熊艷麗

【摘要】培養(yǎng)學生的證據(jù)推理是高中化學的核心素養(yǎng)之一，本文以新課標為指導，以離子反應(yīng)課堂教學為例，結(jié)合作者自身多年的教學經(jīng)驗，闡述了基于證據(jù)推理的電離平衡第一課時的教學觀點。重點從形成電離平衡概念的過程中，如何通過證據(jù)推理來進行教學分析，構(gòu)建教學思路、教學設(shè)計，進行教學總結(jié)與反思。

【關(guān)鍵詞】強弱電解質(zhì) ?電離平衡 ?電離程度 ?證據(jù)推理 ?教學設(shè)計

【中圖分類號】G633.8 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）20-0103-02

一、高中化學學科的核心素養(yǎng)

自從《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課標”）頒布以來[1]，發(fā)展核心素養(yǎng)體系就成為新時代中學教育最熱門的研究課題。高中化學的課堂教學中，證據(jù)推理能力是思維能力中的關(guān)鍵部分之一，在發(fā)展學生核心素養(yǎng)的教育理念下，教學中要特別注重對學生的證據(jù)推理能力的培養(yǎng)，讓學生知道化學是講理的學科。通過觀察和辨別特定條件下物質(zhì)發(fā)生的形態(tài)變化和宏觀現(xiàn)象，預(yù)測和推理物質(zhì)在該條件下發(fā)生的微觀結(jié)構(gòu)的變化，理解其微觀組成，能將抽象的微觀現(xiàn)象轉(zhuǎn)化成可見的宏觀現(xiàn)象，再從宏觀現(xiàn)象推理到物質(zhì)的微觀層面的變化。這樣才可以更好地提高學生的學習能力，發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)。

二、課堂教學的環(huán)節(jié)模擬

在此以高中化學電離平衡的第一課時為例，模擬課堂教學過程，對如何構(gòu)建和提高學生的證據(jù)推理能力進行說明。

（一）教學環(huán)節(jié)一：建立強弱電解質(zhì)的概念

強電解質(zhì)是在水溶液中能夠全部電離的電解質(zhì)，弱電解質(zhì)是在水溶液中部分電離的電解質(zhì)。判斷標準是基于電解質(zhì)的電離程度是全部電離，還是部分電離。用怎樣的證據(jù)讓學生很清楚地判斷“全部”和“部分”電離？在化學學習中提供證據(jù)最好的方式是實驗，基于宏觀實驗現(xiàn)象進行分析，提取證據(jù)，最后推理得出物質(zhì)的微觀變化，構(gòu)建相應(yīng)的思維導圖。

在生活中我們常用潔廁靈除去污垢，而潔廁靈的主要成分是鹽酸，為什么不用醋酸溶液代替鹽酸？除污垢的本質(zhì)原理是利用酸溶液中的氫離子，當氫離子濃度越高時，去除污垢的效果越好。

問題1：鹽酸、醋酸在水中的電離程度一樣嗎？

電離行為是微觀的過程，我們可引導學生分析，將微觀過程轉(zhuǎn)換成宏觀過程和肉眼可觀測到的現(xiàn)象，營造探究氛圍，鼓勵學生基于證據(jù)進行推論。如電解質(zhì)在水中電離程度大小可通過離子濃度的大小而體現(xiàn)出來，而離子濃度的大小可通過在相同條件下檢測不同電解質(zhì)溶液的導電能力大小而顯現(xiàn)（在此向?qū)W生介紹一種水質(zhì)檢測筆，已知相同溫度下水質(zhì)檢測筆的讀數(shù)越大，溶液的導電能力就越強）。除此之外也可通過顯現(xiàn)的氫離子濃度大小而體現(xiàn)[介紹溶液PH測定方法，資料顯示：PH=-lgc（H+）]?；蛘咭部赏ㄟ^完全相同的鹽酸和醋酸與完全相同的鎂反應(yīng)來體現(xiàn)。

提供證據(jù)①：水質(zhì)檢測筆讀數(shù)：0.1mol.L-1;鹽酸讀數(shù)：7181、0.1mol.L-1;醋酸讀數(shù)：187;蒸餾水讀數(shù)：2。推理：相同濃度的鹽酸和醋酸溶液，鹽酸溶液中的離子濃度大于醋酸溶液中的離子濃度，產(chǎn)生差異的原因排除水的電離，因為水質(zhì)檢測筆檢測蒸餾水的讀數(shù)為2，說明水的電離很弱。結(jié)論：同濃度的鹽酸溶液和醋酸溶液，電離程度是鹽酸溶液大于醋酸溶液。

提供證據(jù)②：用同濃度的鹽酸溶液和醋酸溶液分別與鎂反應(yīng)，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢。推理：鎂片上產(chǎn)生氣泡較多的溶液中氫離子濃度較高（忽略溫度變化的影響）。結(jié)論：相同濃度的鹽酸溶液比醋酸溶液的電離程度更大。通過以上證據(jù)推理只能證明相同濃度的鹽酸和醋酸溶液，鹽酸溶液電離程度遠大于醋酸溶液的電離程度，但不能證明鹽酸溶液中HCl分子是否完全電離。

問題2：鹽酸溶液中是否存在HCl分子？

老師鼓勵學生在課堂上積極討論，通過設(shè)置相關(guān)的問題，引導如何學生思考、如何提供證據(jù)，課堂上調(diào)動學生積極互動，引導學生提出各種方案，營造相應(yīng)的探究氛圍，鼓勵學生通過對宏觀證據(jù)的分析進行相應(yīng)微觀過程的推理。

提供證據(jù)③：用PH計測出0.1mol.L-1的鹽酸溶液的PH值為1，換算成氫離子濃度為0.1mol.L-1;用PH計測出0.1mol.L-1的醋酸溶液的PH值約為3，換算成氫離子濃度約為0.001mol.L-1。推理：0.1mol.L-1鹽酸溶液中電離出氫離子為0.1mol.L-1，說明HCl全部電離，而0.1mol.L-1醋酸溶液中電離的醋酸分子大約為1%，說明醋酸分子只有部分電離且電離的程度很弱。結(jié)論：醋酸溶液中存在CH3COOH—CH3COO-+H+這樣的電離過程。這樣在很清晰的證據(jù)下，學生自主地推理分析出HCl分子在水中全部電離，CH3COOH分子在水中只部分電離。這樣便可以很自然地構(gòu)建出強弱電解質(zhì)的概念，建立模型意識，不斷提高學習能力，為以后更深入的探究打下基礎(chǔ)。

（二）教學環(huán)節(jié)二：弱電解質(zhì)的電離平衡

很多老師在教學中證實CH3COOH分子在水中只有部分電離后，就直接得出結(jié)論：醋酸分子在水中只有部分電離，還有醋酸分子的存在，即醋酸溶液中存在電離平衡。這樣得出的結(jié)論顯然不足以論證觀點，這只能說明醋酸分子中存在電離過程，而CH3COO-+H+—CH3COOH的結(jié)合過程是否存在還需進一步證實。

所以，若要培養(yǎng)學生的化學科核心素養(yǎng)，就必須提高學生對化學學科的學習能力，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，引導學生深入理解電離平衡的概念。

問題3：醋酸溶液中是否存在CH3COOH？葑CH3COO-+H+這樣的可逆過程？

前面的分析已經(jīng)證明醋酸溶液中存在醋酸分子的電離，我們還需要進一步證明CH3COO-和H+是否能結(jié)合成醋酸分子。那么如何引導學生進一步證明此過程的存在？在分析怎樣找證據(jù)來解決問題的過程中，學生也學會了如何有理有據(jù)的分析問題。對學生多方引導，誘導學生自發(fā)尋找化學規(guī)律，通過化學實驗來鍛煉學生的邏輯推理能力。

要證明醋酸溶液中存在H+與CH3COO-結(jié)合成醋酸分子的過程，我們可以加入一種能產(chǎn)生CH3COO-的物質(zhì)到溶液中，若H+與CH3COO-結(jié)合成醋酸分子，氫離子濃度就要相應(yīng)減小，通過檢測加入該物質(zhì)前后氫離子濃度的變化，就可以來推導醋酸分子結(jié)合過程的存在與否。但過程中，需控制醋酸溶液的體積在加入該物質(zhì)后不變，保證氫離子濃度不因溶液體積的變化而變小，加入的物質(zhì)本身是溶于水，且水溶液為中性的固體。學生能自主分析到此處，并詢問老師是否存在這樣的物質(zhì)？老師提供信息：醋酸銨溶液成中性。

提供證據(jù)④：向PH值等于1的醋酸溶液中加入醋酸銨固體，測得加入醋酸銨固體后的溶液的PH值升高了，即氫離子濃度減小了。推理：氫離子濃度減小說明氫離子被消耗了，氫離子與氨根離子不反應(yīng)，那么氫離子只能與CH3COO- 結(jié)合成醋酸分子。結(jié)論：醋酸溶液中既存在醋酸分子的電離又存在醋酸分子的形成，即醋酸溶液中存在著CH3COOH？葑CH3COO-+H+可逆過程，此可逆過程在一定條件下會自發(fā)達到一個平衡狀態(tài)，即電離平衡。

弱電解質(zhì)在水溶液中的離子行為在以上幾點推理下就有了清晰的證明過程，而不是模糊地、勉強地認為弱電解質(zhì)存在電離平衡。通過化學實驗培養(yǎng)學生的化學思維能力，逐步引導學生建立科學的探索體系，激發(fā)學生對于證據(jù)的探索興趣，在實驗過程中多方位引導，教會學生尋找化學規(guī)律，使學生加深對較難化學知識全方位的理解。

（三）教學環(huán)節(jié)三：電離平衡特點及影響因素

在建立起弱電解質(zhì)的電離平衡，引導學生將電離平衡放入到化學平衡的大概念的體系中去。學生在化學平衡體系的大概念模型下，再來認識電離平衡就容易了。在探究外在條件對平衡移動的影響時，學生主動地就會去尋找證據(jù)來推理問題，將抽象的知識系統(tǒng)化。

問題4：將醋酸溶液溫度升高，加水稀釋，加入少量冰醋酸后的電離平衡怎樣移動？

引導學生不僅能從定性角度分析電離平衡的移動，更能將電離平衡常數(shù)與QC的大小進行比較，從而找出更充分的證據(jù)來判斷平衡移動的方向，利用相關(guān)化學模型來解釋相關(guān)的實驗現(xiàn)象，通過實驗現(xiàn)象鼓勵學生探究，培養(yǎng)學生對于化學模型的運用能力，提高化學學科的核心素養(yǎng)。