高中化学人教版选修4
第三章水溶液中的离子平衡
第二节水的电离和溶液的酸碱性（第一课时）【教学过程设计】
1.证明水是否电离
2.证明水的电离是否化学平衡
实验设计：
提供电导率的知识卡片，提供导电性实验仪器和药品，学生设计实验证明。并分析操作的先后顺序和注意事项。
实验操作：测定蒸馏水和自来水，测量蒸馏水加热后电导率的变化的电导率，记录数据。
【归纳】对比蒸馏水和自来水的电导率，你得到那些结论？
【证据推理】通过特制容器经过28次蒸馏水的电导率为 6.3×10-8，对比实验数据，形成结论。
水能发生微弱电离，电离过程可逆、吸热【符号表征】你能用所学知识将上述过程用化学用语来表达吗？
H2O + H2O H3O＋ + OH-
简写： H2O H＋+ OH-
【思维提升】从微观本质-宏观现象-符号表征进行三重表征，总结概念学习过程中的宏观辨识和微观探究，证据推理和模型认知。引导学生整理记录，体会科学
探究的过程。
用数字体会水电离的微弱
思考、讨论、建立概念
梳理学习新知的过程，体会理
论学习的一般方法。
引导学生：
以科学的态度、严谨
的思维分析水能否
电离以及程度的强
弱。
培养科学分析，对比
归纳，科学探究的的
精神。
通过引导学生结构
分析、原理分析和实
验探究，发展对水的
电离核心概念的理
解。
【环节二】用平衡视角再识水的电离【主题二】剖析水的电离平衡
启发：水的电离平衡和弱电解质的电离平
衡都是化学平衡，能否用化学平衡的理论
来认知水的化学平衡？请大家类比推导
水的电离常数以及分析影响水的电离平
衡的因素。
【问题2-1】书写水的电离方程式和水的
电离常数表达式
【问题2-2】温度和浓度是如何影响水的
电离平衡和Kw？
【问题2-3】水中外加酸或碱，Kw的表达
用化学平衡知模型来认知水
的电离平衡常数和影响因素
汇报交流，概括归理
1.模性认知和证据
推理，变化观念和平
衡思想的应用，培养
学生的变化观、平衡
观。
2.核心知识的落实
和强化
3.利用平衡移动原
式中，c(H+)和 c(OH-)还仅仅是水电离出来的吗？
【问题2-4】常温下，纯水中c(H+)=1.0×10－7mol/L，则Kw是多少？
某温度Kw=1.0×10－12，纯水中c(H+)？其结果>1.0×10－7 ，显酸性吗？
【总结】
1.水的离子积常数（Kw)就是化学平衡常
数，Kw只受温度影响，温度升高，Kw增大。促进水的电离：升温；减少c(H+)或c(OH-)抑制水的电离：降温；增加c(H+)或c(OH-)。
2.Kw不仅适合于纯水，也适合于稀的电解质水溶液。
常温下，K w= c(H+)总·c(OH-)总
=1.0×10－14
3.溶液酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小。用微粒观看待水的电离
理解c(H+)水=c(OH-)水
整理笔记，理解应用，强化新
知
理定性理解水的电
离平衡的移动。
4.定量分析纯水中
由水电离出来的c(H
＋)＝c(OH－)，为理解
溶液酸碱性铺垫
引导学生由只关注
溶质转向兼顾溶剂。
引导学生再次熟悉
分析电离平衡的方
法，将抽象知识外显
化
【环节三】探究水的电离与溶液的酸碱性的关系【主题三】探究Kw的应用
常温下，将三份水分别作如下处理
制成1L溶液：①通入0.1molHCl(g)
②加入0.1molNaOH(s) ③加入
0.1molNaCl(s)。
【问题3-1】水的电离平衡分别向哪
个方向移动？
【问题3-2】达到新平衡时溶液①中
c(H＋)多大？溶液②中c(OH－)多
大？溶液③中c(H＋)、c(OH－)多大？
【问题3-3】在溶液①中是否有OH－，
溶液②中是否有H＋？解释并计算。
【总结】
任何水溶液中都有H+和OH-，用Kw
定量计算;
依据离子的主要来源来计算：
强调酸溶液中c(H+)的主要来源
问题深化
实质探寻
用上述的水的电离模型
从微粒的来源、相互作用
及作用结果角度分析原
因
归纳整理，认识提升，形
成认识水溶液酸碱性的
思维模型
只是微粒间作用力的方
式不同，微观分析思路相
同
引导学生认识：溶
质在水中的微粒
与溶剂水的微粒
存在相互作用，可
对水的电离平衡
产生影响；
引导学生：进一步
认识溶质与水电
离出的离子间的
相互作用以及微
粒数量的依存关
系。
深刻体会：水的电
离平衡在研究水
溶液问题中的核
心地位。
引导学生：
Kw= c(H+)
酸·c(OH-)
水
强调碱溶液中c(OH-)的主要来源
Kw= c(H+)
水·c(OH-)
碱
【开拓思维表述创新】
常温下， c(H+)与c(OH-) 关系如图如下，
1.找出溶液显中性、酸性、碱性的点，选点依据是什么？
2. c(H+)和 c(OH-)有怎样的关系？若100 ℃，则函数图像如何变化？c(H+)/mol·L－1
【总结】
水溶液中H+和OH-对立统一、达到平衡、量变引起质变。学生画图
实物投影展示
交流、形成结论
体会c(H+)和c(OH－)的变
化关系，理解曲线上、外
点的意义。
总结定性判断溶液的酸
碱性及定量计算溶液中
c(H+)和c(OH-)的方法
分析计算、交流、反思总结
关键的是要分清给
出的是水电离出的
H+或OH-还
是溶液中总的
H+或OH-的
浓度，然后再分析
判断水的电离被促
进还是被抑制了，
从而确定该溶液
中存在的是什么
类型的溶质。
引导学生体会
c(H+)与c(OH-)数
量关系和“此消
彼长”的动态美。
用图像形式理解
K
w
的含义，提升
学生综合应用知
识的能力。
【环节四】
课堂小结回首我们的学习过程，你有哪些收
获？
在知识、能力、方法上总
结交流
知识获得
能力提升
素养养成
学情分析
10－6
10－7
10－6
10－7
c(OH－)/mol·L－1
学习者是淄博实验中学2017届高二学生，本届学生是新高考改革选课的第一届学生，该校约960名学生选择化学（总人数1450人），学生整体素质较好，基础知识比较扎实，但是科学探究、思维能力有待提高，面对抽象的化学反应原理知识，多数学生较为吃力。执教者现担任同校高三化学教学，为了更好的了解学生实际状况和认知水平，根据学生选课走班实际情况，笔者首先向任教老师了解学生学习的状况，然后和一部分学生交流，了解对于“水”和“水的电离”的已有认识，结合现高三学生在高考复习中存在的对于水溶液认识的盲点和误区，设计调查问卷，较全面的了解学生的实际情况。笔者分别选择了理、化、生的两个班和理、化、地的两个班204名学生进行问卷调查。结果显示：
1.学生对于化学平衡和弱电解质的电离平衡有一定认识，但是比较浅显，有个别学生对于平衡的影响因素理解有误，不能很好的利用平衡原理分析移动方向。
2.对于水溶液的认识仍然存在思维无序、不全面、认识有偏差，如醋酸溶液中存在的微粒回答不全，“溶液呈中性”与“电中性”混淆。
3.对于水的认识仅限于做溶剂，不能将选修3物质结构与性质的理论和反应原理的知识有机融合，平衡知识的应用还不熟练等问题。
4.在化学原理的学习过程中，有一部分学生将知识碎片化，不能概括归理一类本质相同的问题的解决办法，学科思想和学习方法有待提升，化学学科核心素养在平时的教学中不能深入的贯彻和培养。
5.对于化学实验充满兴趣，但是动手能力较低，科学探究品质亟待提高。对于自制分子模型各组表现积极，大家能用泡沫塑料球和扭扭棒拼插水分子的空间构型。
水的电离这一概念比较抽象，为使抽象的概念形象化，使用宏观实验、微观结构分析、证据推理等方式，引导学生大胆的质疑和假设，在探究体验中构建概念，并理解概念和应用概念。
附“水的电离”学前学情问卷被试学生：高二物化生班
亲爱的同学们，为了能更全面的了解你已有的认识，更好地帮助你学到新知识，请用心完成下列问卷.
1.水中含有哪些微粒？
2.纯水能导电吗? 若你认为纯水能导电，原因是？
3. H+和OH－能否共存？原因是什么？
4.纯水的pH是多少？
5.酸溶液中有H+无OH－，碱溶液中有OH－无H+，你认为对吗，为什么？
6.溶液呈中性的原因？
7.醋酸溶液中存在的微粒是什么？
8.水中存在哪些作用力？
“水的电离”学前学情问卷被试学生：高二物化地班1.水中含有哪些微粒？
A H
2O分子 B H+和O2－ C H+和OH－ D H+、OH－和H
2
O
2.纯水能导电吗?
A能 B 不能 C 不知道
3.若你认为纯水能导电，原因是
A有H
2
O分子 B 有H+和O2－ C 水有微弱电离产生H+和OH－ D 不知道
4. H+和OH－能否共存？
A能 B 不能 C 微量的可以共存 D 不知道
5.纯水的pH是
A 7
B 不一定是7
C 其他
D 不知道
6.酸溶液中有H+无OH－，碱溶液中有OH－无H+
A正确 B 错误 C 不知道
7.溶液呈中性的原因
A PH=7
B 溶液中不存在H+和OH－
C 溶液中H+和OH－数目相等
D 不知道
8.盐酸溶液中存在的微粒
A H+和Cl－
B H+、Cl－、OH－
C H+、Cl－、OH－、H
O D 不知道
2
9.盐酸溶液呈酸性的原因
A有H+ B 既有H+又有OH－，但H+数目多 C有H+，无OH－ D 不知道
10.水中存在哪些作用力
A分子内有共价键 B分子间有氢键 C以上全有 D不知道
效果分析
1.课堂设计突出了“立德树人”“素养为本”的教育核心，充分体现了新课程理念。
整堂课的教学立足于学生的科学探究过程，以“水的电离”为载体，通过设计学生“跳一跳，够得着”的台阶探究问题，将学生的认知过程、思维逻辑外显化，鼓励大家大胆猜测、勇敢实践，通过结构分析、原理分析、实验验证，切身体会水的电离特点，学会分析影响水的电离的因素以及用水的离子积常数简单计算，结合具体问题的解决，渗透“微观探析与宏观、变化观念和平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任”的化学核心素养的教育，激励学生积极的思维和探究意识，培养学生用科学的方法学习科学知识。从课堂效果看，这一设计符合学生的认识规律，学生收益深刻。学生在课堂总结中说“在学习知识之余，最重要的是学会了化学学习的方法，能够很好的指导我们今后的化学学习。”
2.将现代教学设备与高效课堂有机融合，使抽象的概念形象化，为课堂注入活力。
水的电离知识理论性强，比较抽象，学生利用泡沫塑料球和扭扭棒自制水分子模型，并且模拟氢键的形成，从分子间作用力分析水电离的程度微弱，既形
象又直观，从课堂效果看，学生结合模型分析到位，理解到位。利用现代技术仪
器电导率仪测水的电导率实验，使学生探究并理解水的电离特点：可逆，微弱，
吸热。学生第一次接触如此精密的仪器，激动又好奇，从课堂效果看，通过探究
性实验的开展，极大的增强学生学习化学的浓厚兴趣，调动学生的学习积极性；
有效地培养学生的实验操作能力，观察能力，思维能力和创造能力；有利于发展
学生的智力，培养学生的科学态度。
3.学习主题和层层递进的驱动型的问题探究，全面开拓了学生的思维能力，提升学生学习的自信心和责任感，是课堂的生命力。
从学生的课堂表现看，同学们思维活跃，思维的深度和有效性高，不同层
次的同学都有较大收获，利用数学思想迁移氢离子与氢氧根离子关系时，学生能
够分别从数形结合角度分析，化学原理角度分析其变化关系和规律，在课堂总结
时，学生能完整的表述出本节课获得知识的过程，而且还能够反思今后的学习，
可见，不仅知识目标的达成度高，也很好的落实了核心素养的培养。
该课在2018年山东省“互联网+教师专业发展”工程现场会活动中作公开
课出示，受到与会教师和专家的高度好评，特邀专家曲阜师范大学附属中学的相
虎老师这样说，“素养为本”的化学课堂教学设计与实施，对我们广大教师来说
是一个新的、富有挑战性的研究课题！吕老师的这节课起到了一个很好的示范作
用！
人教版高中化学选修4第三章水溶液中的离子平衡第二节水的电离和溶液的酸碱性（第一课时）
教材分析
（一）教材的地位和作用
本节教材是化学4（人教版）第三章《水溶液中的离子平衡》的第二节，
物质在水溶液中的状态和行为是一个重要的认识领域，水作为极弱的电解质，常见的溶剂，对于溶液酸碱性的变化起着重要的杠杆作用，因此要深刻认识水的电离这一核心概念。在第二章里，学生已经认识了化学平衡，了解了化学平衡状态的建立过程，影响平衡移动的因素，知道了化学平衡常数的涵义，本章的第一节弱电解质的电离平衡，学生开始认识水溶液中的离子平衡，从认识水平上看，学生具有了一定的认识平衡问题的方法和思路，从知识内容上看，本节知识是化学平衡原理的应用与发展，是在化学平衡原理和弱电解质电离的基础上认识水的电离,既是化学平衡知识的具体体现，是弱电解质电离内容的延续和拓展，又是后续学习“盐类的水解”等知识的基础和保障，具有承上启下的重要作用。从化学学习方法上，要结合水的电离，强化落实微粒观、平衡观，建立对水溶液体系认识的一般方法。使抽象的概念形象化，使用实验、模型、图片等直观教具以及实验事实，让学生进行充分的讨论交流，引导学生大胆的质疑和假设，在探究体验中构建概念，提升学生学习的自信心和责任感。
（二）教学目标
1.通过引导学生对水微观结构分析、原理分析和宏观实验探究，引导学生认识水的电离平衡并发展对水的电离核心概念的理解。
2.帮助学生通过设计实验，比较不同温度下水的电导率变化，让学生真实体会水的电离平衡其本质是化学平衡，并用化学平衡原理分析其影响因素，践行证据推理与模型认知的化学核心素养。
3.引导学生掌握水的离子积的含义及适用范围，理解稀的电解质溶液中c(H+)与
c(OH-)的来源，理解稀的电解质溶液中c(H+)与c(OH-)的相互依存和制约关系；
通过练习，初步学会用Kw进行简单计算。
4.扩展和完善水溶液体系的知识体系，体会水的电离在日常生活和生产中的价值。
【情感态度价值观】
1.通过水的电导率实验，培养学生的探究意识、合作意识和科学态度。
2.引导学生，通过水的电离平衡过程中H+、OH-关系的分析，理解矛盾的对立统一的和谐美以及“此消彼长”的动态美；提高抽象原理知识学习的乐趣。
3.锻炼学生用已有知识解决具体问题的能力，学会用证据推理和模型认知
解决本质相似的问题，培养学生的科学精神与创新意识。
（三）教学重点和难点
教学重点：水电离的特点、水的离子积、影响水的电离平衡的因素。
教学难点：以水的电离平衡为核心分析溶液酸碱性的微观本质；如何认识水溶
液体系。
（四）教学方法和教学用品
【教学方法】教师引导、师生探究、合作学习、对比讨论
【教学用具】电脑实物投影仪塑料泡沫球和扭扭棒（制作水分子模型）【实验用品】小烧杯三只（蒸馏水、自来水、废物杯）、酒精灯、三脚架、火柴、石棉网、滤纸、蒸馏水（2瓶，一瓶蒸馏水，一瓶浸泡电极的蒸馏水）、电导率仪
水的电离
【学习目标】
1.通过结构分析、原理分析和实验探究，发展对水的电离核心概念的理解。
2.通过实验比较不同温度下水的电导率变化，体会水的电离平衡其本质是化学平衡，并用化学平衡原理分析其影响因素。
3.通过练习，初步学会用Kw进行简单计算。
【学习重点】水的离子积常数
【学习难点】水的电离平衡的建立和有关Kw的计算。
【教学过程】
【巩固练习】
1.25℃时，水的电离达到平衡：H 2O H＋＋OH－ΔH＞0，下列叙述正确的是
A.向水中加入稀氨水，平衡逆向移动， c(OH－)降低
B.向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋) 增大，K W不变
C.向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低
D.将水加热，K W增大，c(H＋)不变
2.25℃时,下列四种溶液中,由水电离生成的氢离子浓度之比①∶②∶③∶④是
①1 mol/L的盐酸②0.1 mol/L的盐酸③0.01 mol/L的NaOH溶液④1 mol/L的NaOH 溶液
A.1∶10∶100∶1
B.1∶10－ 1∶10－12∶10－ 14
C.14∶13∶12∶14
D.14∶13∶2∶1
3.25℃，在某无色溶液中由水电离出的c(OH－)= 1×10－13 mol/L，一定能大量共存的离子组是
A.NH4＋、 K＋、NO3－、 Cl－
B.NO3－、 CO32－、K＋、 Na＋
C.K＋、 Na＋、 Cl－、 SO42－
D.Mg2＋、 Cu2＋、 SO42－、 Cl－
4.（双选）-50℃时, 液氨中存在平衡2NH 3(l) NH4＋+NH2－。若平衡时NH2－的浓度为
1×10－15mol/L, 下列说法正确的是
A.在液氨中加入NaNH2, 可以使液氨的离子积增大
B.在液氨中加入NH4Cl, 可以使液氨的离子积减小
C.此温度下液氨的离子积为1×10－30
D.在液氨中加入金属钠, 有NaNH2生成
5.已知100℃时，Kw =1×10－12,分别求出该温度下,纯水、0.01mol/LHCl溶液、 0.01mol/L
的NaOH溶液中的c(H＋) 。
《水的电离》教学总结和反思
成功之处：
1.注重基于学习主题展开了以“素养为本”的教学，设计理念紧扣新课标。
第一，本节课设计了三个学习主题和层层递进的驱动型问题探究，引导学生进行自主探究、推理、论证，并对知识和规律进行概括归理，促进了学生学习方式的
转变。
第二，重视了教学内容的结构化设计。新课标要求，课程设计要重视结构化设计，系统化网络化的知识才能上升为能力。“水的电离”作为本节课的第一课时，内容较少，但是理论性强，很多学生到了高三还不能理解水溶液中氢离子和氢氧根离子的来源，知识的学习存在片面化、碎片化，为此，设计了螺旋上升的三个主题：【主题一】水能否电离、【主题二】剖析水的电离、【主题三】探究Kw的应用，帮助学生形成知识块。
第三，本节教学设计和实施，有利于学生形成化学学科的核心观念：微粒观、平衡观。学习目标制定科学合理，学习目标的制定和达成渗透了对化学核心素养的培养。通过电导率实验和结构分析和原理分析，发展对水的电离核心概念的理解，渗透了对“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”的培养。通过实验比较不同温度下水的电导率变化，体会水的电离平衡其本质是化学平衡，并用化学平衡原理分析其影响因素，渗透了对“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”的培养。
2.教学内容组织合理，层次分明，较好地落实了化学核心素养的培养。
第一，注重了对教学内容结构化和显性化的设计。即由“以具体知识为本”的教学转向化学知识为载体“素养为本”的教学。在教学过程中，教师以化学知识为载体，积极创设问题情景，让学生自己思考设计，充分发挥学生的主体地位，引导学生书写或表达或拼插模型实验，强化思维加工和知识获取的过程，让学生在自主探究和问题驱动下感悟知识、形成方法，使知识结构化，最终让学生得到的不仅仅是知识，更重要的是获取知识的方法和成功体验。在抽象的原理学习中设计探究性试验，既体现了实验的功能价值，又能让学生站在高科技的平台上进行探索，激发
学生的求知欲望，能逐步提升学生化学知识结构化水平，利于发展学生的核心素养，是本节课的一大亮点。
第二，积极促进学生学习方式的转变，促进学生核心素养的养成。围绕化学学科知识，发展和培养学生的核心素养，引导学生积极开展建构学习、探究学习和问题解决学习，引导学生开展证据与推理、模型与解释、符号与表征等具有学科特质的学习活动，促进学生学习方式的转变。
第三，实施了“教、学、评”一体化。结合知识内容和教学设计，在教学过程中，注重了对于不同学生的过程性评价，加强了学习小组之间的竞争，有力的提高了学生学习的积极性和自信心。在课堂点评中增强了促进学生化学学科核心素养发展的指导性，学生学习目标达成度高。
3. 合理使用教材，综合利用现代教育、科学技术，催生智慧课堂
第一，水的电离这一核心概念，要给学生足够的时间和空间自主探究，要舍得花时间。帮助学生主动建构，再用平衡观来认识水的电离，引导学生联系已有知识，结合《物质结构与性质》模块和《化学反应原理》模块中有关水的知识，进行结构分析、原理分析、推测验证、微观探析和宏观辨识，在这一环节，教师是不能包办的。
第二，电导率仪是较先进的测量溶液中离子浓度大小的精密仪器，实验的设计又能让学生直观的理解水的电离特点。塑料泡沫球和扭扭棒拼插水分子模型，模拟氢键等现代教学设备以及实验事实，引导学生大胆的质疑和假设，在探究体验中构建概念，并理解概念和应用概念，激发了学生的学习热情。
第三，给予学生在探究学习过程中最大的信任、鼓励和支持，真正做到习近平总书记提出的“为谁培养人，培养什么人，怎样培养人。”立足本职，教育好祖国未
来的建设者和接班人。
不足之处：
1.问题的设计若能找到与STSE相结合的素材做背景，理论知识的学习的现实价
值能得到更充分的展示，真实的具有价值的情景素材往往对于激发学生的探究欲望提供有力的支撑，更能为培养学生的核心素养提供优越的平台。
2.若能设计水的电离的动画，结合所学知识，学生的理解会更加清晰。
3.“教、学、评”过程中的评价可以根据具体的学习目标，更加及时的对于学习
的不同阶段的达成情况进行评价，本节课对于学生的结果性评价有待提高。
课标分析
（一）课程标准
《普通高中化学课程标准（2017年版）》第二部分选择性必修课程主题3水溶液中的离子反应与平衡
【内容要求】3.2．认识水的电离，了解水的离子积常数，认识溶液的酸碱性及pH,掌握检测溶液pH的方法.
【学业要求】2.能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的性质，如酸碱性、导电性等。
（二）课标分析
“水的电离”以理论知识为主，内容比较抽象，蕴含宏观和微观、定性与定量等科学思想与方法，涉及电离平衡等理论知识，影响溶液酸碱性的重要杠杆作用，与人们的日常生活、生产有密切的关系，对于今后学习化学有重要的作用，“水的电离”不仅是高中化学的重要知识点，是高考和竞赛的重要考点，也是学生认识和学习的难点。新课程倡导“素养为本”的教学，《普通高中化学课程标准（2017年版）》将高中化学学科核心素养分为“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神
与社会责任”五个方面。对于水的电离及其平衡知识的教学，只有揭示其过程的本质，运用已有知识和逻辑思维，帮助学生建立微粒观、平衡观、变化观，才能深入的理解这一核心概念，更好的落实和发展学生的核心素养。
新课程标准重点突出了学生的主体地位，认为学生是认知的主体，是教学的中心，所以教学方法和教学设计都应围绕这个中心进行，其核心是学生思维的启发和学习方法的指导。基于课程标准，教材内容和学生实际，本节课以发展学生的核心素养为主旨，注重基于“水的电离”学习主题研究，开展以“素养为本”的教学。本节设计力求渗透科学方法、科学态度和科学思想，培养学生的科学精神和社会责任，从点滴做起，从每一节课做起，为国家培养有思维、有创新、有担当的优秀高中生。
本节课借助现代信息技术，科学技术，设计电导率测量蒸馏水和自来水的电导率数值，融合教师课堂教学管理、指导学生自主学习、促进学生认知发展这三个核心理念于一体，努力做到新课标倡导的“教、学、评一体化”的教学过程。设计时以建构主义理论为支撑，体现互动、渗透、交叉、有效等现代教学观，再进行探究教学的模式运作。