基于高中化學“實驗探究”的教學探索

侯磊

摘要：基于《普通高中化學課程標準（2017年版）》的課程理念，依據(jù)“電離平衡”的相關教學要求，對“弱電解質(zhì)的電離”進行教學實踐，采用實驗探究，問題引導，教師深化的教學策略，通過“化學平衡”遷移“電離平衡”。發(fā)展學生對水溶液中平衡的認識，深化學生對弱電解質(zhì)的電離核心概念的理解。

關鍵詞：電離平衡;弱電解質(zhì);遷移;實驗探究;深化

文章編號：1008-0546（2020）06-0087-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.06.023

認識科學探究是進行科學解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應用的科學實踐活動;能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題;能從問題和假設出發(fā)，依據(jù)探究目的，設計探究方案，運用化學實驗、調(diào)查等方法進行實驗探究。同時新課標還強調(diào)化學學科核心概念的學習，在教學活動中，要充分關注學生已有的知識基礎，創(chuàng)設情境喚醒學生的前概念;通過各種負有效率意義的探究活動，將抽象內(nèi)容可視化，引領學生理解概念，透過概念的宏觀表現(xiàn)分析其微觀本質(zhì);同時，將概念應用于實際問題的解決，既幫助學生深刻理解概念，又可以有效落實化學學科核心素養(yǎng)。

掌握好弱電解質(zhì)的電離，既是對先前所學有關酸堿鹽的相關概念以及電離的深化，同時又是學習水的電離，鹽類水解等核心概念的鋪墊，從教學體系看，其在反應原理中起到承上啟下的作用。同時讓同學們感知大千世界紛繁復雜的變化往往都離不開水的參與，整個自然界就是各類物質(zhì)相互依存、相互制約的復雜平衡體系。在這個系統(tǒng)中，溶劑水與溶質(zhì)之間存在相互作用，這種作用導致了物質(zhì)在水溶液體系中變化的多樣性和復雜性。學習它們之間的相互作用規(guī)律，對于形成與發(fā)展學生的微粒觀、平衡觀和守恒觀。

一、學生情況分析及教學目標確定

1.學情分析

學生在必修2時已經(jīng)學習電解質(zhì)與非電解質(zhì)以及強電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的相關概念。知道強電解質(zhì)在水中完全電離，弱電解質(zhì)在水中部分電離。但學生對弱電解質(zhì)部分電離的原因不是十分明確，以及弱電解質(zhì)電離程度的認識并不深刻。

2.教學目標

知識與技能：認識弱電解質(zhì)在水溶液中存在電離平衡，能判斷弱電解質(zhì)在水溶液中電離平衡的方向，理解一定條件下弱電解質(zhì)的電離平衡移動。

過程與方法：通過對鹽酸、醋酸相關實驗的探究以及問題的解決，讓學生體會變化觀念與平衡思想，培養(yǎng)分析問題解決問題的能力。

情感態(tài)度與價值觀：在一系列實驗探究的前提下，使學生感受到探究的奇妙與欣喜，提高科學探究與創(chuàng)新意識的科學素養(yǎng)。

二、教學流程設計及分析

課堂導人：我們都知道，家用潔廁靈可以清潔潔具，其主要成分為HCl，可以看做是HCl與堿類物質(zhì)反應。那在日常生活中最為常見的為CH₃COOH，能否替代HCl清潔潔具呢？

環(huán)節(jié)1：認知與實驗，感受強弱電解質(zhì)的電離程度差異

學生實驗：（1）用pH試紙測量0.1mol/LHCl溶液與0.1mol/LCH₃COOH溶液的pH。

（2）在A、B兩試管中分別加入2-3mL HCl與CH₃COOH，與一定量的鎂條反應。

設計意圖：（1）在操作過程中強調(diào)實驗操作的規(guī)范性。

（2）讓同學們定性感受相同濃度的酸的“酸性”是有差異的;感知酸的濃度與H+濃度的區(qū)別。

演示實驗：（1）用傳感器檢測0.1mol/LHCl溶液與0.1mol/L CH3COOH溶液導電性差異（電流大小不同）

（2）用2mL 0.1mol/LHCl溶液與0.1mol/L CH₃COOH溶液分別與過量的鎂條反應，觀察氣體產(chǎn)生快慢的同時比較氣體最終的體積。實驗裝置如圖1。

設計意圖：（1）如果CH₃COOH在水溶液中完全電離，導電程度應該與HCl相當，但二者導電能力相差懸殊，讓學生進一步感受強弱電解質(zhì)電離程度的不同。

（2）鎂條與酸反應的實質(zhì)是鎂條與H+反應，剛開始反應慢是因為CH₃COOH溶液中電離出的H+較少，但最終產(chǎn)生的氣體相差不大，說明CH₃COOH在反應過程申會不斷電離出H+。

環(huán)節(jié)2：推理與實驗，認識弱電解質(zhì)的電離是可逆的，存在電離平衡

從左向右我們可以看做是離子化過程。改變條件，如減小c（H+），則離子化程度加大，那是否存在從右向左的分子化過程呢？

實驗：（1）測量0.2mol/L CH₃COONH₄溶液的pH。

（2）量取0.2mol/L CH₃COONH₄溶液與0.2mol/LCH₃COOH溶液各5mL，將兩溶液等體積混合后，測量pH，與先前測得0.1mol/L CH₃COOH溶液的pH相比較。

設計意圖：實驗目的是為了讓學生感受平衡逆向移動，也就是分子化的過程也是存在的。實驗過程等效于在0.1mol/LCH3COOH溶液申加入CH₃COO-。使c（CH₃COO-）=0.1mol/L，c（H+）減小意味著逆向移動，也就是說離子化與分子化共存，醋酸的電離是動態(tài)平衡。

環(huán)節(jié)3：類比化學平衡，遷移到電離平衡

電離平衡與化學平衡相類似，均在同一時間，同一條件下正逆方向同時進行。先讓同學們回憶一下化學平衡的特征：逆動等定變。

電離平衡的特征：

逆：可逆過程，分子化進行的同時離子化也在進行。

動：動態(tài)平衡，平衡時為該條件下電離的最大限度。

等：當離子化速率與分子化速率相等時，達到電離平衡。

定：達到平衡時，各個微粒的凈生成量或者凈消耗量是相等的，即微粒的濃度保持不變。從圖像中可以感受到，弱電解質(zhì)電離的程度一般是很小的。

變：

討論：在化學反應中當條件（溫度、濃度和壓強）改變，平衡會發(fā)生變化。那么對水溶液中的電離平衡來說，哪些因素會影響？如何影響電離平衡？

（1）溫度：（在稀溶液中，電離可看作是化學鍵的斷裂，故電離應為吸熱過程）

溫度升高，平衡向右移動;溫度下降，平衡向左移動。

（2）濃度：（通過分子化與離子化速率的相對大小來衡量）

①在溶液中滴加幾滴冰醋酸，離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餾水，離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鈉固體，離子化速率小于分子化速率，平衡左移。

環(huán)節(jié)4：學以致用

思考（1）pH=1（c（H+）=0.1mol/L）HCl溶液與CH₃COOH溶液各200mL，分別與0.65gZn反應，試畫出V（H₂）與t的圖像。

由于醋酸可不斷電離出H+，所以反應開始后醋酸與Zn反應速率較快。Zn為0.01mol，能與酸完全反應，故最終產(chǎn)生的氣體是一樣的。

思考（2）某濃度的鹽酸與Zn反應制備H₂時反應過快，為了減緩反應速率，但又不影響氣體總量，可以采取什么方法？

①加適量蒸餾水

②加固體CH₃COONa

三、教學反思：

1.本課從生活場景人手，采用科學探究為主導貫穿課堂。充分體現(xiàn)學生的主體地位，引導學生的求知、探索的心態(tài)，發(fā)揮學生的能動性。以生活場景，實驗探究，問題解決等驅(qū)動教學活動。

2.利用實驗探究、遷移應用與學習實踐等課堂活動，在學生基于已有的知識與經(jīng)驗基礎上能動地建構(gòu)平衡體系，豐富化學的學科方法與觀念。

3.在教學設計中應加強學習內(nèi)容與生活環(huán)境以及社會發(fā)展的聯(lián)系，關注學生的學習興趣和已有經(jīng)驗，為學生確立終身學習所必備的素養(yǎng)服務。

4.教學過程中會出現(xiàn)一些生成的、不確定的因素，對于這些動態(tài)的問題需要教師不斷提高掌握課堂的能力，要及時、智慧的引導，教育學生在實踐中不斷完善。

5.針對水溶液體系的特點，結(jié)合實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等證據(jù)素材，引導學生形成認識水溶液離子反應與平衡的基本思路。

6.擺脫知識本位的教學，因為在強調(diào)知識內(nèi)部的邏輯、知識整體結(jié)構(gòu)的同時，往往出現(xiàn)重結(jié)論輕過程、重理論輕實踐的現(xiàn)象。長此以往不利于對學生化學學科核心觀念的培養(yǎng)。