1、“离子反应”教学设计一、教材分析1.本节在教材中的地位及作用离子反应是人教版高一化学第二章第二节的内容。离子反应是重要的化学用语，在中学阶段的基本概念基础理论知识中占有极其重要的地位，贯穿于中学化学教材的始终，是中学化学教学的重点和难点之一。从教材的体系看，它是初中学习溶液导电性实验、酸碱盐电离知识的延续和深化，又是学习电解质溶液理论知识的基础，所以从体系看有起承上启下的作用。从研究方法看，它是研究化学反应分类方法的补充以及从本质分析化学反应的必备技能，是中学生现在及至以后学习化学、从事化学专业的知识和能力的重点。 2.教学目标分析知识与技能：了解电解质和非电解质的概念；知道酸、碱、盐在溶液中
2、能发生电离，学会电离方程式书写方法；过程与方法：通过导电性实验初步学会形成概念的分析方法； 引导学生自主学习，培养学生使用对比，归纳，总结的学习方法，探究碱和盐的定义；情感态度与价值观：通过化学史使学生了解科学的不断进步；培养学生能通过现象看本质，找出事物变化规律。3.教学重点、难点和关键重点：电解质的概念；电离方程式的书写 难点：电解的概念；探究碱和盐的定义二教学过程【导入】同学们知道，为什么我们不能在洗完手之后用湿的手去触碰电源插头吗？【回答】因为水是导电的【导入】但事实上纯水几乎不导电，同学们知道这是为什么吗? 这里我先卖个关子，等会儿再来回答。【讲述】其实关于导电性，我们在初中就接触过
3、，你们还记得在初中时做过的导电性实验吗？【讲述】在导电性实验中，我们将电极插入盐酸，硫酸，氢氧化钠溶液，氢氧化钙溶液，蒸馏水和乙醇中，看是否能让电路中的小灯泡亮起来。只有盐酸，硫酸，氢氧化钠溶液，氢氧化钙溶液能让灯泡亮起来。【提问】那么这说明了什么呢？【回答】说明只有盐酸，硫酸，氢氧化钠溶液，氢氧化钙溶液能导电【讲述】同学们不要看现在导电实验很容易。事实上，直到1800年英国的尼科尔逊和卡里斯尔电解水获得成功，许多科学家才纷纷用电做各种实验。【PPT】在电解水实验成功后，英国化学家戴维产生了疑问，电能分解水，那么对于盐溶液、固体化合物，电会产生什么作用呢?于是他开始研究各种物质的电解作用。经过
4、研究，1806年左右他发现金属盐类水溶液在通电时正负电极附近溶液中产生酸和碱，证明溶液中的盐在电的作用下发生了分解反应。1807年，戴维又实现了对氢氧化钾和氢氧化钠的电解，制得了金属钠和钾。后来在众多科学家的电解实验中，又制得了钙，钡等金属和单质氟等。后来法拉第致力于电流引起化学效应的研究，提出了一系列专业术语，如电极，正负极，离子，正负离子，电解质，电解作用等。但他这些术语于今天的含义不同。【讲述】看到这里，同学们能总结出法拉第所说的电解是指什么吗?可以从字面理解。【板书】电解通电而引起的分解反应【回答】电解是指通电而引起的分解反应。【提问】在那个时候，电解质就是指能够被通电分解的化合物，因
5、为他们通电发生分解，能被分解的一般都是化合物。【板书】电解质能够被通电分解的化合物(看看就行，不用记)【提问】科学总在一步步的发展，对电解质的理解也在一步步前进。物质是不是只有通电才会分解呢？这个疑问我们待会儿解决。【导入】同学们，你们还记得石蕊溶液吗？它有什么神奇的性质吗？【回答】石蕊遇酸溶液变红色【导入】通过之前分类的知识，我们知道盐酸和硫酸都属于酸，而它们的溶液都能让石蕊变红，可见它们都有一定共性。【板书】HCl,H2SO4【提问】那么，同学们从他们的化学式中能看到什么共同点呢？【讲述】说明H是石蕊变红的关键【提问】但是，如果我们向干燥的氯化氢气体中滴入石蕊，会看到石蕊不会变红，同学们结
6、合之前的内容，可以猜一猜为什么吗？【回答】它们的化学式中都有H【讲述】说明在水溶液中，水对氯化氢分子产生一定的作用，让H脱离了出来，从而对石蕊溶液产生作用。【提问】H被分离出来是原子吗？那么结合之前的那个疑问，我们是不是可以说除了通电，水也会促进化合物的分解呢？【回答】不是，是H离子。【讲述】而这个问题，早在19世纪，就有科学家注意到。【PPT】1833年，阿伦尼乌斯就在他的博士论文中提出电解质溶液在水溶液中自动离解出游离的带电粒子的概念。【讲述】游离的带电粒子就是我们说的离子，我们把电解质在水中自动离解成离子的过程称为电离过程。这里他沿用了电解质的名称，但内涵已与法拉第定义的不一样。让我们来
7、看一看他是怎么定义的。【板书】电离电解质在水溶液中自动离解成离子的过程【PPT】阿伦尼乌斯的最大贡献是1887年提出了电离学说：电解质是溶于水中能形成导电溶液的物质；这些物质在水中，一部分分子分解成离子；溶液越稀，离解度越大。【板书】电解质溶于水中能形成导电溶液的物质（看看就行，不用记）【讲述】根据对刚才盐酸的分析，我们已经知道氯化氢能在溶液中分解，解离出氢离子，因此这个过程也是电离过程。而刚才在导电性实验中，我们发现盐酸溶液可以导电，那么我们是不是可以假设盐酸溶液可以导电，是由于它在水溶液中电离出离子呢？【提问】同学们可以回忆下，离子的定义是什么?【板书】离子带电的原子或原子团【回答】离子是
8、带电的原子或原子团【提问】同学们还记得物理上学过的金属导电的原理吗？【讲述】因为金属内部含有自由移动的电子，自由电子在外电场的作用下定向移动形成电流，所以金属能够导电。【讲述】所以类比金属，正是因为有自由移动的离子，电解质才能导电。由于电解质导电是因为粒子的移动，因此电解质导电能力的大小与离子浓度及离子所带电荷数成正比。同学们可以把书翻到30页，体会一下氯化钠在水中的溶解和电离过程。【讲述】看图，我们可以知道氯化钠晶体是由带正电和钠离子和带负电荷的氯离子组成，通过静电按照一定的规律紧密排列所成。晶体中的离子不能自由移动，因此晶体不能导电。 当氯化钠溶于水时，由于水分子的作用减弱了氯化钠中的氯离
9、子和钠离子之间的静电作用力，使钠与氯逐渐挣脱晶体表面并形成了自由移动的水合钠离子和水合氯离子，使氯化钠溶液有了导电性。注意一下，溶液中的离子是水合离子，比如H+H2O=H3O+，但一般情况下为了简单起见，我们就只写离子符号。【板书】 H+H2O=H3O+ NaCl=Na+Cl-【讲述】这表示了NaCl的电解过程。电解质在水中发生电离的这个过程，我们可以电离方程式来表示。【提问】请同学们再仔细看一下书上最后一幅图，比较阴离子周围的水分子和阳离子周围的水分子，同学们有没有发现什么不同？【讲述】我们可以看到水分子中用氢原子朝向阴离子，而用氧原子朝向阳离子，因为氢离子带正电。【提问】那么我们也可以解决
10、之前的问题，为什么自来水能导电，而蒸馏水几乎不能导电呢？同学们可以结合导电原理想一想蒸馏水与自来水相比少了什么。【讲述】在自来水中有很多离子，是外来的杂质离子，而蒸馏水则通过蒸馏除掉了这些杂质离子，因此蒸馏水中离子很少。【回答】少了可以自由移动的离子。【回答】分子一个朝外，一个朝里。【提问】那么电解质是只有在水溶液中才能电离出可自由移动的离子吗？【讲述】事实上，戴维实现了对氢氧化钾和氢氧化钠的电解，制得了金属钠和钾，就是利用了熔融的苛性钾，说明熔融氢氧化钾也可以导电，在熔融状态下有自由移动的离子，因此熔融氢氧化钾解离出自由移动离子的过程也是电离过程。 而电解质在熔融状态下也可以导电，是由于构成
11、电解质的离子在受热时吸收能量，摆脱原来离子间的相互作用，而成为自由离子。【板书】电离物质在水分子作用下或者加热熔融状态下离解成自由移动离子的过程【讲述】那么同样电解质的定义可以进一步拓展【板书】电解质在水溶液或在熔融状态下能导电的化合物 【讲述】同学们注意到了吗？老师用的是“或”，因为氯化氢分子在液态时不导电，同时不止氯化氢，硫酸等酸在熔融状态下都不导电，所以只要满足上述条件之一，就能成为电解质。 同时也要注意，因为电解质是沿用之前的概念，所以是指化合物。 【提问】通过导电性实验，我们知道盐酸，硫酸，氢氧化钠溶液，氢氧化钙溶液，氯化钠溶液都能导电，因此对应的氯化氢，H2SO4, 氢氧化钠，氢氧
12、化钙及氯化钠都是电解质，请同学根据分类的知识告诉我它们属于哪几类吗?【回答】酸，碱，盐【讲述】同学们有注意到吗，老师之前说蒸馏水几乎不导电，这个几乎是指纯水其实可以导电，只是它的导电程度很小，不能使灯泡变亮，水也是电解质。【讲述】事实上电解质除了酸碱盐和水，还有活泼金属氧化物如Na2O, CaO , Al2O3 ，活泼金属氢化物如CaH2 。 活泼金属氧化物，活泼金属氢化物在熔融状态下能电离，能导电，所以是电解质。比如工业上就是电解熔融氧化铝来制取单质铝。 而BaSO4 ,CaCO3虽然是难溶于水，但它们在熔融状态下能导电，能电离，所以也属于电解质。【讲述】而有电解质，就必然有非电解质，请同学
13、们根据电解质的概念，总结一下非电解质的概念。【回答】在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物叫做非电解质。【讲述】对，注意这个“都”，它说明两种情况都不能导电。【板书】非电解质在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物【提问】那么有哪些常见的非电解质呢？【讲述】比如蔗糖，它虽然可以溶于水，但它的水溶液不导电。再比如乙醇，它也是非电解质。【讲述】事实上，非金属氧化物如SO2，SO3,CO2等；非酸性气态氢化物如NH3;以蔗糖和酒精代表的大部分有机物都为非电解质。【提问】铜片、石墨、SO3的水溶液能导电，它们是电解质吗？【讲述】虽然铜片、石墨能导电，但是它们是单质，所以不是电解质，也不是非电解质。SO3
14、的水溶液能导电，但不是SO3自身能导电，而是SO3溶于水中生成H2SO4,H2SO4水溶液能导电,所以SO3也不是电解质。 【总结】1、电解质都是化合物,所以如果是能导电的单质和混合物,他们就不是电解质,像铜片,氢氧化钠溶液就不是电解质。2、电解质导电必须是化合物本身能电离出自由移动的离子而导电,不能是发生化学反应生成的物质导电。【提问】请判断它们的正误。a.固态氯化钠不导电，但氯化钠是电解质。 b.氯化氢水溶液能导电，所以氯化氢溶液是电解质c.铜能导电，所以铜是电解质 d.硫酸钡的水溶液不导电，所以硫酸钡是非电解质【总结】化合物在水溶液中或受热熔化时本身能否发生电离是区别电解质与非电解质的理
15、论依据，能否导电则是实验依据。能导电的物质不一定是电解质，如石墨；电解质本身不一定能导电，如NaCl晶体。【讲述】刚才说到水是电解质，但它自身电离程度很小，所以导电性实验中我们看不到灯泡亮。因此我们可以看出电解质也有强弱之分。 决定电解质强弱的是它们的电离程度。强电解质能在水溶液中或熔融状态下完全电离，包括强酸，强碱，大部分盐；弱电解质则只能部分电离，包括弱酸，弱碱，水。完全电离是指该物质在水溶液或熔融状态下会全部分解成离子形式，而部分电离则只会有一部分分解成离子，还有的仍会以分子的形式存在。因此，为了表示部分电离，我们在完全电离时用“=”，在部分电离时用“”（我们把它叫做可逆符号）【提问】同
16、学们，刚刚我们说到BaSO4这些难溶盐是电解质，那你们说它们是强电解质还是弱电解质？【讲述】虽然它们难溶于水，但它们能够溶于水的部分能够完全电离，所以它们也是强电解质。【提问】仿照NaCl的电离方程式，结合之前我们对氯化氢电离过程的分析，请同学们写出HCl，H2SO4 ，NaOH，Ba(OH)2的电离方程式。【回答】HCl=H+Cl- H2SO4=2H+SO42- NaOH= Na+OH- Ba(OH)2= Ba2+2OH-【讲述】之前是一元强酸和二元强酸，一元强碱和二元强碱，那么弱电解质的电离方程式是什么样的呢？对于弱酸，如果是一元弱酸比如醋酸CH3COOH，可以按直接写，只是要写“”【板书
17、】醋酸分解方程式如果是多元弱酸，要分步电离，比如碳酸H2CO3，它的电离方程式是：H2CO3 H+ + HCO3- HCO3-H+ +CO32-但由于第二步电离很微弱，因此可以忽略不计，所以主要以第一步电离为主。【板书】H2CO3 H+ + HCO3- 对于弱碱，一元弱碱也要注意“”，【板书】 NH3H2O NH4+OH-， 虽然多元弱碱也是分步电离，但由于电离比较复杂，因此简单起见就一步全写出来，如：Fe(OH)3 Fe3+3OH-【提问】请同学们仿照碳酸和氢氧化铁的电离方程式，写出磷酸，氢氧化铝的电离方程式。【提问】之前我们已经写了HCl，H2SO4的电离方程式，再写出硝酸的电离方程式，同
18、时仔细观察有什么相同点。【回答】【讲述】盐酸电离出一个氢离子和一个氯离子。硫酸在水中电离生成了两个氢离子和一个硫酸根离子。硝酸则电离出一个氢离子和一个硝酸根离子。我们可以看到他们电离出的阳离子都是氢离子且只有氢离子，因此我们可以从电离的角度对酸的本质有一个新的认识。 电离时生成的阳离子全部都是氢离子的化合物我们就称之为酸。【提问】所以我们可以从这个角度，观察之前写的NaOH，Ba(OH)2的电离方程式，得出碱的定义。【回答】电离时生成的阴离子全部都是氢氧根离子的化合物叫做碱。【提问】按照刚刚从酸碱电离的角度请同学们给盐下个定义，同学们可以写出硝酸镁，硫酸铵的方程式。【回答】 电离时生成的金属阳
19、离子（或铵根离子）和酸根离子的化合物叫做盐。【讲述】但我们要注意一个特殊的盐NaHSO4，同学们来写一下它的电离方程式。【板书】NaHSO4 = Na + H +SO42 【讲述】我们注意到它也电离出氢离子，那我们为什么把它称之为盐而不是酸呢？请同学们注意一下我们刚刚给酸下的定义，因为它电离出的阳离子并不是全是氢离子，还有钠离子，所以只能归属到盐里面。但是因为它电离出氢离子，所以可以把它称为酸式盐。 但这是NaHSO4在水溶液中的电离方程式，在熔融状态HSO4不拆开写。【讲述】现在大家动手练一下,写出以下物质的电离方程式: Na2SO4、AgNO3、BaCl2、NaHCO3 Na2SO4 = 2 Na +SO42 AgNO3 =Ag + NO3 BaCl2 = Ba2 + 2Cl NaHCO3 = Na + HCO3 【讲述】这里大家要特别注意，比较NaHSO4，NaHCO3电离时只能电离出HCO3 。因为硫酸是强酸，HSO42-能完全电离成H和SO42，所以写成直接电离出 Na ，H ，SO42 。碳酸是一种弱酸，NaHCO3 电离出Na和 HCO3 后，HCO3-H+ +CO32-进行得很微弱，可忽略。7 / 7
