3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第1课时（教学设计）化学沪科版选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦水的电离、离子积常数及外界条件对电离平衡的影响，课堂导入从生活中水溶液实例切入，结合纯水导电性实验现象，通过问题链引导学生衔接弱电解质电离知识，搭建学习支架。 资料以实验探究（如纯水导电性、温度对Kw影响）与数据推理为特色，培养科学思维与探究能力，例如通过电导率仪偏转现象推理水的微弱电离，用不同温度Kw数据建模平衡移动规律，助力学生构建微观认知，也为教师提供结构化教学方案。

3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第1课时 水的电离和溶液的酸碱性 一、知识目标 1.通过水的导电性实验和pH测定实验，理解水是极弱的电解质，能发生微弱电离，掌握水的电离方程式。 2.理解水的离子积常数的概念、表达式及影响因素，明确不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 3.运用平衡移动原理分析外界条件（温度、酸、碱等）对水的电离平衡的影响，掌握溶液中和的变化规律。 4.学会运用水的离子积常数进行相关计算，掌握溶液中水 电离出的或的计算方法。 二、素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观的水的导电性、pH测定实验现象，探析微观层面水的电离过程、离子浓度变化，理解水的电离平衡。 2.证据推理与模型认知：通过不同温度下水的离子积常数等数据，推理出温度对水的电离平衡的影响规律，建立水的电离平衡模型。 3.科学探究与创新意识：设计并完成影响水电离平衡因素的实验探究，培养科学探究能力和创新思维。 一、教学重点 水的电离、水的离子积常数、外界条件对水的电离平衡的影响。 二、教学难点 水的离子积常数的应用、溶液中水电离出的或的计算。 本节教学内容出自沪教版2020选择性必修1第3章《水溶液中的离子反应与平衡》的3.1《水的电离和溶液的酸碱性》课时1《水的电离和溶液的酸碱性》。水的电离是学习水溶液中离子反应与平衡的基础，在整个化学知识体系中起着承上启下的重要作用。它不仅是对弱电解质电离平衡知识的深化，也为后续学习盐类水解、沉淀溶解平衡等内容奠定基础。 教材首先通过水的导电性实验和pH测定实验，引导学生认识水是极弱的电解质，能发生微弱电离，进而引出了水的电离方程式。接着，介绍了水的离子积常数(KW)的概念、表达式及影响因素，并强调其不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。然后，运用平衡移动原理分析外界条件（温度、酸、碱等）对水的电离平衡的影响，以及溶液中(或)的变化规律。最后，通过典型范例和练习题，让学生学会运用水的离子积常数进行相关计算，掌握溶液中水 电离出的(或)的计算方法。 教学对象为高二学生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验技能，在之前的学习中，学生已经掌握了电解质、电离平衡等相关概念，这为本节课的学习奠定了一定的基础。然而，水的电离是一个较为抽象的概念，学生理解起来可能会存在一定的困难。 在思维能力方面，高中生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、具体的实验现象比较感兴趣，但对于抽象的理论知识理解能力还有待提高。因此，在教学过程中，需要通过实验、图表等直观手段，帮助学生理解水的电离过程和离子积常数的概念。 在学习习惯方面，高中生已经具备了一定的自主学习能力，但在学习过程中可能会存在一定的依赖性。因此，在教学过程中，需要引导学生积极主动地参与课堂讨论和实验探究，培养他们的自主学习能力和创新思维能力。同时，由于学生之间的学习能力和水平存在一定的差异，在教学过程中需要关注学生的个体差异，采用分层教学的方法，满足不同学生的学习需求。 教学环节一 课堂导入 【展示生活场景】同学们，在日常生活中，我们经常会接触到各种各样的水溶液，像喝的饮料、用的清洁剂等。大家有没有想过，在这些水溶液里，酸、碱和盐全部或部分是以离子形式存在的，那作为溶剂的水，它是以怎样的形式存在呢？是全部以分子形式，还是部分以离子形式存在呢？大家可以先在心里思考一下。 【回顾化学实验】接下来，老师给大家展示一个之前做过的实验。在化学实验室中，我们做过酸、碱、盐在水溶液中的导电性实验，发现酸、碱、盐的水溶液能够导电，这说明它们在水溶液中发生了电离，产生了自由移动的离子。那水呢？水是否也能导电呢？其实科学家们做过精确的电导性实验，实验中电导率仪指针发生了偏转，但灯泡却未亮。这一奇特的现象说明了什么呢？ 【提出问题引导思考】从这个实验现象我们可以推测，纯水大部分是以(H_2O)分子的形式存在，但其中也存在着极少量的离子，也就是说纯水能发生微弱的电离。那水究竟是怎么电离的呢？电离后产生的离子浓度又有什么特点呢？带着这些问题，让我们一起走进今天的学习——水的电离。 【设计意图】 1.联系生活实际：通过列举生活中常见的水溶液，如饮料、清洁剂等，让学生感受到化学知识与生活息息相关，从而激发学生对本节课内容的兴趣，提高他们的课堂参与度。 2.回顾实验引发好奇：回顾酸、碱、盐在水溶液中的导电性实验，再引出纯水的导电性实验，实验中电导率仪指针偏转但灯泡未亮的奇特现象会引发学生的好奇心和求知欲，使他们更渴望了解水的电离情况。 3.提出问题导入新课：通过一系列问题的引导，如“水是以怎样的形式存在”“水是怎么电离的”等，自然地过渡到本节课的主题——水的电离，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学任务一 水的电离 活动一 水的电离的引入与定性分析 【情景引入】在水溶液中，酸、碱和盐全部或部分以离子形式存在，例如 、。那么，其中的溶剂——水是全部以分子形式存在，还是部分以离子形式存在呢？ 【师生活动】 教师：介绍水的导电性实验，展示电导率仪指针偏转但灯泡未亮的现象。引导学生思考该现象说明了什么。 设计意图：通过实验现象引发学生兴趣和思考，为得出水的电离结论做铺垫。 学生：观察实验现象，思考并回答水可能能发生微弱的电离。 教师：讲解利用精密试纸测定常温下纯水的方法，让学生了解试纸使用步骤（将试纸放在玻璃片上，用干燥、洁净的玻璃棒蘸待测液点在试纸上，然后与标准比色卡进行对照，读出所测溶液的），并给出实验测定结果。进一步引导学生根据计算和，并计算水的物质的量以及总的水分子与已电离的水分子之间的比例。 设计意图：让学生通过实验测定和数据计算，更直观地认识到水的微弱电离。 学生：学习试纸使用方法，根据得出，计算水的物质的量，认识到水大部分以分子形式存在，只有极少量电离。 教师：展示水分子电离过程示意图，引导学生写出水的电离方程式，并说明可简写为。 设计意图：帮助学生从微观角度理解水的电离过程，掌握水的电离方程式。 学生：观察示意图，写出水的电离方程式。 【对应训练1】下列关于水的电离的说法正确的是（ ） A. 水是强电解质 B. 水的电离方程式为 C. 水的电离是一个可逆过程 D. 纯水中不存在和 【答案】C 【解析】水是极弱的电解质，A错误；水的电离是可逆过程，电离方程式应用可逆号，B错误；水的电离是可逆的，C正确；纯水中存在和，只是浓度很小，D错误。 【对应训练2】时，纯水中水电离出的为（ ） A. B. C. D. 无法确定 【答案】A 【解析】时，纯水的，，而纯水中和都来自水的电离，所以水电离出的为，A正确。 活动二 水的离子积常数 【情景引入】教师提出问题：当水的电离达到平衡时，电离产物和浓度之间有什么关系呢？ 【师生活动】 教师：给出水的离子积常数的定义和表达式，强调是一个常数，无单位，且不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 设计意图：让学生明确水的离子积常数的概念和适用范围。 学生：理解的定义和表达式，思考其适用范围的原因。 教师：提出问题“表达式中、一定是水电离出来的吗？”引导学生分析盐酸等溶液中和的来源。 设计意图：加深学生对中离子浓度含义的理解。 学生：思考并回答不一定，如盐酸中包括和电离产生的，而全部来自水的电离。 【对应训练1】时，某溶液中，则该溶液中为（ ） A. B. C. D. 无法确定 【答案】B 【解析】时，，根据，可得，B正确。 【对应训练2】下列关于水的离子积常数的说法正确的是（ ） A. 水的离子积常数只与温度有关 B. 水的离子积常数随溶液中的增大而增大 C. 水的离子积常数随溶液中的增大而增大 D. 水的离子积常数在任何条件下都不变 【答案】A 【解析】水的离子积常数只与温度有关，温度升高，增大，与溶液中、的变化无关，A正确，B、C、D错误。 活动三 外界条件对水的电离平衡的影响 【情景引入】教师展示不同温度下水的离子积常数的数据表，提出问题：观察这些数据，你能得到什么规律呢？ 【师生活动】 教师：引导学生观察不同温度下水的离子积常数数据，分析温度对的影响。 设计意图：培养学生分析数据、总结规律的能力。 学生：观察数据，得出随着温度的升高，水的离子积常数增大的结论。 教师：根据时水的电离平衡，提出问题：酸性溶液中是否存在？碱性溶液中是否存在？溶液中和的变化趋势如何？引导学生运用平衡移动原理进行分析。 设计意图：让学生运用所学知识分析问题，加深对水的电离平衡的理解。 学生：思考并回答酸性溶液中存在，碱性溶液中存在，根据平衡移动原理分析和的变化趋势。 教师：介绍水的电离实验探究方案，包括改变（加入固体）、改变（通入气体）、改变温度（升高温度、降低温度），并让学生预测实验现象和结论。 设计意图：培养学生的实验设计和预测能力。 学生：思考并预测实验现象和结论。 教师：展示加入固体实验的现象和数据，引导学生分析微粒的来源及种类、微粒间的相互作用，得出向水中加入碱，增大，水电离平衡逆向移动的结论。 设计意图：通过实验数据让学生更直观地理解外界条件对水的电离平衡的影响。 学生：分析实验数据，理解加入碱对水的电离平衡的影响。 教师：展示不同浓度溶液中的浓度与浓度数据，引导学生分析得出时，稀溶液中为常数。 设计意图：进一步验证水的离子积常数的适用性。 学生：分析数据，得出相应结论。 【对应训练1】向纯水中加入少量下列物质，能使水的电离平衡向右移动的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】和会抑制水的电离，使水的电离平衡向左移动，A、B错误；对水的电离平衡无影响，C错误；中会水解，促进水的电离，使水的电离平衡向右移动，D正确。 【对应训练2】时，某溶液中由水电离出的，则该溶液的可能为（ ） A. 2 B. 7 C. 12 D. 无法确定 【答案】AC 【解析】水电离出的，说明水的电离受到抑制，可能是酸溶液也可能是碱溶液。若为酸溶液，溶液中，则，；若为碱溶液，溶液中，，A、C正确。 3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第1课时 水的电离和溶液的酸碱性 一、水的电离 1.实验证明 o导电性实验 opH测定实验 2.电离方程式：H₂O ⇌ H⁺＋OH⁻ 二、水的离子积常数 3.表达式：KW ＝[H⁺]·[OH⁻] 4.影响因素：温度（温度升高，KW增大） 5.适用范围：纯水、稀的电解质水溶液 三、外界条件对水的电离平衡的影响 6.温度 o升高温度，平衡正向移动 o降低温度，平衡逆向移动 7.酸或碱 o加酸，平衡逆向移动 o加碱，平衡逆向移动 ## 四、溶液的酸碱性 8.判断依据：[H⁺]和[OH⁻]相对大小 o[H⁺]＞[OH⁻]，酸性 o[H⁺]＝[OH⁻]，中性 o[H⁺]＜[OH⁻]，碱性 9.与pH关系（25°C） o[H⁺]>1×10⁻⁷mol/L，酸性 o[H⁺]=1×10⁻⁷mol/L，中性 o[H⁺]<1×10⁻⁷mol/L，碱性 1.下列说法正确的是() A．水的电离方程式：H₂O = H⁺＋OH⁻ B．升高温度，水的电离程度增大 C．在NaOH溶液中没有H⁺ D．在HCl溶液中没有OH⁻ 【答案】B 【解析】水是极弱的电解质，其电离是可逆过程，电离方程式应为H₂O ⇌ H⁺＋OH⁻，A选项错误；水的电离是吸热过程，升高温度，平衡正向移动，水的电离程度增大，B选项正确；任何水溶液中都存在水的电离平衡，所以在NaOH溶液中存在H⁺，在HCl溶液中存在OH⁻，C、D选项错误。 2.下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是() A．因为水的离子积常数的表达式是Kw ＝[H⁺]·[OH⁻]，所以K_w随溶液中[H⁺]和[OH⁻]的变化而变化 B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K_电离是同一个物理量 C．水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化 D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K_电离是两个没有任何关系的物理量 【答案】C 【解析】水的离子积常数Kw只与温度有关，不随溶液中[H⁺]和[OH⁻]的变化而变化，A选项错误；水的离子积常数Kw是水的电离平衡常数K_电离乘以水的浓度得到的，二者不是同一个物理量，但有关系，B、D选项错误；温度改变，水的电离平衡移动，Kw会发生变化，它是温度的函数，C选项正确。 3.下列操作能使水的电离平衡发生移动，且[H⁺]＞[OH⁻]的是() 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CO₂气体 D．向水中加食盐晶体 【答案】C 【解析】向水中投入金属钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，溶液中[OH⁻]增大，水的电离平衡逆向移动，[H⁺]＜[OH⁻]，溶液呈碱性，A选项错误；将水加热煮沸，水的电离平衡正向移动，但[H⁺]＝[OH⁻]，溶液呈中性，B选项错误；向水中通入CO₂气体，CO₂与水反应生成碳酸，溶液中[H⁺]增大，水的电离平衡逆向移动，且[H⁺]＞[OH⁻]，溶液呈酸性，C选项正确；向水中加食盐晶体，食盐不影响水的电离平衡，溶液仍呈中性，[H⁺]＝[OH⁻]，D选项错误。 4.一定温度下，水溶液中H⁺和OH⁻的浓度变化曲线如图，下列说法正确的是() A．该温度下，a点溶液呈碱性 B．该温度下，0.01mol·L⁻¹NaOH溶液中[H⁺]＝1.0×10⁻¹²mol·L⁻¹ C．该温度下，加入NaOH可能引起由d向b的变化 D．b点时，升高温度，可能引起由b向c的变化 【答案】A 【解析】由图可知，该温度下曲线上的点满足[H⁺]·[OH⁻] = Kw（常数），a点[H⁺]＜[OH⁻]，溶液呈碱性，A选项正确；由于不知道该温度下的Kw值，无法计算0.01mol·L⁻¹NaOH溶液中[H⁺]，B选项错误；加入NaOH，溶液中[OH⁻]增大，[H⁺]减小，而d点到b点[H⁺]和[OH⁻]都增大，C选项错误；升高温度，水的电离平衡正向移动，[H⁺]和[OH⁻]都增大，b点升高温度应向曲线右上方移动，而不是向c点移动，D选项错误。 5.如图表示水中[H⁺]和[OH⁻]的关系，下列判断错误的是() A．两条曲线间任意点均有[H⁺]·[OH⁻]＝Kw B．M区域内(不包括边界)任意点均有[H⁺]<[OH⁻] C．图中T₁ < T₂ D．XZ线上任意点的[H⁺]都相等 【答案】D 【解析】水的离子积常数Kw = [H⁺]·[OH⁻]，两条曲线间任意点都在该温度对应的水的电离平衡体系中，所以均有[H⁺]·[OH⁻]＝Kw，A选项正确；M区域在曲线下方，[H⁺]<[OH⁻]，溶液呈碱性，B选项正确；水的电离是吸热过程，温度升高，Kw增大，由图可知T₂对应的Kw大，所以T₁ < T₂，C选项正确；XZ线是不同温度下的中性线，[H⁺] = [OH⁻]，但不同温度下Kw不同，所以[H⁺]不相等，D选项错误。 在本节课的教学中，通过实验探究和理论分析相结合的方式，引导学生理解水的电离、水的离子积常数以及外界条件对水的电离平衡的影响，取得了一定的教学效果。实验部分能激发学生的学习兴趣，帮助他们直观地认识水的电离。但在教学过程中，也发现了一些问题。对于水的离子积常数的概念和应用，部分学生理解起来有困难，尤其是涉及到不同条件下[H⁺]和[OH⁻]的计算。在今后的教学中，应加强对这部分内容的讲解和练习，多举一些实例帮助学生理解。同时，要更加关注学生的反馈，及时调整教学方法和进度，以提高教学质量。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $