基于三重表征的“弱電解質的電離”教學設計

周鵬

1982年蘇格蘭格拉斯哥大學科學教育中心的約翰斯頓（A .H .Johnstone）教授提出學習化學的三重表征以來，三重表征的研究就受到了國外化學教育專家的重視。化學三重表征指的是宏觀知識、微觀知識及符號知識的外在呈現形式和在頭腦中的加工與呈現形式。建立“宏觀—微觀—符號”三者之間的內在聯系是化學學科特點所采用的有效學習方法。在人教版化學選修4第三章第一節“弱電解質的電離”教學中，筆者采用了“識、明、破、練、解”策略組織教學，幫助學生完成從三重表征上認識和深化弱電解質的電離。

一、識：認識弱電解質

問題1：請同學們仔細觀察實驗，能獲取哪些客觀事實？

演示實驗：測定濃度均為0.1mol/LHCl、CH3COOH溶液的pH。

【生】客觀事實：HCl溶液pH為1.0；CH3COOH溶液pH為2.9。

【師】宏觀現象pH有差別，說明兩種溶液中的H+的濃度是不同的。相同濃度的鹽酸和醋酸中H+的濃度卻不相同，說明HCl和CH3COOH的電離程度不同。

問題2：請你分析電離的微觀本質。

【生】微觀本質：HCl在水溶液中全部電離生成H+ 和Cl-； CH3COOH在水溶液中只有部分電離生成CH3COO-和H+。

【師】電解質在水中電離程度是有強、弱之分。能夠全部電離的電解質為強電解質，如強酸、強堿和鹽；反之只有部分電離的電解質稱為弱電解質，如弱酸和弱堿。像醋酸等弱電解質的電離過程有什么特殊之處？

【生】產生的離子在溶液中相互碰撞又會結合成分子，即為可逆過程。

問題3：請你用適當的方法表示電離過程

【生】CH3COOH ？壙CH3COO_ + H+

二、明：明確弱電解質的電離平衡

問題4：請同學們仔細觀察實驗，能獲取哪些客觀事實？

演示實驗：6mL 8mol/L甲酸和6mL 0.04mol/L鹽酸導電性測定

【生】接通電路后，兩邊燈泡亮度相同。往甲酸中注入蒸餾水后，燈泡逐漸變亮而后又變暗；鹽酸中注蒸餾水燈泡很快就變暗。

【師】結合可逆反應特點，分析甲酸一側燈泡亮度變化原因。

【生】注入蒸餾水后，破壞甲酸原有電離平衡，使平衡向電離方向移動，電離程度增大，c（H+）、c（HCOO-）濃度增大，燈泡變亮；再繼續稀釋，電離程度繼續增大，但濃度逐漸減小，燈泡變暗。

三、破：突破電離平衡常數

問題5：請同學們仔細觀察實驗，能獲取哪些客觀事實？

演示實驗：向兩支分別盛有0.1mol/L醋酸和苯酚的試管中滴加等濃度Na2CO3溶液，觀察現象。

【生】醋酸能與碳酸鈉溶液反應，生成氣體，而苯酚則不能。

【師】通過以上實驗現象，可以定性分析說明三者酸性強弱為：醋酸>碳酸>苯酚。能否用定量分析三者酸性強弱？

【生】電離常數相對大小

問題6：什么是電離平衡常數？有什么特點？對于弱電解質AmBn，怎樣書寫電離平衡常數表達式？

【生】與化學平衡類似，電離平衡的平衡常數，就是電離平衡常數，用k表示，只受物質的結構和溫度影響。

弱酸用ka，弱堿用kb。分子中含有兩個或兩個以上可電離H+的多元弱酸的電離是分步進行的。

【師】一般K1》K2》K3，即第二電離通常比第一步電離難得多，第三步電離又比第二步電離難得多。因此計算多元弱酸的c（H+）及比較弱酸酸性相對強弱時，通常只考慮第一步電離。

四、練：練習電離平衡常數的應用

練習：常溫下，將0.1 mol/L的醋酸溶液加水稀釋至原來體積的10倍，下列有關敘述正確的是（ ）

五、解：理解電離平衡常數的意義

問題7：請從定性和定量的視角，描述弱電解質電離的特征

【生】從定性的角度講：弱酸、弱堿的電離出H+ 和OH-是引起水溶液成酸性、成堿性的客觀事實，根據酸、堿性強弱同時也可以從微觀上解釋弱電解質電離的本質和規律；從定量的角度講：電離平衡常數表示了弱電解質電離的程度及強弱。

責任編輯 韋英哲endprint