基于高中化学“实验探究”的教学探索

侯磊

摘要：基于《普通高中化学课程标准（2017年版）》的课程理念，依据“电离平衡”的相关教学要求，对“弱电解质的电离”进行教学实践，采用实验探究，问题引导，教师深化的教学策略，通过“化学平衡”迁移“电离平衡”。发展学生对水溶液中平衡的认识，深化学生对弱电解质的电离核心概念的理解。

关键词：电离平衡;弱电解质;迁移;实验探究;深化

文章编号：1008-0546（2020）06-0087-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.023

认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动;能发现和提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究。同时新课标还强调化学学科核心概念的学习，在教学活动中，要充分关注学生已有的知识基础，创设情境唤醒学生的前概念;通过各种负有效率意义的探究活动，将抽象内容可视化，引领学生理解概念，透过概念的宏观表现分析其微观本质;同时，将概念应用于实际问题的解决，既帮助学生深刻理解概念，又可以有效落实化学学科核心素养。

掌握好弱电解质的电离，既是对先前所学有关酸碱盐的相关概念以及电离的深化，同时又是学习水的电离，盐类水解等核心概念的铺垫，从教学体系看，其在反应原理中起到承上启下的作用。同时让同学们感知大千世界纷繁复杂的变化往往都离不开水的参与，整个自然界就是各类物质相互依存、相互制约的复杂平衡体系。在这个系统中，溶剂水与溶质之间存在相互作用，这种作用导致了物质在水溶液体系中变化的多样性和复杂性。学习它们之间的相互作用规律，对于形成与发展学生的微粒观、平衡观和守恒观。

一、学生情况分析及教学目标确定

1.学情分析

学生在必修2时已经学习电解质与非电解质以及强电解质与弱电解质的相关概念。知道强电解质在水中完全电离，弱电解质在水中部分电离。但学生对弱电解质部分电离的原因不是十分明确，以及弱电解质电离程度的认识并不深刻。

2.教学目标

知识与技能：认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡，能判断弱电解质在水溶液中电离平衡的方向，理解一定条件下弱电解质的电离平衡移动。

过程与方法：通过对盐酸、醋酸相关实验的探究以及问题的解决，让学生体会变化观念与平衡思想，培养分析问题解决问题的能力。

情感态度与价值观：在一系列实验探究的前提下，使学生感受到探究的奇妙与欣喜，提高科学探究与创新意识的科学素养。

二、教学流程设计及分析

课堂导人：我们都知道，家用洁厕灵可以清洁洁具，其主要成分为HCl，可以看做是HCl与碱类物质反应。那在日常生活中最为常见的为CH₃COOH，能否替代HCl清洁洁具呢？

环节1：认知与实验，感受强弱电解质的电离程度差异

学生实验：（1）用pH试纸测量0.1mol/LHCl溶液与0.1mol/LCH₃COOH溶液的pH。

（2）在A、B两试管中分别加入2-3mL HCl与CH₃COOH，与一定量的镁条反应。

设计意图：（1）在操作过程中强调实验操作的规范性。

（2）让同学们定性感受相同浓度的酸的“酸性”是有差异的;感知酸的浓度与H+浓度的区别。

演示实验：（1）用传感器检测0.1mol/LHCl溶液与0.1mol/L CH3COOH溶液导电性差异（电流大小不同）

（2）用2mL 0.1mol/LHCl溶液与0.1mol/L CH₃COOH溶液分别与过量的镁条反应，观察气体产生快慢的同时比较气体最终的体积。实验装置如图1。

设计意图：（1）如果CH₃COOH在水溶液中完全电离，导电程度应该与HCl相当，但二者导电能力相差悬殊，让学生进一步感受强弱电解质电离程度的不同。

（2）镁条与酸反应的实质是镁条与H+反应，刚开始反应慢是因为CH₃COOH溶液中电离出的H+较少，但最终产生的气体相差不大，说明CH₃COOH在反应过程申会不断电离出H+。

环节2：推理与实验，认识弱电解质的电离是可逆的，存在电离平衡

从左向右我们可以看做是离子化过程。改变条件，如减小c（H+），则离子化程度加大，那是否存在从右向左的分子化过程呢？

实验：（1）测量0.2mol/L CH₃COONH₄溶液的pH。

（2）量取0.2mol/L CH₃COONH₄溶液与0.2mol/LCH₃COOH溶液各5mL，将两溶液等体积混合后，测量pH，与先前测得0.1mol/L CH₃COOH溶液的pH相比较。

设计意图：实验目的是为了让学生感受平衡逆向移动，也就是分子化的过程也是存在的。实验过程等效于在0.1mol/LCH3COOH溶液申加入CH₃COO-。使c（CH₃COO-）=0.1mol/L，c（H+）減小意味着逆向移动，也就是说离子化与分子化共存，醋酸的电离是动态平衡。

环节3：类比化学平衡，迁移到电离平衡

电离平衡与化学平衡相类似，均在同一时间，同一条件下正逆方向同时进行。先让同学们回忆一下化学平衡的特征：逆动等定变。

电离平衡的特征：

逆：可逆过程，分子化进行的同时离子化也在进行。

动：动态平衡，平衡时为该条件下电离的最大限度。

等：当离子化速率与分子化速率相等时，达到电离平衡。

定：达到平衡时，各个微粒的净生成量或者净消耗量是相等的，即微粒的浓度保持不变。从图像中可以感受到，弱电解质电离的程度一般是很小的。

变：

讨论：在化学反应中当条件（温度、浓度和压强）改变，平衡会发生变化。那么对水溶液中的电离平衡来说，哪些因素会影响？如何影响电离平衡？

（1）温度：（在稀溶液中，电离可看作是化学键的断裂，故电离应为吸热过程）

温度升高，平衡向右移动;温度下降，平衡向左移动。

（2）浓度：（通过分子化与离子化速率的相对大小来衡量）

①在溶液中滴加几滴冰醋酸，离子化速率大于分子化速率，平衡右移。

②在溶液中加入一定量的蒸馏水，离子化速率大于分子化速率，平衡右移。

③在溶液中加入少量醋酸钠固体，离子化速率小于分子化速率，平衡左移。

环节4：学以致用

思考（1）pH=1（c（H+）=0.1mol/L）HCl溶液与CH₃COOH溶液各200mL，分别与0.65gZn反应，试画出V（H₂）与t的图像。

由于醋酸可不断电离出H+，所以反应开始后醋酸与Zn反应速率较快。Zn为0.01mol，能与酸完全反应，故最终产生的气体是一样的。

思考（2）某浓度的盐酸与Zn反应制备H₂时反应过快，为了减缓反应速率，但又不影响气体总量，可以采取什么方法？

①加适量蒸馏水

②加固体CH₃COONa

三、教学反思：

1.本课从生活场景人手，采用科学探究为主导贯穿课堂。充分体现学生的主体地位，引导学生的求知、探索的心态，发挥学生的能动性。以生活场景，实验探究，问题解决等驱动教学活动。

2.利用实验探究、迁移应用与学习实践等课堂活动，在学生基于已有的知识与经验基础上能动地建构平衡体系，丰富化学的學科方法与观念。

3.在教学设计中应加强学习内容与生活环境以及社会发展的联系，关注学生的学习兴趣和已有经验，为学生确立终身学习所必备的素养服务。

4.教学过程中会出现一些生成的、不确定的因素，对于这些动态的问题需要教师不断提高掌握课堂的能力，要及时、智慧的引导，教育学生在实践中不断完善。

5.针对水溶液体系的特点，结合实验现象、数据等证据素材，引导学生形成认识水溶液离子反应与平衡的基本思路。

6.摆脱知识本位的教学，因为在强调知识内部的逻辑、知识整体结构的同时，往往出现重结论轻过程、重理论轻实践的现象。长此以往不利于对学生化学学科核心观念的培养。