曾祥軍

摘要：離子平衡知識與化學(xué)平衡知識密切相關(guān)，尤其是化學(xué)平衡的建立和平衡移動原理等知識及其學(xué)習(xí)方法，可直接用來指導(dǎo)對離子平衡的學(xué)習(xí)。因此，離子平衡是化學(xué)平衡學(xué)習(xí)的繼續(xù)與拓展。對電離平衡、水解平衡和溶解平衡的掌握，是對中學(xué)化學(xué)的平衡理論體系的豐富和完善。本章是高中化學(xué)的重要內(nèi)容之一，是中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)理論的一個重要部分，也是學(xué)生整個中學(xué)階段的難點。本文以此為例，重點通過對水的電離的“宏觀辨識與微觀探析”及“證據(jù)推理”，實踐探索基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)? 教學(xué)設(shè)計? ?核心素養(yǎng)

《普通高中化學(xué)課程標準（2017版）》指出，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任等五個方面。[1]化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要做到真正的落實，離不開全體化學(xué)教師的具體教學(xué)實踐，特別是在進行課堂教學(xué)設(shè)計時要根據(jù)具體的知識內(nèi)容、采取適宜的教學(xué)方法、設(shè)計高效的學(xué)習(xí)活動，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成必備的品格、關(guān)鍵能力和正確的價值觀念。本文以人教版《選擇性必修第一冊》第三章第二節(jié)“水的電離”為例，實踐探索基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計。

一、“水的電離”教學(xué)設(shè)計

【情境引入】教師利用真實的情境引入，設(shè)計如下問題：干的木材不導(dǎo)電，為什么濕的木材會導(dǎo)電？通過問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生回顧生活中與水電離相關(guān)的知識，提出疑問：濕的木材導(dǎo)電是否與水的電離平衡有關(guān)？

核心活動一：通過宏觀辨識與微觀探析，初步建立水中存在電離平衡的概念。

【實驗1】用干電池、小燈泡（帶燈座）以及導(dǎo)線、純水按照如下圖組裝成一個串聯(lián)電路。觀察現(xiàn)象：小燈泡不發(fā)光，說明純水幾乎不導(dǎo)電。

【實驗2】將實驗1裝置中的純水換成礦泉水，觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)出微弱的光。

【實驗3】將實驗1裝置中的小燈泡換成靈敏電流計，觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計發(fā)生了微弱的偏轉(zhuǎn)。

【學(xué)生討論】學(xué)生討論觀察到的現(xiàn)象，并分析得出結(jié)論，水分子發(fā)生了微弱的電離，水是一種弱電解質(zhì)。

【講解】水分子在運動中發(fā)生了相互碰撞，其中有極少部分的水分子通過碰撞生成了H3O+和OH-，H3O+和OH-又可反應(yīng)生成了H2O。

【板書】1.水的電離：H2O+H2O[] H3O+ +OH-

通常表示為：H2O[]H++OH-

核心活動二：通過宏觀辨識與微觀探析，證據(jù)推理，學(xué)生自主探究水的電離。

【提出問題】實驗測定，在25℃時，1L純水（其物質(zhì)的量為55.6mol）中只有1×10-7mol的H2O發(fā)生電離?？梢娝碾婋x是非常微弱的。此時，c（H+）、c（OH-）各為多少？c（H+）、c（OH-）有什么關(guān)系？

【學(xué)生回答】c（H+）=c（OH-）=1×10-7moL

【板書】25℃時，純水中c（H+）=c（OH-）=1×10-7moL

【講解】在25℃時，c（H+）·c（OH-）=1×10-14，在一定溫度下，c（H+）和c（OH-）的乘積為一個常數(shù)，這一常數(shù)叫做水的離子積，用Kw表示。

【板書】水的離子積：在一定溫度時，c（H+）和c（OH-）的乘積為一常數(shù)，用Kw表示。

即Kw=c（H）·c（OH）。Kw為水的離子積常數(shù)，簡稱為水的離子積。25℃時，Kw=c（H）·c（OH）=1×10-14。

【設(shè)計意圖】引導(dǎo)學(xué)生對水的電離由定性認識上升到定量認識，從微觀角度分析水的電離。

【提問】水的電離與什么因素有關(guān)。

【學(xué)生回答】電離是吸熱過程，水的電離也是電離的一種，因此也是吸熱反應(yīng)。

【提問】升溫時，促進? ? ? （填“促進”或“抑制”）水的電離，c（H+）和c（OH-）增大，Kw 增大。如100℃時，1L水中有1×10-6mol的H2O發(fā)生電離，此時，Kw=c（H+）·c（OH-）=1×10-12。

【歸納總結(jié)】水的電離是吸熱過程，溫度升高，Kw增大。

【拓展歸納】水的離子積是水電離平衡時的性質(zhì)，它不僅適應(yīng)純水，也適應(yīng)于酸、堿、鹽溶液中。當(dāng)溫度不變時，實驗測得Kw不變。如25℃時，c（H+）溶液=c（OH-）溶液=1×10-7，即：c（H+）·c（OH-）=1×10-14。

【分析】H2O[]H++OH-，當(dāng)向水中加入H+時，水的電離受到抑制，水的電離平衡受到破壞，然后又建立了新的電離平衡，此時c（H+）比原來增大，而c（OH-）比原來減小，但實驗測得，只要溫度不變，c（H+）·c（OH-）不變，即Kw不變。

【板書】Kw的影響因素：只隨溫度的改變而改變，與溶液的酸堿性無關(guān)。

【提問】影響Kw的因素是溫度，那么，影響水電離的因素是什么？

【學(xué)生回答】根據(jù)上面的分析，可以發(fā)現(xiàn)影響水電離的因素是溫度以及酸與堿。

【板書】影響水電離的因素

（1）溫度：因為水的電離是吸熱過程，升溫時，促進水的電離。（2）溶液的酸堿度：溶液呈酸性或堿性時，水的電離程度減弱。

二、教學(xué)反思

本文嘗試基于“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計。依托水的電離平衡，通過宏觀辨識物質(zhì)的形態(tài)及變化現(xiàn)象，從微觀層面理解水的電離及影響電離平衡的因素；通過設(shè)計有針對性的問題，組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)，逐步樹立推理意識，能基于證據(jù)對水的電離進行分析，并通過分析推理加以證實；培養(yǎng)學(xué)生的分析、歸納、推理能力、實驗?zāi)芰?。[2]

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018（01）：18-21.

[2]王秀紅，李志航，張冬華.發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的“化學(xué)能與電能”教學(xué)[J].化學(xué)教育（中英文），2020（03）：27-32.