高中化学《水溶液中的离子平衡》复习 新人教版选修4.doc

基于化学学科基本观念的单元整体复习选修4第三章水溶液中的离子平衡复习策略研究水溶液中的离子平衡是人教版高中化学选修4的重要内容之一，是中学化学基础理论的一个重要部分，也是学生整个中学阶段的难点。本章的内容比较抽象，综合性强，难点和易混淆点较多，因此学生的迷思概念也就比较多。通过查阅文献资料，发现许凯旋对这一部分学生迷思概念的研究比较系统深入。他以吉林省实验中学为研究基地，采用了二段式的问卷法以及访谈法，对学生头脑中关于“水溶液中离子平衡”部分的迷思概念进行了探查。他采用了量、质化相结合的方式，使用spss软件对所收集的数据进行了分析，有效的将学生头脑中的迷思概念进行了归类，并统计出了这些迷思概念出现的频率。最后通过集体访谈及个别访谈的方式分析出了学生迷思概念形成的原因。纵观其它文献中对学生迷思概念的阐述，结合学生在本章学习过程中出现的各种问题，可以看到学生中主要存在以下认识障碍点：1、对于化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的理论体系缺乏整体认识，对它们之间的关系不清楚，对其适用对象没有清晰的定位。2、在新课学习以后对溶液的成分认识出现混乱，对电解质是强是弱，电解质是电离还是水解，电解质溶液的微粒在水溶液中是电离程度大还是水解程度大等问题分辨不清楚，面对多种影响因素时，抓不住主要矛盾，分析问题时思维混乱，理不清头绪。3、对电解质溶液的分析没有形成良好的思维习惯和分析技能。常常忽视化学反应的发生，忽视量的分析，混乱运用电离、水解等原理。4、综合分析问题的能力不强，不能熟练地运用宏观与微观、定性与定量、分类与比较等化学学科思想方法去分析具体问题。因此，为了弥补各知识点在新授课学习时相对孤立的不足，在进行本章的复习教学时，很有必要采取单元整体复习的设计。以典型电解质为载体梳理电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的研究对象，对知识点进行适当的整合，消除以往对三种平衡认识上的误区和盲点，搭建一个水溶液体系的框架。化学学科观念的建构是单元整体教学的核心。反思学生在本章出现思维障碍的主要原因，在于他们没有从微粒分类的本质去准确判断电解质在水溶液中会发生怎样的行为，以及这些微观过程的强弱程度。因此，在复习过程中，应以强化学生的微粒观为目标，始终将微粒的形态、微粒的半定量关系、微粒的定量关系、微粒的动态变化作为分析电解质溶液的依托，帮助学生建构微粒观、体系观和动态平衡观的化学学科观念，最终完善学生对化学平衡的一系列认识。依据上述思想，设计了选修4第三章水溶液中的电离平衡的复习。复习课通过五个环节的问题驱动，引导学生共同参与完成对所学溶液知识体系的梳理，深入思考其内在联系，完成知识的螺旋式上升。第一个环节引导学生运用微粒观对溶质在溶液中的行为进行定性的分析，从溶质物质分类的角度准确判断电解质在水溶液中的行为。通过对常见电解质的分类和讨论，梳理溶液中各种离子平衡的区别和联系，区分好各种平衡的主次关系。第二个环节引导学生用动态平衡观整体分析外界条件对三种平衡移动的影响，将勒夏特列原理、化学平衡常数等理论工具加以广泛迁移和应用，使其成为统领各类平衡问题的根本依据。同时引导学生明确在解释平衡移动的问题时，应注意结合具体情境，选择合适的平衡体系进行思考。第三、四、五个环节引导学生在定性分析的基础上，运用微粒观、体系观对溶液中各微粒进行半定量分析，即分析溶液中各种微粒的相对数量，包括等量关系（电荷守恒、物料守恒等）和不等量关系（离子浓度大小关系），形成解决此类问题的稳定的思维方式（见下图）。具体教学过程如下（预计用时两课时，第一课时：环节一、二，第二课时：环节三、四，环节五可根据学生具体情况选用）：环节一：电解质在水溶液中的行为及相互关系【设计意图】分析“水溶液中的离子平衡”的问题，应建立用微粒观来分析溶液问题的思想。首先从宏观分析溶质在溶液中的行为，进而确定溶液中存在的微粒及微粒间的相互作用，由此需考虑强电解质的电离，弱电解质的电离平衡（包括水的电离平衡），盐类的水解平衡，沉淀溶解平衡等。本活动的目的是通过对常见电解质的分类和讨论，梳理溶液中各种离子平衡的区别和联系，区分好各种平衡的主次关系，为环节三（比较溶液中离子浓度的大小关系）做准备。【教学设计】请分析下列物质在水中的行为：物质是否溶于水分类在水溶液中的行为（用方程式表示）平衡类型h2so4ch3coohba(oh)2nh3h2ofe(oh)3naclnh4clch3coonacaco3h2o【思考】1、nacl溶液能否形成溶解平衡？溶解平衡的适用范围？能否说出caco3溶解平衡方程式的意义？2、哪些物质存在电离平衡？能否说出ch3cooh电离平衡的意义？3、可溶性正盐在溶液中存在哪些行为？它们的主次关系如何？【小结及归纳】 溶解平衡：悬浊液中：ambn(s) ambn(aq)=man+(aq)+nbm(aq)沉淀更易形成悬浊液沉淀溶解平衡 可溶物：强酸、强碱、“强”盐强电离（完全电离）弱酸、弱碱、水弱电离（部分电离）“弱”正盐强电离、弱水解【提升】已知nahso4溶液显酸性、nahco3溶液显碱性、nahso3溶液显酸性，分析其各自在溶液中的行为，并指出主次关系。环节二：外界条件对三种平衡的影响【设计意图】电离平衡、水解平衡、溶解平衡都是在溶液中存在的平衡形式，外界条件的改变对三种平衡的影响存在着相似相通之处。本环节希望能让学生从整体上认识温度、浓度条件的改变对三种平衡的影响。同时引导学生明确在解释平衡移动的问题时，应注意结合具体情境，选择合适的平衡体系进行思考。【教学设计】1、请说出下列条件改变对各平衡体系的影响：条件改变电离平衡水解平衡沉淀溶解平衡实例（用方程式表示）温度加水稀释加纯溶质加入相同产物离子加入能与产物反应的离子2、（1）向氨水中加入nh4cl固体可减小溶液的ph，请结合化学平衡移动原理解释原因_。（2）工业上利用海水制备mgcl2，最后一步是将mgcl26h2o脱水从而得到无水mgcl2。需要在干燥的hcl气流中加热mgcl26h2o，才能得到无水mgcl2，请结合化学平衡移动原理解释原因_。（3）常温下向alcl3溶液中不断通入hcl气体，可析出大量alcl36h2o晶体，请结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：_。碳酸锰矿粉h2so4溶浸滤渣1mn滤渣2(nh4)2s电解除杂滤液除杂滤液氨水mno2电解废水（4）碳酸锰矿（主要成分为mnco3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：步骤中，mno2的作用是在酸性条件下将fe2+氧化为fe3+；加氨水的目的是调节溶液的ph，以除去fe3+，请结合化学平衡移动原理解释原因_。【思考】1、各条件改变对平衡的影响有什么相同之处？2、各条件改变对各平衡常数k有什么影响？3、在解释平衡移动的问题时，应注意什么问题？【小结及归纳】 升温：促进电离平衡、水解平衡，k增大；促进大多数沉淀溶解平衡，k增大。稀释：促进三种平衡，k不变。加纯溶质：促进电离平衡、水解平衡，但程度减小，k不变；不影响沉淀溶解平衡。加相同产物离子：抑制三种平衡，k不变。加能与产物反应的离子：促进三种平衡，k不变。 在解释平衡移动的问题时，应注意结合具体情境，选择合适的平衡体系进行思考。【提升】1、对于agcl(s) ag+(aq)+ cl(aq)，平衡后欲使溶液中的c(cl)增大，可采取的措施是 加氨水 加水 加nacl(s) 加agcl(s) 加nabr(s) 加热2、下列说法中不正确的是 用稀hcl洗涤agcl沉淀比用水洗涤损耗agcl小 一般地，物质的溶解度随温度的升高而增加，故物质的溶解大多是吸热的 对于al(oh)3(s) al(oh)3 al3+ + 3oh，前者为溶解平衡，后者为电离平衡 沉淀溶液中的mg2+，用oh比用co32好，说明mg(oh)2的溶解度比mgco3大 沉淀反应中常加过量的沉淀剂，其目的是使沉淀更完全 na2co3溶液加水稀释后，恢复至原温度，ph和kw均减小 在na2s溶液中加入agcl固体，溶液中c(s2)下降 稀释溶液，水解平衡常数增大 na2co3溶液存在水解平衡，若升高温度，减小环节三：单一溶液的离子浓度大小关系及其对水的电离的影响【设计意图】分析了溶液中存在的微粒，理清了各种平衡的主次关系，就能够进行各种微粒浓度大小的比较。在这一环节，先从单一溶液入手，学生容易上手，其思维过程外显，教师可以引导学生建立解决这类问题的思维模型，为环节五（混合溶液的离子浓度大小关系）做准备。在分析各离子浓度大小关系的时候，必然会涉及到水电离出的c(h+)、c(oh)，可以在这里同时帮助学生解决“溶液对水的电离的影响”这一思维障碍点。【教学设计】1、请分析下列溶液中各微粒浓度的大小关系（均为常温）：1mol/l溶液微粒浓度大小关系对“水电离”的影响h2so4ch3coohba(oh)2nh3h2onaclnh4clch3coona2、计算（均为常温）：0.1 mol l1hcl中，c(h+)_moll1，c(oh)_moll1。0.1 mol l1naoh中，c(h+)_moll1，c(oh)_moll1。0.1 mol l1ch3cooh中，c(h+)1103moll1，c(oh)_moll1。0.1 mol l1nacl中，c(h+)_moll1，c(oh)_moll1。0.1 mol l1ch3coona中，c(oh)1105moll1，c(h+)_moll1。【思考】1、酸、碱、盐的溶液，对水的电离各有什么影响？2、能否说出你在比较ch3cooh、nh3h2o、nh4cl、ch3coona溶液离子浓度大小时的思维过程？能否形成解决这类问题的思路？【小结及归纳】2、 酸、碱抑制水的电离“强”正盐不影响水的电离“弱”正盐水解促进水的电离 判断溶液微粒浓度大小的思路：确定溶质及其物质的量明确溶质在水溶液中行为（强电离，弱电离，水解等）理清主次关系判断微粒浓度大小【提升】1、已知0.1 mol l1ch3cooh 和0.1 mol l1ch3coona的混合溶液显酸性，那么水的电离是被促进了还是被抑制了？与前面哪种情况类似？2、分析nahso4、nahco3、nahso3溶液中各微粒的浓度大小关系。环节四：溶液中微粒浓度的守恒关系【设计意图】分析溶液中存在的各微粒，让学生理解微粒间守恒关系的本质。如：电荷守恒的本质是要溶液中的正负电荷相等，而溶液中的正负电荷是通过离子的浓度以及离子所带电荷数的乘积体现出来的。物料守恒即原子守恒，利用的是溶质的原子配比保持不变，需要追踪各溶质原子在溶液中的去向。【教学设计】请分析下列溶液中的守恒关系：1mol/l溶液电荷守恒物料守恒h2so4ch3coohba(oh)2nh3h2onaclnh4clch3coona【思考】1、电荷守恒的本质是什么？2、物料守恒的本质是什么？【小结及归纳】 电荷守恒的本质：溶液中的正负电荷相等各种阳离子浓度离子所带电荷数之和=各种阴离子浓度离子所带电荷数之和 物料守恒的本质：溶质中除h、o元素外的原子配比保持不变追踪各原子在溶液中的所有存在形式【提升】分析nahso4、nahco3、nahso3、na2co3溶液中各微粒的守恒关系。环节五：混合溶液的离子浓度大小关系【设计意图】通过创设向naoh溶液中滴加ch3cooh溶液的模型，引导学生明确：分析混合体系中离子浓度关系要先从宏观分析确定溶质，再从微观角度分析溶质溶于水发生的变化，其基本思路应与单一溶液的离子浓度大小比较一致。特别是让学生清晰在滴定中出现的几个特殊点（恰好完全反应、溶液呈中性、等量的盐和酸或碱）的含义及其微粒关系。【教学设计】向20ml 0.1mol/l的naoh溶液中逐滴滴加0.1mol/l的ch3cooh溶液：ch3cooh溶液体积（ml）0102040反应方程式哪种物质过量溶质及其物质的量电离或水解方程式主次关系溶液酸碱性c(h+)=c(oh)溶液中各微粒浓度大小关系【思考】1、“恰好完全反应”和“溶液呈中性”分别对应的是哪个时刻？溶液中的成分分别是什么？溶液中的微粒浓度大小关系如何？2、判断混合溶液的离子浓度大小的思路与判断单一溶液的离子浓度大小的思路有什么相同和不同之处？【小结及归纳】 酸碱中和滴定：恰好完全反应：溶质只有生成的盐，为单一盐溶液。溶液呈中性：c(h+)=c(oh)，溶质为生成的盐和过量的酸（碱）。等量的盐和酸（碱）：溶质为生成的盐和过量的酸（碱），一般电离程度水解程度，溶液显酸性（碱性）。 判断混合溶液微粒浓度大小：必须先关注离子反应，从宏观确定溶质及其量，再进行微观分析。【提升】1、右图是用0.1000mol/l的盐酸滴定10.00ml0.1000mol/l氨水过程的ph曲线图，关于其中d点的分析，下列说法正确的是a、d点的溶质是nh4cl、hclb、c(nh3h2o)+c(h+)=c(cl)+c(oh)c、c(cl)=c(nh4+)+c(nh3h2o)d、c(nh4+)c(cl)c(h+)c(oh)2、分析图中c点微粒间的等量关系及b点的离子浓度大小关系