电离平衡常数 教学设计

电离平衡常数教学设计一、教学主题内容本课例是依据高中化学人教版选择性必修1《化学反应原理》第三章水溶液中的离子反应与平衡第一节电离平衡中的第三部分内容[1]为蓝本进行教学设计的。“弱电解质的电离”的课标要求如下图所示：内容要求内容要求教学策略学业要求A、认识电解质在水溶液中存在电离平衡，了解电离平衡常数的含义。通过对电离平衡等存在的证明及平衡移动的分析，形成并发展学生的微粒观、平衡观和守恒观；关注水溶液体系的特点，结合实验现象、数据等证据素材，引导学生形成认识水溶液中离子反应与平衡的基本思路。通过让学生画微观图示、解释宏观现象等具体任务探察学生对水溶液体系认识的障碍点，以进一步明确教学重点和难点。1.能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应与平衡，能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡，能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。2.能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的性质，如酸碱性、导电性等。二、教学思想与特点1、教学思想课标对于此节的教学中，强调“结合实验现象、数据等证据素材，引导学生形成认识水溶液中离子反应与平衡的基本思路”，电离平衡常数不但能静态的反映出共轭酸碱对的性质，而且在外界条件改变的过程中，能动态的显示出水溶液中共轭酸碱对含量的适时变化情况，并通过溶液性质的改变反映出来。电离平衡常数是微观探究的有力工具，能帮助学生科学、辩证的认识宏观现象；一种酸制另一种酸的离子反应能否发生，需要判断反应体系中共轭酸碱对的性质，共轭酸碱对的性质是可以通过弱电解质的电离平衡常数了解的，而这个反应的进行程度，必须依靠由若干个电离平衡常数组合而成的化学平衡常数进行判断，这是因为，化学反应就是一个混合与动态过程，两对共轭酸碱对的含量在时刻改变，含量变化的结果，是两个电离平衡都会达到新的平衡，而这两个相关平衡的新的平衡点的找寻，需要通过溶液中化学平衡常数，且这个化学平衡与两个电离平衡是密切相关的；通过这个过程的分析，可以帮助学生建立全面的变化观与平衡思想，而通过强酸制弱酸的具体反应的分析，有必要将以前教学中绝对的“强酸→弱酸”的原则，改进为通过平衡常数进行合理的推测，养成学生利用溶液中的各种平衡常数综合判断的溶液中离子反应发生可能性与限度的思维习惯，培养学生的证据推理与模型认知能力。通过对实验数据与化学实验得出的“似乎相矛盾的”结论，以醋酸与碳酸氢钠的反应为抓手，培养学生的科学探究能力与各种平衡的综合运用能力。2、教学特点从上述课标分析与人教版教材分析，我们可以发现“电离平衡常数”此节课教学中，有两点特别必须注意的内容，1）电离平衡常数不但是一个过程进行程度的定量判断工具，也是弱电解质分子与弱离子性质相对含量的定量判断工具，更是溶液中微粒存在形态的重要定量判断工具；在本教学中，不但强调电离平衡常数的计算功能，更是将电离平衡常数作为学生沟通宏微认知的一个重要桥梁。2）电离平衡常数不但可以判断一个离子反应是否可以发生，还可以判断一个离子反应的进行程度，强酸制弱酸这一“绝对定理”的背后，也必然会有一定的反应限度，只不过，由于两者的电离常数的不同，或挥发、沉淀等因素，造就了限度的不同。溶液中微粒状态的改变的不是绝对的，全部的，而是有一定限度的。三、教学目标1、建立电离平衡常数的大小与离子性质、弱电解质微观存在状态的联系，并解决相关的实际问题；2、知道电离平衡常数的表达式与弱酸的分步电离原则；通过数据分析得出影响平衡常数的因素，以及其对电离平衡常数的影响程度；3、能通过三段式进行与电离平衡常数的相关计算；并以此定量推断外界条件对平衡的影响。4、建立电离平衡常数与化学平衡常数之间的联系，引导学生形成认识水溶液中离子反应与平衡的基本思路。四、教学流程本节课将以电离平衡常数为主线，利用电离平衡常数作为宏、微两概念之间的纽带，使学生对水溶液中弱电解质的微观存在状态有一个合理、动态的认识，并以醋酸制碳酸的反应为例，利用电离平衡常与化学平衡常数讨论离子反应的可行性与反应的限度。将整个学习过程分为3个阶段：“利用平衡常数探究弱电解质的微观存在状态”；“影响电离平衡的因素”；“离子反应的限度”；按照下表的教学流程展开教学。教学环节教师教学行为学生学习活动设计意图利用平衡常数探究弱电解质的微观存在状态探究向醋酸溶液中逐滴滴入稀碳酸钠溶液的实验从“弱酸释放H+的能力”和“弱酸根离子结合H+的能力”说明上述反应可以发生的原因。如何定量的衡量“弱酸释放H+的能力”呢？写出醋酸与碳酸钠分步反应的化学方程式。分析此过程中质子转移的原因引导学生用酸根离子对质子的吸引能力、强弱两种酸释放质子的能力分析强酸制弱酸的原理。利用多元弱酸的酸根离子分步吸收质子，为多元弱酸的分步电离的理解打下基础。强化学生的微粒观。引出电离平衡常数明确电离平衡常数的定义不同溶液导电性、酸碱性强弱等性质差异可以通过电离平衡常数从微观定性与定量的角度加以解释。同时也可以更好的解释电解质分子与弱离子性质的相关性引出电离平衡常数的表达式明确电离平衡常数表达式的写法，平衡常数表达式也能反应弱电解质在溶液中微观存在状态展示酸性不同的弱酸的电离平衡常数。展示多元弱酸的分步电离平衡常数了解定量描述电解质强弱的方法，了解分步电离的程度越来越弱。根据分步电离常数大小判断溶液中微粒的数目多少通过计算明确起始浓度、平衡浓度、平衡转化率、电离平衡常数的相互关系。利用三段式对弱电解质的电离平衡进行计算。利用电离平衡常数定量认识弱电解质在水中的存在状态影响电离平衡的因素影响平衡常数的因素展示不同强弱的弱酸的额电离平衡常数，并展示不同温度下同种弱酸电离平衡常数的差异在对数据的观察中发现以下规律：1）酸性强弱与电离常数的强弱是一致的；2）电离常数随温度的升高而增高，但在室温下增大的幅度不大，这说明电离为放热过程，且因为热效应不明显，所以Ka的增幅不大。发展学生的数据分析与证据推理能力，利用所学的化学平衡的内容解决电离平衡的问题，强化模型认知能力外界条件对电离平衡的影响引导学生分析稀释稀电解质溶液对电离平衡的影响能否利用K与Q的相对大小分析出稀释过程电离平衡的移动方向与各微粒浓度的变化情况。同时，利用微粒观解释“越稀越电离”的现象进一步利用电离平衡常数定量认识在外界条件改变时，弱电解质在水中的存在状态发生了怎样的改变。完善通过K与Q认识平衡移动的认知模型。离子反应的限度讨论CH3COOH+HCO3-=CH3COO-+H2CO3能否进行到底的问题从理论上证明一个反应能否进行到底，必须求反应的品格和那个常数，学生必须利用电离平衡常数组合出这个反应的平衡常数。同时通过计算，得出此时的K=38，通过进一步计算发现，反应并不能彻底完成，引发学生用实验探究计算结果的正确性。发现体系中的确不存在HCO3-，继续引发认知冲突，分析后，发现，碳酸极易分解，使得此反应可以进行完全通过电离平衡常数只能知道反应能否发生，在反应过程中，多个平衡同时在发生移动，反应物与生成物的量一直在变化中，必须将数个电离平衡联系起来，组成新的化学平衡常数，才能对这个反应能否进行测地进行判断，此过程，能很好的培养学生的科学探究与创新意识。同时，在计算后发现此反应并不能进行到底，会促使学生重新审视整个推理过程，发现题目的“陷阱”所在，也进一步强化了学生的证据推理与模型认知能力。五、教学过程【环节一】利用平衡常数探究弱电解质的微观存在状态[师生讨论]1、写出向醋酸溶液中逐滴滴入碳酸钠溶液所发生的化学方程式与离子方程式。2、从“弱酸释放H+的能力”和“弱酸根离子结合H+的能力”说明上述反应可以发生的原因。3、如何定量的衡量“弱酸释放H+的能力”呢？[学生结论][教师展示]四、电离平衡常数1、定义在一定温度下，当弱电解质在溶液中达到电离平衡时，溶液中各种离子浓度的乘积，跟溶液中未电离的分子浓度之比是一个常数，这个常数称为电离平衡常数。2、平衡常数表达式[学生讨论](1)CH3COOH的电离常数：Ka=c(2)NH3·H2O的电离常数：Ka=c(3)H2CO3的电离常数：Ka1=电离平衡常数清晰的表述了弱电解质的分子与离子共存的状态。[教师展示]3、平衡常数（K）的含义[学生讨论]思考：观察下列数据，说出你对电离平衡常数含义的看法Ka(HCN)=6.2×10-10mol·L-1Ka(CH3COOH)=1.7×10-5mol·L-1Ka1(H2CO3)=4.5×10-7mol·L-1[学生结论](1)一定温度下，Ka或Kb越大，对应弱电解质越易电离，电离程度。如25℃时，Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)，则H2CO3的酸性比CH3COOH的酸性。

[教师提问]碳酸的二级电离不是也能产生H+，为何在酸性强弱比较中，不考虑二级电离？[学生讨论]思考：观察下列数据，说出你对电离平衡常数含义的看法H2CO3HCO3-+H+Ka1=4.5×10-7mol·L-1HCO3-CO32-+H+Ka2=4.7×10-11mol·L-1[学生结论](2)多元弱酸的各级电离常数逐级；(3)对于各级电离常数相差很大的多元弱酸（Ka1>>Ka2），计算多元弱酸中的c(H+)，或比较多元弱酸的相对强弱时，通常只考虑电离。[学生讨论]请判断下列三者的浓度大小：c(H2CO3)、c(HCO3-)、c(CO32-)，并说出你的理由[学生结论]c(H2CO3)>c(HCO3-)>c(CO32-)【环节二】影响电离平衡的因素1、影响电离平衡常数的因素[学生讨论]思考：分析表格数据，得出结论不同温度下醋酸的电离常数25℃时,几种弱酸的电离常数[学生结论]①相同温度下，不同弱电解质的电离常数不同，即影响电离常数大小的主要因素是弱电解质本身的性质。②弱电解质的电离常数受温度的影响，升高温度，电离平衡常数增大。③电离过程为△H>0的吸热反应。④在温度变化不大的情况下，因为电离过程的热效应较小，电离常数变化的幅度不大。升高温度，电离常数K值增大，电离程度加大电解质越弱，越难电离，电离常数K越小升高温度，电离常数K值增大，电离程度加大电解质越弱，越难电离，电离常数K越小内因：外因：由物质本性决定同一弱电解质溶液，电离常数K只受温度影响在使用电离平衡常数时应指明温度电离常数与弱电解质的浓度无关，同一温度下，不论弱电解质的浓度如何变化，电离常数是不会改变的温度浓度2、外界条件对电离平衡的影响[学生讨论]改变条件平衡移动方向c(H+)c(Ac-)c(HAc)电离程度导电能力将稀醋酸稀释到原来浓度的1/2请从Ka与Qc的关系解释上述表格的内容[学生讨论]请离子重新结合成分子的难易程度解释“越稀越电离”[学生结论]溶液越稀，离子相互碰撞结合成分子的机会越小，弱电解质的电离程度就越大，稀释促进弱电解质的电离。[学生讨论]6、电离平衡的计算在某温度时，溶质的物质的量浓度为0.2mol·L−1的氨水中，达到电离平衡时，已电离的NH3·H2O为1.7×10−3mol·L−1，试计算该温度下NH3·H2O的电离常数（Kb）[学生讨论]思考：醋酸与碳酸氢钠能反应完全吗？【环节三】离子反应的限度[学生讨论]思考：醋酸与碳酸氢钠能反应完全吗？CH3COOH+HCO3-=CH3COO-+H2C