.77 1.71×10-7 2.9×10-14 50 6.63 2.34×10-7 5.5×10-14 90 6.21 6.16×10-7 3.8×10-13 100 6.12 7.42×10-7 5.5×10-13 【学生回答】升高温度电离平衡正向移动，随着温度的升高而增大。 【讲解】同学们分析的很正确，，只受温度影响，温度越高，越大。 【提问】水的离子积常数的适用范围是什么？ 【学生回答】不仅适用于纯水，也适用于酸、碱、盐的稀溶液，且在中，、均指整个溶液中的总物质的量浓度。 设计意图 引导学生探究水的离子积常数的影响因素与适用范围，加深入学生对水的离子积常数的认识。 活动五：外界条件对水电离平衡的影响 【引入】我们已经知道了水的电离以及水的离子积常数，那么外界条件会对水的电离平衡产生怎样的影响呢？接下来我们一起探讨这个问题。 【提问】请同学们结合所学知识填写以下表格： 条件 平衡移动的方向 水的电离程度 升温 加酸 加碱 加 【学生回答】 条件 平衡移动的方向 水的电离程度       升温 右移 增大 增大 增大 增大 加酸 左移 减小 增大 减小 不变 加碱 左移 减小 减小 增大 不变 加 右移 增大 减小 增大 不变 设计意图 让学生在掌握水的电离和离子积常数的基础上，进一步理解外界条件对水电离平衡的影响，加深对水的电离知识的理解和应用。 活动六：典例精讲 【典例】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1) 水的离子积常数Kw=10-14。 (2) 温度升高，纯水中的c平(H＋)增大，c平(OH－)减小。 (3) 水的电离程度很小，纯水中主要存在形态是水分子。 (4) 在纯水中加入少量硫酸铵，可促进水的电离，使水的离子积增大。 (5) 不管是纯水还是酸、碱、盐溶液中，水电离产生的C平(H＋)和C平(OH－)始终相等。 【学生回答】(1)×（2）×（3）√（4）×（5）√ 【讲解】 （1）Kw=10−14仅在25°C时成立，未指明温度，故错误。 （2）温度升高促进水的电离，c平(H+)和 c平(OH−)均增大，且仍相等，故错误。 （3）水的电离程度确实很小，因此纯水中主要以水分子形式存在，故正确。 （4）加入硫酸铵会促进水的电离，但水的离子积 Kw只与温度有关，不会因加入电解质而改变，故错误。 （5）无论溶液环境如何，由水电离出的 H+和 OH−浓度始终相等，只是在酸碱溶液中，总 H+或OH−浓度受外来离子影响，故正确。 设计意图 通过例题巩固学生对水的电离、水的离子积常数的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。 教学环节三 电解质在水溶液中的存在形态 活动一：电解质溶液导电能力的探究 【引入】我们知道纯水的导电能力非常弱，但是向其中加入电解质形成溶液后导电能力会增强。那么不同电解质溶液的导电能力一样吗？下面我们通过实验来探究一下。 【实验探究】在四个烧杯中分别盛有等体积、等浓度（）的盐酸、氨水、溶液、溶液，按图连接仪器并接通电源，观察灯泡的亮度。 【提问】以上水溶液的导电能力相同吗？为什么？氯化氢、醋酸等电解质在溶于水的过程中发生了什么变化？它们最终以什么形态存在？ 【学生回答】由灯泡亮度可知，在体积和浓度相同的条件下，盐酸、溶液的导电能力比溶液、氨水的导电能力强，这表明前两种溶液中可以自由移动的离子比后两种溶液中的多。 【讲解】在盐酸、NaCl溶液中，全部变为自由移动的离子；而在CH3COOH、氨水中没有全部电离为离子，仍有大量溶质分子存在。和、和的电离方程式是，，， 设计意图 通过实验探究引发学生对不同电解质溶液导电能力差异的思考，为后续学习强、弱电解质的概念做铺垫。 活动二：溶剂化作用 【提问】请同学们结合教材回答：电解质在电解质溶液中的具体存在状态。 【学生回答】电解质溶液中，不论是离子还是分子，都不是单独存在的，而是与水分子相互吸引、相互结合，以‘水合离子’或‘水合分子’的形态存在。 设计意图 引导学生思考电解质在水溶液中的具体存在形态，加深对电解质在水溶液中存在形态的理解。 活动三：强电解质与弱电解质 【提问】根据教材，电解质可以分为强电解质和弱电解质，它们分别指的是什么，包括什么，在书写电离方程式时又要注意些什么？ 【学生回答】强电解质：在稀的水溶液中能完全电离的电解质称为强电解质，包括强酸、强碱、大部分盐，书写强电解质的电离方程式时常用符号“=”。弱电解质：在溶于水时部分电离的电解质称为弱电解质，包括弱酸、弱碱、水、极少数盐，书写弱电解质的电离方程式时常用符号“”。 设计意图 让学生明确强、弱电解质的定义、分类和电离方程式的书写方法。 活动四：典例精讲 【典例1】下列物质中，属于电解质的是_____________ (填序号，下同)， 属于强电解质的是___________，属于弱电解质的是________。 ①HClO4　②盐酸　③氯气　④CH3COONH4　⑤乙醇　⑥硫酸　 ⑦H2SO3　⑧熔融Ba(OH)2　⑨HCl　⑩氨气　⑪CO2 【学生回答】①④⑥⑦⑧⑨ ①④⑥⑧⑨ ⑦ 【典例2】判断正误 (1)强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质强(　　) (2)某些难溶盐，虽然溶于水的部分完全电离，但其溶解度小， 属于弱电解质，如BaSO4等(　　) (3)强电解质一定是离子化合物(　　) 【学生回答】(1)×（2）×（3）× 【讲解】 (1)导电能力还与浓度有关，不一定强电解质溶液导电性更强。故错误。 (2)难溶盐在水中溶解的部分完全电离，是强电解质，不是弱电解质。故错误。 (3)强电解质也可以是共价化合物，如HCl。故错误。 设计意图 通过例题巩固学生对电解质在水溶液中的存在形态和强电解质与非电解质的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。 教学环节四 水溶液的酸碱性与pH 活动一：探究水溶液中、浓度与溶液酸碱性的关系 【引入】同学们，我们知道由于水的电离，在水溶液中始终存在着和，而且稀水溶液中和的乘积也等于水的离子积。那么，水溶液中、的浓度与溶液的酸碱性有什么关系呢？这就是我们接下来要探究的内容。 【问题】室温下测得某酸溶液中的为，根据 ，该酸溶液中的为多少呢？ 【学生回答】根据公式进行计算，得出。 【讲解】同学们回答的很正确，利用水的离子积可以计算溶液中或的浓度。接着展示表格： 化合物 HCl HNO₃ NaOH KOH 【问题】请同学们填上空缺的数据，并根据表格中的数据分析，水溶液的酸碱性与和的相对大小有何关系？ 【学生回答】 化合物 HCl HNO₃ NaOH KOH ，溶液呈中性； ，溶液呈酸性，且越大酸性越强； ，溶液呈碱性，且越大碱性越强。 【讲解】同学们总结的很正确，水溶液的酸碱性与c(H+)和c(OH-)的相对大小有关在酸性溶液中也存在着OH-，只是H+的浓度比OH-的浓度大;在碱性溶液中也存在着H+，只是OH-的浓度比H+的浓度大。 设计意图 通过具体的计算和数据分析，引导学生自主探究水溶液的酸碱性与和的相对大小的关系，培养学生的计算能力和分析问题的能力。 活动二：用水的电离平衡理论解释酸碱性 【问题】水的电离方程式是什么？向水中加入酸（或强酸的酸式盐）、碱，对水的电离平衡有什么影响？溶液的酸碱性如何变化？ 【学生回答】水的电离方程式为，加入酸（或强酸的酸式盐），会抑制水的电离，使，溶液呈酸性；加入碱，也会抑制水的电离，使，溶液呈碱性。 设计意图 通过对水的电离平衡的分析，让学生深入理解加入酸、碱对水的电离平衡的影响培养学生的逻辑思维能力。 活动三：由水电离的c(H+)或c(OH－)的计算(25℃) 【讲解】由水电离的c(H+)或c(OH－)的计算(25℃)分为以下几种： ①中性溶液：Kw＝c平(H＋)水·c平(OH－)水，c平(H+)=c平(OH-) ②稀酸溶液(25℃)：若酸电离出的c平(H＋)酸>10－5 mol·L－1，则忽略水的电离。 Kw＝c平(H＋)酸·c平(OH－)水 ③稀碱溶液(25℃)：若碱电离出的c平(H＋)酸>10－5 mol·L－1，则忽略水的电离。 Kw＝c平(H＋)水·c平(OH－)碱 【问题】时，在蒸馏水中 和 各是多少？向其中加入盐酸， 和 如何变化？对水的电离平衡有何影响？ 结合以下表格回答。 和 大小比较 酸碱性 平衡移动 蒸馏水 加酸后 【学生回答】 和 大小比较 酸碱性 平衡移动 蒸馏水 中性 不移动 加酸后 酸性 逆向移动 【问题】时，向蒸馏水中加入氢氧化钠， 和 如何变化？对水的电离平衡有何影响？ 结合以下表格回答。 和 大小比较 酸碱性 平衡移动 蒸馏水 加碱后 【学生回答】 和 大小比较 酸碱性 平衡移动 蒸馏水 中性 不移动 加碱后 碱性 逆向移动 设计意图 通过对水的电离平衡的具体计算，让学生深入理解如何计算由水电离的或，培养学生的计算能力。 活动四：典例精讲 【典例1】 1.在25℃ 0.01mol/LHCl溶液中：c(H+) = ， c(OH-) = ； c(H+)水= ， c(OH-)水= 。 在25℃ 0.01mol/L NaOH溶液中：c(H+)= ， c(OH-)= ； c(H+)水= ， c(OH-)水= 。 【学生回答】 1.；；； 2.；；； 【解析】 1.是强酸，在溶液中完全电离，，时，，则，酸溶液中。 2.是强碱，在溶液中完全电离，，时，，则，碱溶液中。 【典例2】某温度下,纯水中c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1,则此时c(OH-)=_____________;该温度下,向水中滴入盐酸使c(H+)=5.0 mol·L-1,则溶液中c(OH-)=_____________。  【学生回答】； 【解析】纯水中，所以此时；该温度下，向水中滴入盐酸使，则。 设计意图 通过例题巩固学生对水溶液的酸碱性与pH关系的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。 第一节 水与水溶液 第1课时 水与水溶液 一、水的电离 1.水是极弱电解质，存在电离平衡 o o 2.水的离子积常数 o表达式： o影响因素：温度（温度越高，越大） o适用范围：纯水、酸、碱、盐稀溶液 3.外界条件对水电离平衡影响 o升温：右移，电离程度增大，、、增大 o加酸：左移，电离程度减小，增大，减小，不变 o加碱：左移，电离程度减小，减小，增大，不变 o加：右移，电离程度增大，减小，增大，不变 二、电解质在水中的存在形态 1.溶剂化作用 2.强、弱电解质 o强电解质 定义：稀水溶液中完全电离 包含物质：强酸、强碱、大部分盐 电离方程式：用“=” o弱电解质 定义：溶于水时部分电离 包含物质：弱酸、弱碱、水、极少数盐 电离方程式：用“” 三、水溶液的酸碱性与pH 1.溶液酸碱性与、关系 o，中性 o，酸性 o，碱性 2.用水电离平衡理论解释酸碱性 o加酸：抑制水的电离，，酸性 o加碱：抑制水的电离，，碱性 3.由水电离的或计算（） o中性溶液： o稀酸溶液：若酸电离出的，忽略水的电离 o稀碱溶液：若碱电离出的，忽略水的电离 1.能影响水的电离平衡，并使溶液中的的操作是(C) A.向水中投入一小块金属钠 B. 将水加热煮沸 C. 向水中通入气体 D. 向水中加食盐晶体 2.室温下某溶液中由水电离产生的，该溶液不可能是(B) A. B. C. D. 3.关于强、弱电解质的有关叙述错误的是(B) A.强电解质在稀的水溶液中完全电离成阴、阳离子 B.在溶液中，导电能力强的电解质是强电解质 C.对同一弱电解质来说，当溶液的温度和浓度不同时，其导电能力也不相同 D. 纯净的强电解质在液态时，有的导电，有的不导电 在本节课的教学中，通过实验导入引发学生对水的导电性及电离的思考，激发了学生的学习兴趣。在讲解水的电离、离子积常数、强弱电解质等概念时，结合具体例子和数据，让学生较好地理解了抽象的知识。但在教学过程中，发现部分学生对水的离子积常数的应用和外界条件对水电离平衡的影响理解存在困难，在后续教学中应加强这方面的练习和指导。同时，在实验演示环节，由于条件限制，未能让每个学生都充分观察到实验现象，在今后教学中可考虑采用多媒体视频等方式辅助教学，以提高教学效果。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$