曾祥軍

摘要：離子平衡知識與化學平衡知識密切相關，尤其是化學平衡的建立和平衡移動原理等知識及其學習方法，可直接用來指導對離子平衡的學習。因此，離子平衡是化學平衡學習的繼續(xù)與拓展。對電離平衡、水解平衡和溶解平衡的掌握，是對中學化學的平衡理論體系的豐富和完善。本章是高中化學的重要內容之一，是中學化學基礎理論的一個重要部分，也是學生整個中學階段的難點。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“證據推理”，實踐探索基于學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學課堂教學設計。

關鍵詞：高中化學? 教學設計? ?核心素養(yǎng)

《普通高中化學課程標準（2017版）》指出，化學學科核心素養(yǎng)包括：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任等五個方面。[1]化學學科核心素養(yǎng)要做到真正的落實，離不開全體化學教師的具體教學實踐，特別是在進行課堂教學設計時要根據具體的知識內容、采取適宜的教學方法、設計高效的學習活動，使學生在學習過程中形成必備的品格、關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，實踐探索基于學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學課堂教學設計。

一、“水的電離”教學設計

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

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）以及導線、純水按照如下圖組裝成一個串聯(lián)電路。觀察現象：小燈泡不發(fā)光，說明純水幾乎不導電。

【實驗2】將實驗1裝置中的純水換成礦泉水，觀察現象，發(fā)現小燈泡發(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，觀察現象，發(fā)現靈敏電流計發(fā)生了微弱的偏轉。

【學生討論】學生討論觀察到的現象，并分析得出結論，水分子發(fā)生了微弱的電離，水是一種弱電解質。

【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，證據推理，學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-）有什么關系？

【學生回答】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，這一常數叫做水的離子積，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，用Kw表示。

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

【設計意圖】引導學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。

【學生回答】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。

【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】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，它不僅適應純水，也適應于酸、堿、鹽溶液中。當溫度不變時，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。

【提問】影響Kw的因素是溫度，那么，影響水電離的因素是什么？

【學生回答】根據上面的分析，可以發(fā)現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、教學反思

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

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（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)展學生化學學科核心素養(yǎng)的“化學能與電能”教學[J].化學教育（中英文），2020（03）：27-32.