基于三重表征的“弱電解質(zhì)的電離”教學(xué)設(shè)計(jì)

周鵬

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

一、識(shí)：認(rèn)識(shí)弱電解質(zhì)

問題1：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，能獲取哪些客觀事實(shí)？

演示實(shí)驗(yàn)：測定濃度均為0.1mol/LHCl、CH3COOH溶液的pH。

【生】客觀事實(shí)：HCl溶液pH為1.0；CH3COOH溶液pH為2.9。

【師】宏觀現(xiàn)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(qǐng)你分析電離的微觀本質(zhì)。

【生】微觀本質(zhì)：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(zhì)在水中電離程度是有強(qiáng)、弱之分。能夠全部電離的電解質(zhì)為強(qiáng)電解質(zhì)，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和鹽；反之只有部分電離的電解質(zhì)稱為弱電解質(zhì)，如弱酸和弱堿。像醋酸等弱電解質(zhì)的電離過程有什么特殊之處？

【生】產(chǎn)生的離子在溶液中相互碰撞又會(huì)結(jié)合成分子，即為可逆過程。

問題3：請(qǐng)你用適當(dāng)?shù)姆椒ū硎倦婋x過程

【生】CH3COOH ？壙CH3COO_ + H+

二、明：明確弱電解質(zhì)的電離平衡

問題4：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，能獲取哪些客觀事實(shí)？

演示實(shí)驗(yàn)：6mL 8mol/L甲酸和6mL 0.04mol/L鹽酸導(dǎo)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(jié)合可逆反應(yīng)特點(diǎn)，分析甲酸一側(cè)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(dòng)，電離程度增大，c（H+）、c（HCOO-）濃度增大，燈泡變亮；再繼續(xù)稀釋，電離程度繼續(xù)增大，但濃度逐漸減小，燈泡變暗。

三、破：突破電離平衡常數(shù)

問題5：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，能獲取哪些客觀事實(shí)？

演示實(shí)驗(yàn)：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(xiàn)象。

【生】醋酸能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，生成氣體，而苯酚則不能。

【師】通過以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以定性分析說明三者酸性強(qiáng)弱為：醋酸>碳酸>苯酚。能否用定量分析三者酸性強(qiáng)弱？

【生】電離常數(shù)相對(duì)大小

問題6：什么是電離平衡常數(shù)？有什么特點(diǎn)？對(duì)于弱電解質(zhì)AmBn，怎樣書寫電離平衡常數(shù)表達(dá)式？

【生】與化學(xué)平衡類似，電離平衡的平衡常數(shù)，就是電離平衡常數(shù)，用k表示，只受物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和溫度影響。

弱酸用ka，弱堿用kb。分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上可電離H+的多元弱酸的電離是分步進(jìn)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(jì)算多元弱酸的c（H+）及比較弱酸酸性相對(duì)強(qiáng)弱時(shí)，通常只考慮第一步電離。

四、練：練習(xí)電離平衡常數(shù)的應(yīng)用

練習(xí)：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(guān)敘述正確的是（ ）

五、解：理解電離平衡常數(shù)的意義

問題7：請(qǐng)從定性和定量的視角，描述弱電解質(zhì)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(shí)，根據(jù)酸、堿性強(qiáng)弱同時(shí)也可以從微觀上解釋弱電解質(zhì)電離的本質(zhì)和規(guī)律；從定量的角度講：電離平衡常數(shù)表示了弱電解質(zhì)電離的程度及強(qiáng)弱。

責(zé)任編輯 韋英哲endprint