高中化学“溶液中的离子平衡”教学研究

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1、高中化学“溶液中的离子平衡”教学研究 支瑶（ 北京市海淀教师进修学校 ） 一、该主题学科知识的深层次理解 高中化学课程标准对化学 4 化学反应原理主题 3 的内容标准如下： 主题 3 溶液中的离子平衡 内容标准 1 能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，了解酸碱电离理论。 2 知道水的离子积常数，能进行溶液 pH 的简单计算。 3 初步掌握测定溶液 pH 的方法，知道溶液 pH 的调控在工农业生产和科学研究中的重要应用。 4 认识盐类水解的原理，归纳影响盐类水解程度的主要因素，能举例说明盐类水解在生产、生活中的应用。 5 能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀转化的本质。 1.1 本主题知识结构有哪些知识

2、？ 1.1 本主题的知识结构从知识结构到认识思路 1.3 本主题学科知识在生产生活实际中的应用 生活中的应用： 自来水的净化，食品的制作，泡沫灭火器， ClO2 消毒的原理与优势。 化工生产中的应用： 溶液酸碱性（ pH ）检测水质检测、工业生产中在线监测、食品检测、疾病诊断（病毒检测）溶液酸碱性（ pH ）控制污水预处理、矿物提取与分离（浮选、在线控制）、颜料合成、味精生产、城市绿化灌溉。 二、该主题的教学策略1 该主题教学目标 【知识与技能】： 1. 理解水的离子积常数的含义，并能应用其进行水溶液中的有关计算； 2. 知道测定溶液 pH 的方法，掌握酸碱中和滴定的原理和方法； 3. 能描述

3、弱电解质在水溶液中的电离平衡，归纳影响弱电解质电离平衡的主要因素； 4. 认识盐类水解的原理，归纳影响盐类水解程度的主要因素； 5. 能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀生成、转化、溶解的本质。 【过程与方法】： 1. 能运用化学平衡的理论处理水溶液中的问题； 2. 进一步树立平衡观和离子观的思想； 3. 掌握从简单到复杂，从单一研究对象到多个研究对象的对复杂体系的研究方法。 【情感态度与价值观】 认识调控溶液 pH 在工农业生产和科学研究中的重要应用；能通过实例认识盐类水解在生产、生活中的应用；通过酸碱中和滴定等活动，体会定量的方法在科学研究中的作用。 总体发展目标：发展学生对水溶液的性质（丰富认识

4、角度、发展认识方式、形成认识思路）。丰富认识角度：从必修阶段对溶液中的“强相互作用”（离子反应）的认识到化学反应原理模块溶液中的弱相互作用（水的电离、弱电解质电离、盐类的水解、难溶电解质的沉淀溶解平衡）。发展认识方式类别：发展微粒观：微粒的种类、数量、来源、去向。发展动态观，基于平衡的动态观。形成定量观：核心物理量、物理量与物质性质的关系。形成系统观：由溶质到溶液，有单一作用到多体系相互作用。形成认识思路：静态：微粒的种类、数量，动态：微粒的来源、去向、相互作用。系统：从主到次、由多到少。 2 该主题教学重点、难点及案例分析 弱电解质的电离平衡教学重点：弱电解质电离的特征及电离平衡的建立。 策

5、略：利用好化学实验，让学生完成实验探究任务的过程中建立概念，形成认识。例如，可以实施以下实验： 具体策略及建议： 做好知识铺垫（ pH 的相关知识），领会实验功能： 定性：建立弱电解质概念，定量：认识弱电解质的电离程度。在设计实验时，抓住“依据预测：弱电解质部分电离出氢离子选择与氢离子浓度有关的实验”的思路。 对实验活动进行改造，发展实验功能。静态：弱电解质部分电离，动态：弱电解质的电离是一个动态平衡的过程。在设计实验时明确思考方向：通过“移动”说明存在动态平衡。 弱电解质的电离平衡教学难点：稀释对弱电解质电离平衡的影响。 教学策略及建议： 利用平衡常数 K 及 K 、 Q 关系讨论。做好知识

6、铺垫（ pH 的相关知识）关注概念原理教学中实验教学的策略，帮助学生建立概念与现象之间的桥梁。从定性和定量两个方面来认识弱电解质的电离平衡：定性：建立弱电解质概念，定量：认识弱电解质的电离程度。关于稀释对弱电解质电离平衡的影响，建议利用平衡常数 K 及 K 、 Q 关系讨论。 水的电离和溶液的酸碱性教学重点 1 ：对水的离子积常数的理解（在一定温度下是 Kw 定值）。 建议：利用平衡常数 K 展开讨论。 水的电离和溶液的酸碱性教学重点 2 ：溶液酸碱性与 pH 的关系。 建议：抓住本质进行分析，避免简单记忆 。 水的电离和溶液的酸碱性教学难点： pH 计算。 突破难点的策略：建议理解核心物理量

7、的含义 溶液中的氢离子浓度，抓住公式进行推导。 教学案例研究：弱电解质电离平衡 思考： 两支烧杯中分别盛装同浓度的盐酸和醋酸，请你分别分析： 1. 溶液中分别存在哪些微粒？ 2. 溶液的离子分别从何而来？ 3. 溶液中存在着哪些微粒间的相互作用？ 在以上问题解决过程中渗透认识角度和认识思路。 思考： 设计实验验证你的推论 建立宏观与微观的联系 三、学生常见错误与问题的分析与解决策略 学生常见错误与问题：很难理解弱电解质的电离过程是动态的、可逆的。水溶液中存在诸多平衡关系，学生学完了感到分析问题没有思路和方法，很多知识在头脑中打架。学生对醋酸中加入醋酸钠促进还是抑制搞不清楚。学生不相信难溶电解质

8、的溶解平衡的存在，认为沉淀应该是彻底的。水溶液中微粒观、系统观、定量观的建立比较困难。 找不到研究对象（如：醋酸中加入醋酸钠促进还是抑制？ pH 如何变化？）原因：概念本质理解不清 如：醋酸水解还是电离？醋酸根水解生成醋酸显酸性。抓不住问题本质，思路无序。（如：氨水中含有哪些微粒？），分不清主次（如：醋酸中加入醋酸钠促进还是抑制？） 解决策略 该如何认识电解质溶液？应具备的观念：微粒观、系统观（溶液系统、宏微观系统）应具备的角度：微粒的种类、多少、来源及去向、相互作用及结果。 应具备的思路： 解决策略 ： 新知识教学：需要抓住分析水溶液问题的核心思路， 关注学生认识方式的转变（用微粒及相互作用

9、的观点看问题）， 给出几组数据帮助学生形成核心概念。习题课教学：挖出问题结构、呈现解题思路，建立认识思路解题思路具体知识的联系。复习课教学：反思提高、落实程序性知识。建议在复习课教学中帮助学生建立如下认识： 四、该主题学生学习目标的检测。 1. 进行检测设计时应遵循的基本理念 （ 1 ）针对教学重点、难点进行检测设计，避免在枝节性知识上纠缠 （ 2 ）在进行知识落实情况检测的同时，关注对过程方法目标的检测；而对过程方法目标的检测要避免仅针对“数据分析、实验探究”等一般科学方法和能力的检测，要关注对学生认识水溶液的思路方法的检测 （ 3 ）评价方式多样化：纸笔测查、活动表现评价、档案袋评价等 2

10、 实现基本理念的策略和方法 根据认知要求和评价内容进行双维评价设计，例如： 请学生写出对典型问题的分析思路，既可以作为活动表现评价的依据，也可以收入学生档案袋。例如： 【问题 1 】硫酸铝和碳酸氢钠溶液时，产生大量的二氧化碳气体。请你分析两种溶液混合时所发生的反应。 互动对话【互动话题】 主题： 高中化学“溶液中的离子平衡”教学研究 1. 听了 支瑶 老师的专题讲座，对你有什么启发和促进？ 2. 本专题是概念原理课，怎么和生产生活实际联系，凸显其教育功能和价值？ 3. 本专题教学如何由具体知识为本的教学上升到促进学生认识发展的教学？ 4. 案例分析：难溶电解质的溶解平衡。 【案例信息】 案例名

11、称 ：难溶电解质的溶解平衡 讲课教师 ：刘鹏辉（北师大二附中） 评析教师 ：支瑶（北京市海淀教师进修学校）【课堂实录】【案例评析】难溶电解质的溶解平衡是高中化学新课程化学反应原理模块的新增内容，在各地新课程高考试题中也有所体现，老师们在几年来的新课程实践中，积累了一些成功经验，涌现出了一批优秀的教学案例， 刘鹏辉 老师的教学课例“难溶电解质的溶解平衡”就是其中之一。现就本节课教学设计进行如下分析： 1. 本节课教学设计与实施过程中，除进行具体知识教学外，关注到了学生的认识发展，但主要是学生对“离子反应发生条件”的再认识。 在本节课教学设计与实施过程中，可以发现刘老师不仅关注到了关于难溶电解质的

12、溶解平衡的相关内容的建构过程，设计了相应的教学活动，并辅以一定的情境素材，还关注到了“学习难溶电解质的溶解平衡后有什么用？”这一问题。为此，老师设计了“通过学习难溶电解质的溶解平衡，你对复分解反应发生的条件生成沉淀、气体和水，又有哪些进一步的认识？”等问题，以深化学生对离子反应发生条件的认识，这是值得广大一线教师学习的地方。但是，我们可以进一步思考，除此之外，难溶电解质的溶解平衡的学习还对学生的认识发展有哪些促进作用？ 2. 本节课在教学设计与实施过程中，设计了多样化的学习活动，对学生完成知识建构起到了促进作用。 刘老师完成本节内容教学的过程中，设计了多样化的学生活动，有实验探究活动“氯化银悬

13、浊液中存在哪些离子？”、“设计实验除去硫酸钙”，有交流研讨活动“通过学习难溶电解质的溶解平衡，你对复分解反应发生的条件生成沉淀、气体和水，又有哪些进一步的认识？”，也有有基于真实情境的问题解决活动“如何除去锅炉水垢”，这些活动不仅保证学生在学习活动过程中的参与度，也为学生建构、理解知识搭建了平台，保证了本节课的教学效果，提高了课堂教学效率。但是，通过对学生参与活动的情况的观察，我们也可以发现，有些活动的设计缺少张力。例如，实验探究活动设计缺少基于相关理论的预测、分析或解释环节，这样很难保证学生参与探究活动的深度。建议老师可以将讨论化学平衡移动的思路引入难溶电解质的溶解平衡教学中，使其成为学生进

14、行预测、分析、解释的理论基础，凸显化学反应原理模块教学特色。 思考与活动1. 从促进学生认识发展的视角进行“盐类的水解”的教学设计和实施，并写一篇反思性文章。 2. 从本章内容在生产生活中的应用任选一种，进行文献调研，制作相关教育素材，融入自己的教学设计，挖掘化学概念原理教学的应用价值。提示：本章在生活、生产中的应用有：自来水的净化，食品的制作，泡沫灭火器， ClO2 消毒的原理与优势。溶液酸碱性（ pH ）检测 水质检测、工业生产中在线监测、食品检测、疾病诊断（病毒检测）溶液酸碱性（ pH ）控制 污水预处理、矿物提取与分离（浮选、在线控制）、颜料合成、味精生产、城市绿化灌溉。 3. 结合本

15、主题拓展资源中的难溶电解质的溶解平衡的相关资源，准备适合于自己学生和自己教学风格的难溶电解质溶解平衡的课例。 参考资料盐类的水解一、教材分析与教学设想 苏教版 “ 盐类的水解 ” 是中学化学的核心概念。是在水溶液中的离子平衡这一大背景下，对前两节所学的水的电离及溶液的酸碱性知识的综合运用，有一定的思维难度。 教材的内容是按这样的序列展开的：先是从实验探究盐溶液的酸碱性，认识到盐溶液并不都是中性的现象，再到分析寻找盐溶液呈现不同酸碱性的原因，了解盐类水解的本质是破坏水的电离平衡，最后是从平衡移动的角度理解影响盐类水解的主要因素和盐类水解反应的利用。 以往我们的教学也多以这样的序列展开。但实践下来

16、一直有以下几点问题困扰教师：一是学生在学习盐类的水解之前其实已对盐溶液的酸碱性现象有所了解，如溶液呈碱性等，这往往造成他们实验探究的兴趣不大。二是这样的呈现序列容易使学生过于关注盐类水解的结果 盐溶液呈酸碱性而忽略它的核心 破坏水的电离平衡。三是尽管学生也在实验探究、分析思考，但始 终跟着 老师的思维在走，比较被动，学生的思维问题不易暴露，这在后续学习中会反映出来。 因此，我尝试在新课程的教学设计中变换思路，紧紧抓住某些盐的离子会促进水的电离这一核心，由学生自己构建出盐类水解的知识框架。 二、教学目标 1 认识盐类水解的原理（知识与技能） 2 能从微粒间相互作用这一微观本质的角度去理解盐溶液呈

17、现酸碱性这一宏观现象（过程与方法） 3 能在分析盐类水解的本质过程中感受到抓住主要矛盾分析问题的重要性（过程与方法） 4 能在思考分析过程中倾听他人意见，相互启发，体会到合作交流的重要（情感态度与价值观） 教学过程 生可以加入能与之反应的离子。 追问从哪些角度考虑这些离子？ 生 1 从离子反应的条件看，要反应生成沉淀、气体、水。 生 2 其实是生成弱电解质。 提问这些离子方程式有什么共同的特点？ 学生讨论后小结 (1) 反应都是可逆的； (2) 这些反应都促进了水的电离； (3) 都生成了弱酸； (4) 都使溶液呈碱性。 师按刚才讨论的思路，自己整理哪些微粒可以减小水电离出来的从而促进水的电离

18、。要求： (1) 写出常见的微粒； (2) 用离子方程式表示这一过程； (3) 找出这些离子方程式共同的特点。 师很好，那也是说刚才离子方程式中涉及的阴阳离子，代表的是盐电离出来的离子，这种盐与水生成酸与碱的反应，称为盐类的水解。 引出课题，学生很自然地接受。 师请再整理一下刚才的讨论思路。围绕 3 个方面谈谈你对盐类水解的认识。 (1) 哪些盐会水解？ (2) 盐类水解的本质？ (3) 盐类水解导致的结果？ （学生多数能很流畅地表达对盐类水解的认识，都能谈到盐类水解的本质是破坏水的电离平衡。） 师对刚才的内容还有没有什么疑问，可以提出来讨论。 生 1 刚才写到的盐的水解的离子方程式中，生成物

19、要么是弱酸与，要么是弱碱与，难道它们不会再反应吗？ 生 2 那是不是说明盐水解的反应限度比较小，弱酸与，弱碱与大量共存不行，少量共存是可以的。 师在第 2 课时中，我们将运用学过化学平衡的知识理解水解平衡的限度，并通过实验理解水解平衡的移动。 三、教学反思 1 突出模块教学特点 学习化学反应原理模块的学生不是所有高中学生，而是对化学感兴趣并将升入大学学习理科的部分学生，因此对本模块的教学定位要高于必修模块教材和其他一些选修模块教材。本模块更突出学科思想，是对纷繁复杂的化学现象背后的共同规律、普遍原理的认识，让学生认识到不同化学现象后面的统一性，对思维要求高。因此这堂课的教学设计始终想引导学生积

20、极主动地思维。 2 突出本章的学科思想 本章的标题为 “ 水溶液中的离子平衡 ” ，自始至终以化学平衡的思想理解微粒在水溶液中的行为，这一切都和水的电离密不可分。所以本课的处理力图围绕这一核心。突出这一核心之后，前后知识便易于贯穿了。 3 突出过程与方法，突出学生活动 让学生暴露思维过程是本节教学设计的最大特点。在思维的冲突碰撞过程中，学生既体验到了分析思考的乐趣，也体会到了新旧知识的关联，同时在倾听他人意见的过程中，真切感受到合作与交流的需要。知识应当是学生自己建构的，作为教师一是要相信学生有这个能力，二是要智慧地点拨几个关键之处，让学生自己发现问题，解决问题。本堂课中，我尽量留给学生思考的空间、交流的时间，把课堂还给学生。 【参考文献】 1 胡久华，支瑶，陈欣 . 采用不同教学处理进行盐类水解教学的案例研究 J. 化学教育， 2006.(12):23-25.