第一单元 弱电解质的电离平衡 第2课时（教学设计） 化学苏教版2019选择性必修1

第一单元 弱电解质的电离平衡 第2课时 水的电离平衡 一、知识目标 1.理解水的自电离过程，能够准确书写水的自电离方程式。 2.掌握水的离子积（Kw)的表达式，明确其含义。 3.知晓离子积(Kw)随温度变化的规律。 4.能够运用(Kw)的表达式，根据已知条件计算不同温度下溶液中的c(H+)和c(OH-)，包括纯水中以及其他溶液中的相关离子浓度。 5.明确纯水中c(H+)=c(OH-)这一重要特征，理解其微观本质是水分子电离出的氢离子和氢氧根离子数量相等。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上掌握水的电离方程式及离子积表达式，能依据表达式分析不同条件下溶液中c(H+)和c(OH-)的关系；从微观层面理解水分子电离的过程，建立“纯水中c(H+)=c(OH-)” 的微观模型，明确水分子电离时氢氧键断裂与离子形成的微观机制。 2.变化观念与平衡思想：认识水的电离是一个动态平衡过程，理解离子积(Kw)随温度变化的规律，能从平衡移动的角度分析温度对水的电离平衡的影响，树立 “变化是有条件的、平衡是相对的” 辩证思维，体会化学变化中蕴含的平衡思想。 3.证据推理与模型认知：通过对不同温度下的实验数据进行分析、归纳，推理出(Kw)的特性，如在一定温度下(Kw)为定值，且不随溶液中c(H+)和c(OH-)的变化而改变；运用建立的微观模型和(Kw)表达式，能准确计算不同温度下溶液中的c(H+)和c(OH-)，提升基于证据进行推理和运用模型解决问题的能力。 4.科学态度与社会责任：认识到水的电离对维持生命活动的重要性，理解生物体中溶液的酸碱性平衡与水的电离密切相关，培养关注化学与生命现象联系的意识；在探究水的电离规律的过程中，养成严谨求实的科学态度，体会化学知识在解释自然现象和解决实际问题中的价值，增强社会责任感。 一、教学重点： 水的离子积常数及其应用 二、教学难点： 理解温度通过改变Kw影响溶液酸碱性 本节教学内容源于苏教版（2019 年版）高中化学选择性必修一专题3《水溶液中的离子反应》第一单元《弱电解质的电离平衡》第二课时《水的电离平衡 》。这一内容是在学生学习了化学平衡、弱电解质的电离等知识基础上展开的。它是化学平衡理论在水溶液体系中的具体应用，起着承上启下的关键作用。一方面，深化学生对弱电解质电离平衡的理解，让学生认识到水作为一种极弱电解质，也存在着电离平衡；另一方面，为后续学习溶液的酸碱性、盐类水解、沉淀溶解平衡等知识奠定了坚实基础，因为这些内容都与水的电离平衡密切相关。在整个高中化学知识体系中，水的电离平衡处于核心位置，是理解水溶液中离子反应和离子平衡的重要基石。 学生在学习 “水的电离平衡” 之前，已经掌握了化学平衡的相关知识，包括平衡的建立、特征以及影响平衡移动的因素（温度、浓度等），这为理解水的电离平衡奠定了理论基础。同时，学生也学习了弱电解质的电离概念，知道弱电解质在水溶液中存在电离平衡，能够从电离的角度认识一些常见的弱电解质。​ 高中生的抽象思维能力和逻辑推理能力有了一定的发展，但对于微观粒子的运动和相互作用的认识仍然存在一定的局限性。水的电离过程涉及到水分子的微观电离行为，学生难以直接观察到，需要通过抽象思维来理解，这会增加学习的难度。学生在学习过程中，容易将新知识与已有知识建立联系，但也可能存在知识迁移的困难。例如，在理解水的离子积常数时，可能会受到化学平衡常数的影响，但又难以区分两者在适用范围等方面的差异。同时，学生对于“平衡”的理解还不够深入，容易认为平衡是静止的，而忽略其动态性。 教学环节一 新课导入 【提问】同学们，我们每天都离不开水，水是一种常见的物质，那么水是不是电解质呢？它能导电吗？ 【回答】水是一种弱电解质，能导电。 【实验演示】用 pH 计测量蒸馏水的 pH 值，观察到蒸馏水的 pH 值接近 7。同时，将蒸馏水倒入烧杯中，连接电路，发现小灯泡不亮。 【引导】蒸馏水的 pH 值接近 7，说明水中存在少量的氢离子和氢氧根离子，而小灯泡不亮，说明其导电能力很弱。这是为什么呢？今天我们就来学习水的电离平衡，揭开其中的奥秘。 教学环节二 水的电离平衡实验探究与概念建构 活动1：建立水的电离模型 【讲解】水是一种极弱的电解质，它能够微弱地电离出氢离子和氢氧根离子。 【展示】水分子相互作用并发生电离的过程示意图，让学生直观地看到水分子电离出H+和OH-的过程。 【学生活动】尝试简写水的电离方程式H2O H＋＋OH- 活动2：推导水的离子积表达式 【展示】展示不同温度下纯水的c(H⁺)测量数据 温度(℃) c(H⁺)/mol·L⁻¹ c(OH⁻)/mol·L⁻¹ Kw 0 3.38×10⁻⁸ 3.38×10⁻⁸ 1.14×10⁻¹⁵ 25 1.00×10⁻⁷ 1.00×10⁻⁷ 1.00×10⁻¹⁴ 50 3.05×10⁻⁷ 3.05×10⁻⁷ 9.31×10⁻¹⁴ 【提问】问题1：纯水中c(H⁺)与c(OH⁻)有何关系？ 问题2：Kw的表达式如何推导？ 【回答】问题1：从表格中看，纯水中C(H⁺) = C(OH⁻)。 【引导】根据化学平衡原理，水的电离平衡也存在平衡常数K。那K的表达式是什么？ 【回答】 【讲解】在一定温度下，纯水和稀溶液中c (H2O)可视为一定值，我们把水的电离平衡常数称为水的离子积常数，用Kw表示，简称水的离子积。 【回答】Kw ＝c (H＋) · c (OH－) 【讲解】实验测得， 在25 ℃时，Kw为1.0 ×10－14。水的离子积不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 活动3：讨论Kw随温度变化的规律 【引导】观察数据，讨论Kw随温度变化的规律。 【讲解】H ＋和 OH －之间发生中和反应，伴随着放热。由此可知，水的电离过程是吸热的。根据化学平衡移动原理，升高温度会促使水的电离平衡向电离的方向移动，水的离子积常数也随之增大。 【总结】升高温度会促使电离平衡向电离的方向移动，Kw随温度的升高而增大。 活动4：不同温度下c(H+)或c(OH-)的计算 【题目1】已知在25 ℃时，Kw＝1.0×10－14；100 ℃时，Kw＝5.6×10－13 。 若在100 ℃时某溶液的c (H＋) ＝1.0×10－7mol·L－1，则该溶液呈酸性、中性还是碱性？请说明判断的依据。 【思考】学生独立思考，根据所学的 Kw表达式Kw=c (H+)×c(OH-)，结合 100℃时的 Kw 数值，计算该溶液中 c (OH-) 的浓度。 c (OH-) =Kw/c (H+)=5.6×10-13/1.0×10-7=5.6×10-6 mol・L-1，并阐述判断结果及依据。​ 【讲解】在 100℃时，该溶液中 c(OH-)=5.6×10-6 mol・L-1，由于 c (OH-)＞c (H+)，所以溶液呈碱性。 【强调】判断溶液酸碱性的根本依据是 c (H+)和 c(OH-)的相对大小，而不是单纯看 c (H+)是否等于 1.0×10-7mol・L-1，因为 Kw 随温度变化，不同温度下中性溶液的 c (H+)和数值也会变化。 1.核心要点 （1）电离的微观本质：水是极弱电解质，存在电离平衡H2O H＋＋OH-，电离过程吸热，断裂氢氧键需要吸收能量。 （2）离子积常数（Kw）表达式：Kw ＝c (H＋) · c (OH－)，仅与温度有关，与溶液酸碱性无关。升温促进电离，Kw增大，降温则Kw减小。适用于任何稀水溶液（纯水、酸、碱、盐溶液），但浓溶液（如浓盐酸）中Kw不适用。 2.影响电离平衡的因素 （1）温度：升温→平衡正向移动（电离程度增大）；降温→平衡逆向移动（电离程度减小）。 （2）外加物质： 酸或碱：加入酸（如 HCl）增大c(H+)，加入碱（如 NaOH）增大c(OH-)，均使平衡逆向移动，抑制水的电离。 可水解的盐：如Na2CO3（结合H+)）、NH4Cl（结合OH-），均使平衡正向移动，促进水的电离。 活泼金属：如 Na 与H+反应生成H2，降低c(H+)，平衡正向移动，促进水的电离。 无关因素：加水稀释（纯水中）或加入不影响H+、OH-的物质（如 NaCl），平衡不移动，电离程度不变（但离子浓度降低）。 3. 水电离出的c(H+)或c(OH-)计算， 纯水中：c 水(H+)=c 水(OH-)=√Kw。​ 酸溶液中：c 水(H+)=c 水 (OH-)=c 溶液(OH-)=Kw/c 溶液(H+)（酸电离的 H⁺抑制水的电离）。​ 碱溶液中：c 水(H+)=c 水 (OH-)=c 溶液(H+)=Kw/c 溶液 (OH-)（碱电离的 OH⁻抑制水的电离）。​ 盐溶液中（如 NH4Cl）：c 水(H+)=c 溶液(H+)，c 水 (OH-)=c 溶液 (OH-)+c (NH3・H2O)（水解促进水的电离）。 4.易错点 混淆“溶液中c(H+)”与“水电离出的c(H+)”：酸溶液中前者远大于后者，碱溶液中后者远小于前者。 误认为 pH=7的溶液一定中性：仅 25℃时成立，温度变化后中性溶液pH会改变。 忽略Kw的温度依赖性：计算不同温度下的离子浓度时，必须使用对应温度的Kw值，不可直接套用 25℃的数据。 第2课时 水的电离平衡 1.水的电离平衡H2O H＋＋OH-。 2.水的离子积Kw ＝c (H＋) · c (OH－)， 在25 ℃时，K w为1.0 ×10－14。 3.升高温度会促使电离平衡向电离的方向移动，Kw随温度的升高而增大。 4.不同温度下c(H+)或c(OH-)的计算。 1. 25℃时，纯水中的c(H+)为______mol・L-¹，c(OH-)为______mol・L-¹，Kw为______。若将温度升高到 100℃，Kw变为 5.6×10-13，则此时纯水中的c(H+)约为______mol・L-¹（保留两位有效数字）。 2.下列关于水的离子积常数Kw的说法中，正确的是（ ） A. 水的离子积常数只与溶液的酸碱性有关 B. 25℃时，无论是纯水还是稀溶液中，Kw都等于 1.0×10-14 C. 升高温度，水的离子积常数减小 D. 在酸性溶液中，Kw的值会小于 1.0×10-14 3. 100℃时，某溶液中 c (OH-)=1.0×10-6 mol・L-1，则该溶液中 c (H+) 为______mol・L-1，该溶液呈______（填 “酸性”“中性” 或 “碱性”）。 4. 25℃时，某盐酸溶液中 c(H+)=0.01mol・L-1，则该溶液中由水电离出的 c (H⁺) 为______mol・L-1¹，由水电离出的 c (OH-)为______mol・L-1。 5. 25℃时，某氢氧化钠溶液的 pH=12，则该溶液中 c(OH-)为______mol・L-1，由水电离出的 c (OH-)为______mol・L-1。 1.注重知识衔接与情境导入，既回顾了电解质概念，又激发了学生的探究兴趣，实现了新旧知识的平滑过渡。同时强化实验与数据的支撑作用：在推导水的离子积表达式时，展示不同温度下纯水的离子浓度数据，引导学生通过分析数据自主发现纯水中氢离子和氢氧根离子浓度的计算规律。 2.微观模型的构建不够深入：虽然展示了水分子电离的示意图，但学生对 “水的自电离是动态平衡” 的理解仍停留在表面。部分学生在解释 “温度升高KW增大”时，仅能复述结论，无法从微观角度分析“升温使水分子能量升高，氢氧键更易断裂”的过程，说明微观粒子运动与平衡的联系未完全建立。​ 3.学生自主探究的深度不足：在讨论KW随温度变化的规律”时，虽引导学生观察数据，但由于时间限制，未让学生自主设计验证实验（如测量不同温度下纯水的 pH），导致学生对“水的电离吸热”这一结论的感性认识不足，探究能力的培养稍显薄弱。​ 4.改进：丰富微观可视化手段，利用动画模拟水分子电离的动态过程，展示升温时分子运动加剧、电离速率加快的场景，将抽象的平衡移动转化为直观的粒子行为，帮助学生建立微观与宏观的联系。​ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$