人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH公开课教学设计及反思

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH公开课教学设计及反思，共9页。教案主要包含了水的电离平衡影响因素，溶液的酸碱性等内容，欢迎下载使用。

第一课时 水的电离
课题： 3.2.1 水的电离
课时
1
授课年级
高二
课标要求
1.理解水的电离过程和方程式，了解水的离子积常数概念及其应用。
2.掌握影响水电离平衡的因素，包括酸碱抑制和促进电离的原理，以及盐类水解的影响因素和规律。
3.能够运用所学知识解决一些与水电离平衡相关的问题，如分析溶液中的离子种类和浓度，推断溶液的酸碱性等。
4.通过实验探究水电离平衡，培养实验技能和科学探究能力。
教材
分析
《水的电离和溶液的pH》是人教版高中化学选择性必修1第三章第二节第一课时的内容。本课时教学内容包括：水的电离，溶液的酸碱性与pH。本节内容是对必修第一册“电解质的电离”学习的进一步深化，也是对选择性必修1“电离平衡”相关知识的巩固，同时为后续学习“盐类的水解”提供知识储备。
最常见的溶液无疑是水溶液，在溶液中发生的酸碱中和反应也是最基础的反应之一，并且，溶液的酸碱性还在很大程度上影响着许多化学反应及其在生产与生活中的应用。所以只有认识水的电离平衡及其移动，才能从本质上认识溶液的酸碱性和pH。
教学目标
1.认识水的电离平衡，溶液的 pH 和溶液的酸碱性，了解水的离子积常数。能运用弱电解质 的电离模型分析水的电离，发展应用模型解决问题的能力。
2.通过推理、设计、实验的方法掌握科学探究的一般思路，培养学生的证据推理意识，平衡 思想和变化观念。
教学重、难点
重点：水的电离和水的离子积常数的影响因素，溶液中 pH 与 c(H+)的定量关系。
难点：加入酸、碱对水的电离平衡的影响
核心素养
1.能够理解水的电离过程和方程式，了解水的离子积常数概念及其应用。
2.能够掌握影响水电离平衡的因素，包括酸碱抑制和促进电离的原理，以及盐类水解的影响因素和规律。
3.能够通过分析溶液中的离子种类和浓度，推断出溶液的酸碱性，并解释与水溶液相关的化学现象。
4.能够利用实验手段探究水的电离平衡，包括酸碱指示剂的选择、溶液pH的测定、盐类水解的实验观察等。
5.能够在化学学习中保持对水的电离平衡的关注，形成对水的重要性的认识，并能够将所学知识应用于实际问题的解决。
学情分析
从已有的知识储备看，学生通过前面的学习对电解质、非电解质，电离平衡等内容已有了初步的认识。从思维能力看，学生已经初步学会了根据问题提出假设、设计实验、完成实验并解释现象、得出结论的化学实验研究方法；此外，学生还具备了化学实验的基本操作技能。但是，学生还比较欠缺的是从宏观到微观的本质分析能力。
教学中宜从学生已有知识入手，创设问题情境，设计方案并采用科学有效的教学手段，由浅入深引导学生分析问题，构建认知模型，得出结论，并将所学知识整合融入到原有知识系统中。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
三大守恒
活动一
创
设
情境，激
发兴趣。
【情境导入】
海水，这个充满神秘与未知的蓝色宝库，它不仅是我们日常生活和渔业的重要资源，更是科学家们研究地球环境和生命起源的关键窗口。
而这个丰富而多元的世界还在不断的给我们新的惊喜。通过探索和开发，人类已逐步发现和掌握海水的潜在利用价值，海水淡化技术更是使得它从蓝色的财富变身为拯救干枯大陆的重要武器。这一转化不仅满足了我们日益增长的淡水资源需求，也在一定程度上减缓了全球水资源短缺的压力。
今天，就让我们走上探索之旅，一起学习水的电离和溶液的pH。

了解水对生产生活的重要性。
活
动
二
科
学
探
究
，
模
型
认
知。
一、水的电离探究
【提出问题】纯水中有离子的存在吗？如何证明？
【知识建构】水分子之间相互作用而电离出水合氢离子与氢氧根，也可简写为水电离出氢离子和氢氧根。
【实验探究】纯水大部分以H2O分子的形式存在，但其中也存在着极少量的离子。
【定义总结】水中没有独立存在的H+，所有的H+必须依附在H2O上，以H3O+的形式存在。
【电离方程式】
【任务驱动】请大家结合前面所学在学案上写出水的电离平衡常数表达式。
【学生书写】K电离=c(H+)×c(OH−)c(H2O)
【提示】对于纯水和稀溶液，c(H2O)为常数，看作”1”
Kw＝c(H＋)·c(OH－)中的H＋和OH－不一定都是由水电离出来的，而是指溶液中的c(H＋)和c(OH－)，即不仅仅适用于纯水，还适用于酸、碱、盐的稀溶液。
【实验探究】分组实验：测量常温下纯水的pH。
【教师提问】请两位同学作为代表分享一下你们组的测量结果。
【学生回答】常温下，纯水的pH约为7。
【教师讲解】1L水中只有1×10-7 ml水发生了电离。可见水的电离程度极其微弱，c(H2O)可视为常数，K电离也是只与温度有关的常数，故c(H+)与c(OH-)的乘积为一个只与温度有关的常数，称为水的离子积常数，用Kw表示，它与温度有关。常温时Kw为1×10-14。且Kw表达式中c(H+)与c(OH-)表示的是溶液中总的c(H+)与总的c(OH-)。
【练习1】1．室温下，计算下列溶液中水电离出的。
(1)0.01 ml·L－1的盐酸中，＝______________。
(2)pH＝4的亚硫酸溶液中， ＝______________。
(3)pH＝10的KOH溶液中，＝________________。
(4)pH＝4的NH4Cl溶液中，＝____ ___________。
(5)pH＝10的CH3COONa溶液中，＝____________。
答案 (1)1×10－12 ml·L－1 (2)1×10－10 ml·L－1 (3)1×10－10 ml·L－1 (4)1×10－4 ml·L－1(5)1×10－4 ml·L－1
科学史话拓展学生视野，使学生了解科学研究的重大意义，增强学好化学造福人类的信念。书写水的电离平衡常数表达式，回顾旧知并为引入Kw做铺垫，Kw的引入为后续微观探析中证据推理提供知识储备。
活
动
三
水
的
电
离
影
响
因
素
二、水的电离平衡影响因素
【思考交流】水的电离平衡受哪些因素的影响？
【学生回答】升高温度，水的电离平衡正向移动，水的离子积常数增大。
改变措施
平衡移动方向
对水的电离影响
Kw
c水(H+)
c水(OH-)
升温
正向
促进
增大
增大
增大
降温
逆向
抑制
降低
降低
降低
【教师总结】越热越电离
【思考交流】
室温下，0.1 ml·L-1的盐酸中由水电离的c水(H+)是多少？
【解题思路】
【结论】盐酸中c(H+) = 1×10-1 ml/L，根据常温时Kw = 1×10-14得出溶液中c(OH-) = 1×10-13 ml/L，盐酸中OH-全部来自于水的电离，故盐酸中c水(H+) = c水(OH-) = 1×10-13 ml/L。
室温下，0.1 ml·L-1的NaOH溶液中由水电离的c水(H+)是多少？
【解题思路】
【结论】NaOH溶液中H+全部来自于水电离。所以，得出第二组实验中c(H+)=c水(H+)=c水(OH-)=1×10-13 ml/L；
【分小组讨论】水电离平衡的影响因素
项目
平衡移动
溶液中c(H＋)
溶液中c(OH－)
pH
溶液的
酸碱性
水的电
离程度
升高温度
右移
增大
增大
减小
中性
增大
加入
酸碱
加酸
左移
增大
减小
减小
酸性
减小
加碱
左移
减小
增大
增大
碱性
减小
加入盐
Na2CO3
右移
减小
增大
增大
碱性
增大
NH4Cl
右移
增大
减小
减小
酸性
增大
加入金属Na
右移
减小
增大
增大
碱性
增大
【练习2】常温时，纯水中由水电离出的c(H＋)＝a ml·L－1，pH＝1的盐酸中由水电离出的c(H＋)＝b ml·L－1，0.1 ml·L－1的盐酸与0.1 ml·L－1的氨水等体积混合后，由水电离出的c(H＋)＝c ml·L－1，则a、b、c的关系正确的是( )
A．a>b＝c B．c>a>b C．c>b>a D．b>c>a
答案 B
解析 盐酸抑制水的电离，所以ba，故B正确。
【练习3】25 ℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05 ml·L－1的Ba(OH)2溶液、③pH＝10的Na2S溶液、④pH＝5的NH4NO3溶液中，发生电离的水的物质的量之比是( )
A．1∶10∶1010∶109B．1∶5∶(5×109)∶(5×108)
C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶109
答案 A
解析 H2SO4与Ba(OH)2抑制水的电离，Na2S与NH4NO3促进水的电离。25 ℃时，pH＝0的H2SO4溶液中：c(H2O)电离＝c(OH－)＝eq \f(10－14,100) ml·L－1＝10－14 ml·L－1；0.05 ml·L－1的Ba(OH)2溶液中：c(H2O)电离＝c(H＋)＝eq \f(10－14,0.1) ml·L－1＝10－13 ml·L－1；pH＝10的Na2S溶液中：
c(H2O)电离＝c(OH－)＝10－4 ml·L－1；pH＝5的NH4NO3的溶液中：c(H2O)电离＝c(H＋)＝10－5ml·L－1。它们的物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109，故A正确。
二、溶液的pH值
【教师】当c(H+)或c(OH-)很小时，为了方便且直观，可用pH表示溶液酸碱性，规定pH是c(H+)的负对数：公式pH=-lg c (H+)
【教师】只有酸溶液中才存在H+，碱溶液中才存在OH-，对吗？
【学生】不对。任何水溶液中都存在H+和OH-。
【教师】溶液的酸碱性由什么决定？
【学生】c(H+)和c(OH-)的相对大小。
【教师】能否根据pH判断溶液酸碱性？
【学生】不可以。因为纯水显中性，但是pH却小于7。
【学生】可以根据pH判断溶液酸碱性。此时纯水所处温度不是常温，所以pH不是7。用pH判断溶液酸碱性需要知道温度和此温度下的Kw即可。
【教师讲解】25℃时，pH<7溶液显酸性，pH=7溶液显中性，pH>7溶液显碱性。所以pH判断溶液酸碱性时必须考虑温度外界条件。
【模型认知】讨论后将结果填入表格
【实验演示】pH的测定
(1)pH试纸测定
①使用方法：取一小片试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央，变色稳定后与标准比色卡对照，即可确定溶液的pH。
②注意事项：pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能会产生误差；用广范pH试纸读出的pH只能是整数。
(2)pH计测定：可精确测定溶液的pH，可读取一位或两位小数。
【提示】常温下，溶液的pH与溶液酸碱性的对应关系：
【试纸卡片】
(3)定性测量——酸碱指示剂
【习题演练】
(1)一定条件下 pH值越大，溶液的酸性越强。( × )
(2)强酸溶液的pH值一定小。( × )
(3)pH值等于6的溶液，一定是一个弱酸体系。( × )
(4)pH值相同的强酸和弱酸中c(H+)相同。( √ )
(5)在常温下，pH=0的溶液酸性最强，pH=14的溶液碱性最强。(×)
(6) 常温下，由水电离出的c(H+)=10-12ml/L，则溶液pH一定为12。(×)
(7)相同体积和相同pH值的盐酸，醋酸、硫酸中H+的物质的量相等。(√ )
结合上节所学弱电解质相关知识推导影响水电离平衡的因素，培养证据推理意识，注重前后知识衔接和学生由浅入深的认知特点。
课堂总结
一、水的电离
1.水的电离
水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离，其电离方程式为2H2OH3O＋＋OH－，可简写成H2OH＋＋OH－。
2.水的离子积常数
（1）概念：在一定温度下，当水的电离达到平衡时，c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，简称为水的离子积，用Kw表示。
（2）表达式：Kw＝c(H＋)•c(OH－)
25℃时，Kw＝1.0×10－14
影响因素：Kw是一个与温度有关的常数，温度升高，Kw增大。
适用范围：Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。在任何水溶液中均存在H＋和OH－，只要温度不变，Kw不变。
3.影响水的电离平衡的因素
(1)升高温度，水的电离程度增大，Kw增大。
(2)加入酸或碱，水的电离程度减小，Kw不变。
(3)加入弱碱阳离子或弱碱阴离子，水的电离程度增大，Kw不变。
板书
设计
水的电离和溶液的pH
水的电离和水的离子积常数 pH = - lg c(H+)
H2O== H+ + OH-
Kw= c(H+)×c(OH-)=1×10-14 （常温）
二、影响水的电离平衡的因素
1. 温度
2. c(H+)、c(OH-)
三、溶液的酸碱性
教学
反思
教学目标明确：注重了学生对水的电离过程和影响因素的理解，并强调了实验探究的重要性。通过明确的教学目标，学生能够更好地掌握相关知识。
教学方法得当：采用了多种教学方法，包括讲解、演示、实验和讨论，以激发学生的学习兴趣和参与度。这些方法有助于学生更好地理解和掌握水的电离过程和影响因素。
课堂互动良好：注重与学生之间的互动，鼓励学生提问和讨论，以便了解学生对知识的掌握情况，并及时给予反馈和指导。
教学效果显著：通过本次教学，学生对于水的电离过程和影响因素有了更深入的理解，能够运用所学知识解决相关问题。同时，学生的实验技能和科学探究能力也得到了提高。
作业
【练习1】在相同温度下，0.01 ml·L－1的NaOH溶液和0.01 ml·L－1的盐酸相比较，下列说法正确的是( )
A．由水电离出的c(H＋)相等
B．由水电离出的c(H＋)都是1.0×10－12 ml·L－1
C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 ml·L－1
D．两者都促进了水的电离
【答案】A
【解析】A项，二者c(H＋)、c(OH－)相同，对水电离抑制程度相同；B、C项，没有告诉温度，Kw不知，无法求水电离出的c(H＋)H2O、c(OH－)H2O；D项，二者均抑制水电离。