资源简介

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3.1电离平衡 教学设计
一、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：通过溶液导电性实验，宏观区分强电解质与弱电解质的电离差异；从微观角度理解弱电解质电离过程的可逆性，明确电离平衡的本质是离子化与分子化速率相等的动态平衡，建立“宏观现象—微观本质”的关联认知。
2.变化观念与平衡思想：认识弱电解质电离平衡的建立与移动过程，理解温度、浓度、外加物质等因素对电离平衡的影响，能用平衡移动原理分析电离平衡的变化规律，树立动态平衡的化学思想。
3.证据推理与模型认知：基于实验现象（如pH变化、导电能力差异）和数据（如电离常数），推理弱电解质的电离特点；构建电离平衡表达式、电离常数等定量分析模型，运用模型解释电离平衡的相关问题。
4.科学探究与创新意识：设计探究弱电解质电离平衡移动的实验方案（如探究温度对醋酸电离平衡的影响），通过控制变量法分析实验现象，培养实验设计、操作与数据分析能力，激发创新探究的思维。
5.科学态度与社会责任：结合电离平衡在生活中的应用（如胃酸中和、药物吸收），认识化学原理与实际生活的密切联系；通过实验操作培养严谨求实的科学态度，体会化学知识在解决实际问题中的价值。
二、教学重难点
1.教学重点
电解质的分类：强电解质与弱电解质的定义及判断（依据电离程度），常见强电解质（强酸、强碱、大多数盐）与弱电解质（弱酸、弱碱、水）的实例。电离平衡的建立：弱电解质电离平衡的形成过程，电离平衡的特征（逆、等、动、定、变）。电离平衡的影响因素：温度（升温促进电离）、浓度（稀释促进电离）、外加物质（酸、碱、盐对电离平衡的影响）。电离平衡表达式与电离常数：表达式的书写规则，电离常数的意义（衡量弱电解质电离程度）及应用。
2.教学难点
理解强电解质与弱电解质的本质区别（是否完全电离），辨析“导电能力强弱”与“电解质强弱”的关系（导电能力取决于离子浓度与离子所带电荷，与电解质强弱无必然联系）；阐释电离平衡的动态本质，区分“电离达到平衡”与“停止电离”的误区；掌握电离平衡移动的判断方法，能结合平衡移动原理分析复杂体系（如混合溶液）中的电离平衡变化；理解电离常数的应用条件，能通过电离常数比较弱电解质的相对强弱。
三、教学环节
（一）情境导入：从生活现象引发思考
展示两组生活场景图片：一是医生给胃酸过多患者开具碳酸氢钠片的处方，二是用白醋除水垢的过程。提问：“胃酸的主要成分是盐酸，碳酸氢钠能中和胃酸，白醋能溶解水垢（主要成分为碳酸钙），说明盐酸和醋酸都能电离出H 。但同样浓度的盐酸和醋酸，与碳酸氢钠反应的剧烈程度却不同，盐酸反应更剧烈，这是为什么？H 的产生过程存在怎样的差异？”以此引发学生对电解质电离差异的探究兴趣，自然导入课题。
（二）新课讲授：电解质的分类——强与弱的本质差异
1.实验探究：电解质溶液的导电性差异
设计实验：取相同浓度（0.1mol/L）的盐酸、醋酸、氢氧化钠溶液、氨水、氯化钠溶液，分别接入串联有小灯泡的电路中，观察小灯泡的亮度变化。实验现象：盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液对应的小灯泡亮度高，导电能力强；醋酸、氨水对应的小灯泡亮度低，导电能力弱。
提出问题：“相同浓度的电解质溶液，导电能力为何存在差异？导电能力与电解质的电离有何关系？”引导学生思考：溶液导电能力取决于离子浓度，离子浓度越高，导电能力越强。相同浓度下，部分电解质溶液离子浓度高，说明其电离出的离子多；部分离子浓度低，说明电离出的离子少。
2.强电解质与弱电解质的定义
明确概念：在水溶液中能完全电离的电解质称为强电解质；在水溶液中只能部分电离的电解质称为弱电解质。强调“完全电离”与“部分电离”是二者的本质区别，与溶解度无关（如硫酸钡难溶于水，但溶解的部分完全电离，属于强电解质）。
实例分类：强电解质包括强酸（HCl、H SO 、HNO 等）、强碱（NaOH、KOH、Ba(OH) 等）、大多数盐（NaCl、K SO 、CaCO 等）；弱电解质包括弱酸（CH COOH、H CO 、H SO 等）、弱碱（NH ·H O、Fe(OH) 等）、水。
误区辨析：通过提问“导电能力强的电解质一定是强电解质吗？”引导学生明确：导电能力取决于离子浓度，如极稀的盐酸导电能力可能弱于浓醋酸，因此不能通过导电能力直接判断电解质强弱，需结合“是否完全电离”的本质特征。
3.电离方程式的书写
强电解质电离方程式：用“=”表示完全电离，如HCl=H +Cl ，NaOH=Na +OH ，Na SO =2Na +SO 。
弱电解质电离方程式：用“ ”表示部分电离，如CH COOH CH COO +H ，NH ·H O NH +OH 。多元弱酸分步电离，以第一步电离为主，如H CO H +HCO ，HCO H +CO ；多元弱碱一步电离（书写简化），如Fe(OH) Fe +3OH 。
即时练习：让学生书写H SO 、H PO 、Ba(OH) 、Cu(OH) 的电离方程式，教师针对性点评，纠正“多元弱酸一步电离”“弱电解质用等号”等错误。
（三）新课讲授：弱电解质的电离平衡——动态平衡的建立
1.电离平衡的建立过程
以醋酸电离为例，用微观过程示意图展示：醋酸分子溶于水后，在水分子作用下开始电离为CH COO 和H （离子化过程），同时，生成的CH COO 和H 会相互结合重新形成醋酸分子（分子化过程）。初始阶段，离子化速率大于分子化速率，溶液中离子浓度逐渐增大；随着离子浓度增加，分子化速率逐渐加快，当离子化速率与分子化速率相等时，溶液中CH COOH分子、CH COO 、H 的浓度不再发生变化，此时电离达到平衡状态，即电离平衡。
归纳电离平衡的适用范围：仅适用于弱电解质（包括弱酸、弱碱、水），强电解质因完全电离，不存在电离平衡。
2.电离平衡的特征
结合化学平衡的特征，引导学生推导电离平衡的“逆、等、动、定、变”五大特征：逆（电离过程是可逆的）；等（达到平衡时，离子化速率=分子化速率≠0）；动（平衡是动态平衡，离子化与分子化过程持续进行）；定（平衡时，溶液中各粒子的浓度保持恒定）；变（外界条件改变时，平衡会发生移动，建立新的平衡）。
深度解读：通过“动态平衡”的讲解，纠正学生“平衡时电离停止”的误区，强调平衡状态是“变化中的不变”，粒子浓度恒定但转化从未停止。
（四）新课讲授：电离平衡的移动——外界条件的影响
1.实验探究：影响醋酸电离平衡的因素
实验准备：取一定浓度的醋酸溶液，滴加2滴酚酞指示剂（溶液无色），再加入少量锌粒，观察产生气泡的速率；另取相同浓度的醋酸溶液，测定其pH，然后将溶液稀释10倍，再次测定pH；取醋酸溶液，滴加几滴浓盐酸，观察溶液中离子浓度的变化（可通过导电能力传感器辅助检测）。
实验现象与分析：①加入锌粒：锌与H 反应生成H ，气泡产生速率较慢（对比盐酸与锌的反应），说明醋酸溶液中H 浓度较低，电离不完全；反应过程中，H 被消耗，电离平衡正向移动，CH COOH继续电离出H ，气泡持续产生。②稀释溶液：稀释前pH约为3，稀释10倍后pH约为3.8（未增大1），说明稀释促进醋酸电离，H 浓度降低幅度小于稀释倍数，电离平衡正向移动。③加入浓盐酸：溶液中H 浓度突然增大，导电能力增强，电离平衡逆向移动，CH COO 浓度降低。
2.影响电离平衡的因素归纳
温度：弱电解质的电离过程是吸热过程（破坏化学键需要吸热），根据勒夏特列原理，升温使电离平衡正向移动，电离程度增大。例如，加热醋酸溶液，其pH会减小，说明H 浓度增大，电离程度提高。
浓度：稀释弱电解质溶液，会降低离子浓度，使离子化速率大于分子化速率，电离平衡正向移动，电离程度增大（“越稀越电离”）。但需注意，稀释虽促进电离，但溶液中离子浓度（如H ）通常会减小（除非无限稀释，水的电离影响不可忽略）。增大弱电解质浓度，电离平衡正向移动，但电离程度减小（离子浓度增大，分子化速率提升更显著）。
外加物质：①外加酸或碱：若加入与弱电解质电离出的离子相同的酸或碱（如向醋酸中加盐酸），会增大对应离子浓度，平衡逆向移动；若加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质（如向醋酸中加NaOH），会消耗对应离子，平衡正向移动。②外加盐：若加入含弱电解质离子的盐（如向醋酸中加醋酸钠），会增大CH COO 浓度，平衡逆向移动（同离子效应）；若加入不含相关离子的盐（如NaCl），对电离平衡无显著影响（盐效应，高中阶段暂不深入）。
表格梳理：引导学生以醋酸电离（CH COOH CH COO +H ΔH>0）为例，列表分析温度升高、加水稀释、加浓盐酸、加NaOH固体、加醋酸钠固体等条件下，平衡移动方向、电离程度、c(H )、pH的变化，强化对平衡移动规律的理解。
（五）新课讲授：电离平衡的定量描述——电离常数
1.电离平衡表达式与电离常数
定义：在一定温度下，弱电解质达到电离平衡时，电离产生的各种离子浓度幂的乘积与溶液中未电离的分子浓度幂的乘积之比是一个常数，称为电离平衡常数，简称电离常数，用K表示（弱酸用K ，弱碱用K ）。
表达式书写：以醋酸电离为例，CH COOH CH COO +H ，其电离常数表达式为K =[CH COO ]·[H ]/[CH COOH]（“[]”表示平衡时的浓度，单位为mol/L）。多元弱酸分步电离，每一步都有对应的电离常数（K 、K 、K ），且K >>K >>K ，说明第一步电离是主要的。例如，H CO 的K =[H ]·[HCO ]/[H CO ]，K =[H ]·[CO ]/[HCO ]。
注意事项：电离常数表达式中不包含纯液体（如水）和固体的浓度（因其浓度视为常数）；电离常数只与温度有关，与弱电解质的浓度无关，温度升高，K值增大（因电离吸热）。
2.电离常数的意义与应用
衡量弱电解质的电离程度：K值越大，说明弱电解质的电离程度越大，酸性（或碱性）越强。例如，25℃时，CH COOH的K ≈1.8×10 ，H CO 的K ≈4.4×10 ，说明醋酸的酸性强于碳酸。
比较弱酸（或弱碱）的相对强弱：相同温度下，通过比较K值大小可直接判断弱酸的酸性强弱，无需考虑浓度。例如，已知H PO 的K >K >K ，可得出酸性：H PO >H PO >HPO 。
判断电离平衡的移动方向：对于某一弱电解质的电离体系，若计算出某时刻的离子浓度幂乘积与分子浓度幂乘积的比值（Q，反应商），与K值比较：QK时，平衡逆向移动。
计算平衡时的离子浓度：已知弱电解质的初始浓度和电离常数，可计算平衡时的离子浓度。例如，对于一元弱酸HA，初始浓度为c，电离常数为K ，若K 很小（c/K ≥500），可近似认为平衡时[HA]≈c，[H ]≈√(c·K )（此公式为简化计算，需说明适用条件）。
（六）新课讲授：电离平衡的应用——化学与生活
1.解释生活中的化学现象
胃酸中和：胃酸的主要成分是盐酸（强电解质，完全电离），胃酸过多时，服用碳酸氢钠（强电解质）或氢氧化铝（弱碱，部分电离），碳酸氢钠电离出的HCO 与H 反应，氢氧化铝电离出的OH 与H 反应，均能消耗H ，使胃酸中H 浓度降低，缓解不适。
白醋除水垢：白醋中的醋酸（弱电解质）电离出H ，与水垢中的CaCO 反应生成CO 、Ca 和水，随着H 的消耗，醋酸的电离平衡正向移动，持续提供H ，直至水垢溶解。
2.化学实验与工业生产中的应用
缓冲溶液的制备：由弱电解质及其对应的盐组成的混合溶液（如CH COOH与CH COONa混合溶液），具有缓冲作用，能抵抗少量外加酸或碱对pH的影响。其原理是：加入少量酸时，CH COO 与H 结合，使醋酸电离平衡逆向移动，pH变化小；加入少量碱时，OH 与H 反应，醋酸电离平衡正向移动，补充H ，pH变化小。缓冲溶液在生物实验（如细胞培养）和工业生产中应用广泛。
除杂与提纯：利用电离平衡差异分离物质，如除去硫酸锌溶液中的少量硫酸，可加入氧化锌，氧化锌与H 反应，使硫酸的电离平衡（虽为强酸，但H 被消耗）持续正向移动，H 被除去，同时不引入新杂质。
（七）课堂讨论：深度辨析电离平衡的核心问题
提出讨论主题：“相同浓度的盐酸和醋酸，为什么盐酸的pH更小？稀释相同倍数后，两者的pH变化幅度为何不同？请结合强电解质与弱电解质的电离差异及电离平衡移动原理进行分析。”
引导学生从电离程度、平衡移动角度分析：盐酸是强电解质，完全电离，相同浓度下H 浓度高，pH小；醋酸是弱电解质，部分电离，H 浓度低，pH大。稀释时，盐酸中H 浓度随稀释倍数成比例降低，pH变化幅度大；醋酸稀释促进电离平衡正向移动，H 浓度降低幅度小于稀释倍数，pH变化幅度小。
教师总结：“强电解质与弱电解质的本质差异决定了其溶液性质的不同，而弱电解质的电离平衡移动则是解释其浓度变化时性质差异的关键。理解‘完全电离’与‘动态平衡’的区别，是掌握本节课知识的核心。”
（八）拓展延伸：水的电离平衡初探
提出问题：“水是弱电解质，其电离方程式为H O H +OH ，请结合本节课所学知识，推测温度、外加酸或碱对水的电离平衡有何影响？”引导学生类比醋酸的电离平衡，得出结论：升温促进水的电离，加酸或加碱会抑制水的电离。为后续“水的电离和溶液的pH”课程做好铺垫，构建知识体系的连贯性。
四、核心知识归纳
1.电解质的分类与电离
（1）分类依据：电离程度（完全电离→强电解质，部分电离→弱电解质）。
（2）常见类型：强电解质（强酸、强碱、大多数盐）；弱电解质（弱酸、弱碱、水）。
（3）电离方程式：强电解质用“=”，弱电解质用“ ”，多元弱酸分步电离。
2.电离平衡的建立与特征
（1）建立：弱电解质电离过程中，离子化速率=分子化速率时达到平衡。
（2）特征：逆（可逆）、等（速率相等）、动（动态平衡）、定（浓度恒定）、变（条件改变平衡移动）。
3.电离平衡的影响因素
（1）温度：升温→平衡正向移动（电离吸热），电离程度增大。
（2）浓度：稀释→平衡正向移动，电离程度增大（越稀越电离）；增浓→平衡正向移动，电离程度减小。
（3）外加物质：加酸/碱（同离子）→平衡逆向移动；加反应物质→平衡正向移动；加同离子盐→平衡逆向移动。
4.电离常数（K）
（1）表达式：弱酸K =[离子浓度幂乘积]/[分子浓度]，弱碱K 同理。
（2）特点：只与温度有关，温度升高K增大。
（3）应用：衡量电离程度（K大→电离强）、比较酸碱性强弱、判断平衡移动方向、计算离子浓度。
5.核心误区辨析
（1）导电能力≠电解质强弱：取决于离子浓度与电荷，与电离程度无必然联系。
（2）电离平衡≠停止电离：动态平衡，离子化与分子化持续进行。
（3）稀释促进电离≠离子浓度增大：通常离子浓度减小，仅电离程度增大。
五、课堂练习
（一）基础巩固题
1.下列物质属于弱电解质的是（）
A.盐酸B.蔗糖C.醋酸D.氯化钠
2.关于强电解质与弱电解质的叙述，正确的是（）
A.强电解质在水中完全电离，弱电解质在水中不电离
B.强电解质溶液导电能力一定强于弱电解质溶液
C.强电解质的电离方程式用“=”，弱电解质用“ ”
D.强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物
3.下列关于醋酸电离平衡（CH COOH CH COO +H ）的说法，错误的是（）
A.达到平衡时，[CH COO ]·[H ]/[CH COOH]为定值
B.升温会使平衡正向移动，电离程度增大
C.加入少量NaOH固体，平衡正向移动
D.加入少量醋酸钠固体，平衡正向移动
4.25℃时，相同浓度的下列弱酸，酸性最强的是（）
A.甲酸（K ≈1.8×10 ）B.醋酸（K ≈1.8×10 ）
C.碳酸（K ≈4.4×10 ）D.次氯酸（K ≈3.0×10 ）
5.向0.1mol/L的醋酸溶液中加水稀释，下列说法正确的是（）
A.电离平衡逆向移动B.电离程度减小
C.c(H )增大D.pH增大
（二）能力提升题
6.写出下列物质的电离方程式：
（1）H SO （2）NH ·H O（3）H CO （4）Fe(OH) （5）NaHCO
7.已知25℃时，醋酸的电离常数K =1.8×10 。计算0.1mol/L醋酸溶液中：
（1）平衡时c(H )（提示：c/K ≥500，可用近似公式[H ]=√(c·K )）；
（2）醋酸的电离程度（电离程度=已电离的浓度/初始浓度×100%）。
（三）拓展创新题
8.某实验小组设计实验探究“温度对醋酸电离平衡的影响”，请完成下列问题：
（1）实验原理：醋酸的电离是吸热过程，升温会促进电离，使溶液中c(H )增大，pH减小。
（2）实验用品：0.1mol/L醋酸溶液、pH计、烧杯、温度计、酒精灯、三脚架等。
（3）实验步骤：
①取一定体积的0.1mol/L醋酸溶液于烧杯中，用温度计测定溶液温度T ，用pH计测定溶液pH ；
②________________________；
③待溶液温度降至室温，再次测定溶液pH ，对比分析数据。
（4）预期实验现象：________________________。
（5）实验反思：若加热过程中醋酸挥发，会对实验结果产生怎样的影响？为什么？
9.结合电离平衡知识，解释为什么“CH COOH与CH COONa的混合溶液能抵抗少量外加酸或碱的影响”，并写出相关的离子方程式。
六、练习答案与解析
（一）基础巩固题答案与解析
1.答案：C
解析：盐酸是混合物（HCl的水溶液），既非电解质也非非电解质；蔗糖是非电解质；醋酸是弱酸，属于弱电解质；氯化钠是盐，属于强电解质，故选C。
2.答案：C
解析：弱电解质在水中部分电离，A错误；导电能力取决于离子浓度，极稀强电解质溶液导电能力可能弱于浓弱电解质溶液，B错误；强电解质电离用“=”，弱电解质用“ ”，C正确；HCl是强电解质但为共价化合物，D错误，故选C。
3.答案：D
解析：电离常数K是定值（温度不变），A正确；升温促进吸热的电离过程，B正确；加NaOH消耗H ，平衡正向移动，C正确；加醋酸钠增大CH COO 浓度，平衡逆向移动，D错误，故选D。
4.答案：A
解析：电离常数K 越大，弱酸酸性越强，甲酸的K 最大，酸性最强，故选A。
5.答案：D
解析：加水稀释促进醋酸电离，平衡正向移动，电离程度增大，但c(H )减小，pH增大，A、B、C错误，D正确，故选D。
（二）能力提升题答案与解析
6.答案：
（1）H SO =2H +SO （强电解质，完全电离）
（2）NH ·H O NH +OH （弱碱，部分电离）
（3）H CO H +HCO ，HCO H +CO （多元弱酸，分步电离）
（4）Fe(OH) Fe +3OH （多元弱碱，一步电离简化）
（5）NaHCO =Na +HCO （强电解质，完全电离出Na 和HCO ，HCO 部分电离）
7.答案：
（1）c(H )=√(c·K )=√(0.1×1.8×10 )=√(1.8×10 )≈1.34×10 mol/L
（2）电离程度=(1.34×10 mol/L/0.1mol/L)×100%≈1.34%
（三）拓展创新题答案与解析
8.答案：
（3）②用酒精灯加热烧杯中的醋酸溶液，测定加热后溶液温度T （T >T ），立即用pH计测定溶液pH ；
（4）预期现象：加热后溶液pH （5）影响：会导致测得的pH 偏大，实验结果不准确。原因：醋酸挥发使溶液中醋酸浓度降低，即使升温促进电离，c(H )增大的幅度也会被浓度降低的幅度抵消，甚至c(H )减小，导致pH 偏大，无法准确反映温度对电离平衡的影响。
9.答案：
原因：CH COOH与CH COONa混合溶液中，CH COOH CH COO +H ，CH COONa=CH COO +Na ，溶液中存在大量CH COOH分子和CH COO 。加入少量外加酸时，H 与CH COO 结合生成CH COOH，电离平衡逆向移动，c(H )变化小；加入少量外加碱时，OH 与H 结合生成H O，电离平衡正向移动，CH COOH电离补充H ，c(H )变化小，因此能抵抗pH变化。
相关离子方程式：加酸时，H +CH COO =CH COOH；加碱时，OH +H =H O（或OH +CH COOH=CH COO +H O）。
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