電離平衡常數(shù) 教學(xué)設(shè)計

電離平衡常數(shù)教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)主題內(nèi)容本課例是依據(jù)高中化學(xué)人教版選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第一節(jié)電離平衡中的第三部分內(nèi)容[1]為藍本進行教學(xué)設(shè)計的?！叭蹼娊赓|(zhì)的電離”的課標(biāo)要求如下圖所示：內(nèi)容要求內(nèi)容要求教學(xué)策略學(xué)業(yè)要求A、認(rèn)識電解質(zhì)在水溶液中存在電離平衡，了解電離平衡常數(shù)的含義。通過對電離平衡等存在的證明及平衡移動的分析，形成并發(fā)展學(xué)生的微粒觀、平衡觀和守恒觀；關(guān)注水溶液體系的特點，結(jié)合實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等證據(jù)素材，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)識水溶液中離子反應(yīng)與平衡的基本思路。通過讓學(xué)生畫微觀圖示、解釋宏觀現(xiàn)象等具體任務(wù)探察學(xué)生對水溶液體系認(rèn)識的障礙點，以進一步明確教學(xué)重點和難點。1.能用化學(xué)用語正確表示水溶液中的離子反應(yīng)與平衡，能通過實驗證明水溶液中存在的離子平衡，能舉例說明離子反應(yīng)與平衡在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.能從電離、離子反應(yīng)、化學(xué)平衡的角度分析溶液的性質(zhì)，如酸堿性、導(dǎo)電性等。二、教學(xué)思想與特點1、教學(xué)思想課標(biāo)對于此節(jié)的教學(xué)中，強調(diào)“結(jié)合實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等證據(jù)素材，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)識水溶液中離子反應(yīng)與平衡的基本思路”，電離平衡常數(shù)不但能靜態(tài)的反映出共軛酸堿對的性質(zhì)，而且在外界條件改變的過程中，能動態(tài)的顯示出水溶液中共軛酸堿對含量的適時變化情況，并通過溶液性質(zhì)的改變反映出來。電離平衡常數(shù)是微觀探究的有力工具，能幫助學(xué)生科學(xué)、辯證的認(rèn)識宏觀現(xiàn)象；一種酸制另一種酸的離子反應(yīng)能否發(fā)生，需要判斷反應(yīng)體系中共軛酸堿對的性質(zhì)，共軛酸堿對的性質(zhì)是可以通過弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)了解的，而這個反應(yīng)的進行程度，必須依靠由若干個電離平衡常數(shù)組合而成的化學(xué)平衡常數(shù)進行判斷，這是因為，化學(xué)反應(yīng)就是一個混合與動態(tài)過程，兩對共軛酸堿對的含量在時刻改變，含量變化的結(jié)果，是兩個電離平衡都會達到新的平衡，而這兩個相關(guān)平衡的新的平衡點的找尋，需要通過溶液中化學(xué)平衡常數(shù)，且這個化學(xué)平衡與兩個電離平衡是密切相關(guān)的；通過這個過程的分析，可以幫助學(xué)生建立全面的變化觀與平衡思想，而通過強酸制弱酸的具體反應(yīng)的分析，有必要將以前教學(xué)中絕對的“強酸→弱酸”的原則，改進為通過平衡常數(shù)進行合理的推測，養(yǎng)成學(xué)生利用溶液中的各種平衡常數(shù)綜合判斷的溶液中離子反應(yīng)發(fā)生可能性與限度的思維習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。通過對實驗數(shù)據(jù)與化學(xué)實驗得出的“似乎相矛盾的”結(jié)論，以醋酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)為抓手，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力與各種平衡的綜合運用能力。2、教學(xué)特點從上述課標(biāo)分析與人教版教材分析，我們可以發(fā)現(xiàn)“電離平衡常數(shù)”此節(jié)課教學(xué)中，有兩點特別必須注意的內(nèi)容，1）電離平衡常數(shù)不但是一個過程進行程度的定量判斷工具，也是弱電解質(zhì)分子與弱離子性質(zhì)相對含量的定量判斷工具，更是溶液中微粒存在形態(tài)的重要定量判斷工具；在本教學(xué)中，不但強調(diào)電離平衡常數(shù)的計算功能，更是將電離平衡常數(shù)作為學(xué)生溝通宏微認(rèn)知的一個重要橋梁。2）電離平衡常數(shù)不但可以判斷一個離子反應(yīng)是否可以發(fā)生，還可以判斷一個離子反應(yīng)的進行程度，強酸制弱酸這一“絕對定理”的背后，也必然會有一定的反應(yīng)限度，只不過，由于兩者的電離常數(shù)的不同，或揮發(fā)、沉淀等因素，造就了限度的不同。溶液中微粒狀態(tài)的改變的不是絕對的，全部的，而是有一定限度的。三、教學(xué)目標(biāo)1、建立電離平衡常數(shù)的大小與離子性質(zhì)、弱電解質(zhì)微觀存在狀態(tài)的聯(lián)系，并解決相關(guān)的實際問題；2、知道電離平衡常數(shù)的表達式與弱酸的分步電離原則；通過數(shù)據(jù)分析得出影響平衡常數(shù)的因素，以及其對電離平衡常數(shù)的影響程度；3、能通過三段式進行與電離平衡常數(shù)的相關(guān)計算；并以此定量推斷外界條件對平衡的影響。4、建立電離平衡常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)識水溶液中離子反應(yīng)與平衡的基本思路。四、教學(xué)流程本節(jié)課將以電離平衡常數(shù)為主線，利用電離平衡常數(shù)作為宏、微兩概念之間的紐帶，使學(xué)生對水溶液中弱電解質(zhì)的微觀存在狀態(tài)有一個合理、動態(tài)的認(rèn)識，并以醋酸制碳酸的反應(yīng)為例，利用電離平衡常與化學(xué)平衡常數(shù)討論離子反應(yīng)的可行性與反應(yīng)的限度。將整個學(xué)習(xí)過程分為3個階段：“利用平衡常數(shù)探究弱電解質(zhì)的微觀存在狀態(tài)”；“影響電離平衡的因素”；“離子反應(yīng)的限度”；按照下表的教學(xué)流程展開教學(xué)。教學(xué)環(huán)節(jié)教師教學(xué)行為學(xué)生學(xué)習(xí)活動設(shè)計意圖利用平衡常數(shù)探究弱電解質(zhì)的微觀存在狀態(tài)探究向醋酸溶液中逐滴滴入稀碳酸鈉溶液的實驗從“弱酸釋放H+的能力”和“弱酸根離子結(jié)合H+的能力”說明上述反應(yīng)可以發(fā)生的原因。如何定量的衡量“弱酸釋放H+的能力”呢？寫出醋酸與碳酸鈉分步反應(yīng)的化學(xué)方程式。分析此過程中質(zhì)子轉(zhuǎn)移的原因引導(dǎo)學(xué)生用酸根離子對質(zhì)子的吸引能力、強弱兩種酸釋放質(zhì)子的能力分析強酸制弱酸的原理。利用多元弱酸的酸根離子分步吸收質(zhì)子，為多元弱酸的分步電離的理解打下基礎(chǔ)。強化學(xué)生的微粒觀。引出電離平衡常數(shù)明確電離平衡常數(shù)的定義不同溶液導(dǎo)電性、酸堿性強弱等性質(zhì)差異可以通過電離平衡常數(shù)從微觀定性與定量的角度加以解釋。同時也可以更好的解釋電解質(zhì)分子與弱離子性質(zhì)的相關(guān)性引出電離平衡常數(shù)的表達式明確電離平衡常數(shù)表達式的寫法，平衡常數(shù)表達式也能反應(yīng)弱電解質(zhì)在溶液中微觀存在狀態(tài)展示酸性不同的弱酸的電離平衡常數(shù)。展示多元弱酸的分步電離平衡常數(shù)了解定量描述電解質(zhì)強弱的方法，了解分步電離的程度越來越弱。根據(jù)分步電離常數(shù)大小判斷溶液中微粒的數(shù)目多少通過計算明確起始濃度、平衡濃度、平衡轉(zhuǎn)化率、電離平衡常數(shù)的相互關(guān)系。利用三段式對弱電解質(zhì)的電離平衡進行計算。利用電離平衡常數(shù)定量認(rèn)識弱電解質(zhì)在水中的存在狀態(tài)影響電離平衡的因素影響平衡常數(shù)的因素展示不同強弱的弱酸的額電離平衡常數(shù)，并展示不同溫度下同種弱酸電離平衡常數(shù)的差異在對數(shù)據(jù)的觀察中發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：1）酸性強弱與電離常數(shù)的強弱是一致的；2）電離常數(shù)隨溫度的升高而增高，但在室溫下增大的幅度不大，這說明電離為放熱過程，且因為熱效應(yīng)不明顯，所以Ka的增幅不大。發(fā)展學(xué)生的數(shù)據(jù)分析與證據(jù)推理能力，利用所學(xué)的化學(xué)平衡的內(nèi)容解決電離平衡的問題，強化模型認(rèn)知能力外界條件對電離平衡的影響引導(dǎo)學(xué)生分析稀釋稀電解質(zhì)溶液對電離平衡的影響能否利用K與Q的相對大小分析出稀釋過程電離平衡的移動方向與各微粒濃度的變化情況。同時，利用微粒觀解釋“越稀越電離”的現(xiàn)象進一步利用電離平衡常數(shù)定量認(rèn)識在外界條件改變時，弱電解質(zhì)在水中的存在狀態(tài)發(fā)生了怎樣的改變。完善通過K與Q認(rèn)識平衡移動的認(rèn)知模型。離子反應(yīng)的限度討論CH3COOH+HCO3-=CH3COO-+H2CO3能否進行到底的問題從理論上證明一個反應(yīng)能否進行到底，必須求反應(yīng)的品格和那個常數(shù)，學(xué)生必須利用電離平衡常數(shù)組合出這個反應(yīng)的平衡常數(shù)。同時通過計算，得出此時的K=38，通過進一步計算發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)并不能徹底完成，引發(fā)學(xué)生用實驗探究計算結(jié)果的正確性。發(fā)現(xiàn)體系中的確不存在HCO3-，繼續(xù)引發(fā)認(rèn)知沖突，分析后，發(fā)現(xiàn)，碳酸極易分解，使得此反應(yīng)可以進行完全通過電離平衡常數(shù)只能知道反應(yīng)能否發(fā)生，在反應(yīng)過程中，多個平衡同時在發(fā)生移動，反應(yīng)物與生成物的量一直在變化中，必須將數(shù)個電離平衡聯(lián)系起來，組成新的化學(xué)平衡常數(shù)，才能對這個反應(yīng)能否進行測地進行判斷，此過程，能很好的培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。同時，在計算后發(fā)現(xiàn)此反應(yīng)并不能進行到底，會促使學(xué)生重新審視整個推理過程，發(fā)現(xiàn)題目的“陷阱”所在，也進一步強化了學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。五、教學(xué)過程【環(huán)節(jié)一】利用平衡常數(shù)探究弱電解質(zhì)的微觀存在狀態(tài)[師生討論]1、寫出向醋酸溶液中逐滴滴入碳酸鈉溶液所發(fā)生的化學(xué)方程式與離子方程式。2、從“弱酸釋放H+的能力”和“弱酸根離子結(jié)合H+的能力”說明上述反應(yīng)可以發(fā)生的原因。3、如何定量的衡量“弱酸釋放H+的能力”呢？[學(xué)生結(jié)論][教師展示]四、電離平衡常數(shù)1、定義在一定溫度下，當(dāng)弱電解質(zhì)在溶液中達到電離平衡時，溶液中各種離子濃度的乘積，跟溶液中未電離的分子濃度之比是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為電離平衡常數(shù)。2、平衡常數(shù)表達式[學(xué)生討論](1)CH3COOH的電離常數(shù)：Ka=c(2)NH3·H2O的電離常數(shù)：Ka=c(3)H2CO3的電離常數(shù)：Ka1=電離平衡常數(shù)清晰的表述了弱電解質(zhì)的分子與離子共存的狀態(tài)。[教師展示]3、平衡常數(shù)（K）的含義[學(xué)生討論]思考：觀察下列數(shù)據(jù)，說出你對電離平衡常數(shù)含義的看法Ka(HCN)=6.2×10-10mol·L-1Ka(CH3COOH)=1.7×10-5mol·L-1Ka1(H2CO3)=4.5×10-7mol·L-1[學(xué)生結(jié)論](1)一定溫度下，Ka或Kb越大，對應(yīng)弱電解質(zhì)越易電離，電離程度。如25℃時，Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)，則H2CO3的酸性比CH3COOH的酸性。

[教師提問]碳酸的二級電離不是也能產(chǎn)生H+，為何在酸性強弱比較中，不考慮二級電離？[學(xué)生討論]思考：觀察下列數(shù)據(jù)，說出你對電離平衡常數(shù)含義的看法H2CO3HCO3-+H+Ka1=4.5×10-7mol·L-1HCO3-CO32-+H+Ka2=4.7×10-11mol·L-1[學(xué)生結(jié)論](2)多元弱酸的各級電離常數(shù)逐級；(3)對于各級電離常數(shù)相差很大的多元弱酸（Ka1>>Ka2），計算多元弱酸中的c(H+)，或比較多元弱酸的相對強弱時，通常只考慮電離。[學(xué)生討論]請判斷下列三者的濃度大?。篶(H2CO3)、c(HCO3-)、c(CO32-)，并說出你的理由[學(xué)生結(jié)論]c(H2CO3)>c(HCO3-)>c(CO32-)【環(huán)節(jié)二】影響電離平衡的因素1、影響電離平衡常數(shù)的因素[學(xué)生討論]思考：分析表格數(shù)據(jù)，得出結(jié)論不同溫度下醋酸的電離常數(shù)25℃時,幾種弱酸的電離常數(shù)[學(xué)生結(jié)論]①相同溫度下，不同弱電解質(zhì)的電離常數(shù)不同，即影響電離常數(shù)大小的主要因素是弱電解質(zhì)本身的性質(zhì)。②弱電解質(zhì)的電離常數(shù)受溫度的影響，升高溫度，電離平衡常數(shù)增大。③電離過程為△H>0的吸熱反應(yīng)。④在溫度變化不大的情況下，因為電離過程的熱效應(yīng)較小，電離常數(shù)變化的幅度不大。升高溫度，電離常數(shù)K值增大，電離程度加大電解質(zhì)越弱，越難電離，電離常數(shù)K越小升高溫度，電離常數(shù)K值增大，電離程度加大電解質(zhì)越弱，越難電離，電離常數(shù)K越小內(nèi)因：外因：由物質(zhì)本性決定同一弱電解質(zhì)溶液，電離常數(shù)K只受溫度影響在使用電離平衡常數(shù)時應(yīng)指明溫度電離常數(shù)與弱電解質(zhì)的濃度無關(guān)，同一溫度下，不論弱電解質(zhì)的濃度如何變化，電離常數(shù)是不會改變的溫度濃度2、外界條件對電離平衡的影響[學(xué)生討論]改變條件平衡移動方向c(H+)c(Ac-)c(HAc)電離程度導(dǎo)電能力將稀醋酸稀釋到原來濃度的1/2請從Ka與Qc的關(guān)系解釋上述表格的內(nèi)容[學(xué)生討論]請離子重新結(jié)合成分子的難易程度解釋“越稀越電離”[學(xué)生結(jié)論]溶液越稀，離子相互碰撞結(jié)合成分子的機會越小，弱電解質(zhì)的電離程度就越大，稀釋促進弱電解質(zhì)的電離。[學(xué)生討論]6、電離平衡的計算在某溫度時，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為0.2mol·L?1的氨水中，達到電離平衡時，已電離的NH3·H2O為1.7×10?3mol·L?1，試計算該溫度下NH3·H2O的電離常數(shù)（Kb）[學(xué)生討論]思考：醋酸與碳酸氫鈉能反應(yīng)完全嗎？【環(huán)節(jié)三】離子反應(yīng)的限度[學(xué)生討論]思考：醋酸與碳酸氫鈉能反應(yīng)完全嗎？CH3COOH+HCO3-=CH3COO-+H2C