张放
陕西省米脂中学 邮编：718199
摘要：以数字化实验为手段，对不同条件下盐酸和醋酸的pH、电导率进行测定，从宏观和微观两个层面认识弱电解质的电离平衡移动，构建变化与平衡思想观，在信息技术的融合过程中培养学生科学探究与创新意识的核心素养。
关键词：数字化实验 弱电解质 核心素养
一、问题的提出
在鲁科版《化学反应原理（选修4）》的课程中，弱电解质的电离平衡较为抽象，利用数字化实验将这一过程通过图像动态的显示出来，从定性到定量，直观清晰，可视电离平衡的移动，为学生理解电离平衡移动提供了技术保障。2017年版普通高中化学课程标准中提到“关注信息化环境下的教学改革，关注学生个性化、多样化的学习和发展需求，促进人才培养模式的转变，着力发展学生的核心素养”。数字化实验具有便捷、数据准确、实时性等特点，激发学生探索合适自己的学习方式，帮助学生形成化学学科的思想和方法。杜威指出，真正的知识应该是主体与客观对象在相互作用的过程中，主体与经验材料紧密联系在一起的结果。在信息化实验过程中学生之间进行团队协作，对图像、数据进行分析，锻炼提取信息能力，通过感知和交流获得知识，对化学学习有更高层次的价值追求。
二、 弱电解质的电离平衡与化学学科核心素养
1. 宏观辨识与微观探析：通过简单实验认识强电解质和弱电解质的电离程度；从微观角度对弱电解质的微粒种类和数量进行分析。
2. 证据推理与模型认知：从宏观和微观结合基础上收集证据，提出假设，构建弱电解质电离平衡模型，运用模型解释混合体系的平衡系统。
3. 变化观念与平衡思想：能说明温度、浓度对电离平衡移动的影响；运用化学平衡原理解决弱电解质的电离平衡问题，树立平衡观的思想，提高综合应用能力。
4. 科学探究与创新意识：提出数字化实验方案，与同学合作完成实验，收集实验证据，对图像和数据进行分析并得出结论，提出自己的看法，养成辩证分析问题的意识与习惯。
5. 科学态度与社会责任：利用信息化技术处理问题的过程中，能从微观角度评价数字化实验的应用价值，体会技术变革的积极意义。
三、教学流程
3.1 宏观辨识和微观探析
【创设情境】实验室有两瓶失去标签的盐酸、醋酸溶液，浓度均为0.1 mol/L，我们如何来进行鉴别呢？我们都知道醋酸电离平衡的存在，能不能清楚的看到这一微观过程呢？
【教师活动】依据现阶段的学习情况，设计实验方案鉴别盐酸和醋酸，引导学生分组实验，多角度思考，并提供相应的试剂进行探究、分析。
【学生进行实验探究】
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【教师活动】从宏观现象深入到微观层面，学生能从微粒种类、数量等多方面对盐酸和醋酸溶液进行比较。
【学生进行思考讨论】
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【设计意图】让学生利用所学知识，设计实验方案，从盐酸是强电解质，全部电离，醋酸是弱电解质，部分电离，溶液中氢离子浓度不同的角度鉴别二者，体会强弱电解质的电离程度有很大不同。
3.2 证据推理与模型认知
【教师活动】引发学生讨论，盐酸和醋酸在溶液中的电离有何区别？
【学生】通过传统实验看出醋酸只电离出少部分离子，初步分析溶液中的微粒以及电离方程式可知，盐酸完全电离，醋酸部分电离，其电离过程可逆，存在化学平衡。
【教师活动】如何证明醋酸存在电离平衡？
【学生讨论】通过外界条件的改变使平衡发生移动，平衡移动引起微粒的量发生变化，用数字化实验仪器测定后，就可以证明醋酸电离平衡的存在。
【教师活动】我们可以改变那些条件来让平衡移动，又可以测定哪些量作为表征方法，试设计模型？
【学生设计实验】
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3.3 变化观念与平衡思想
【教师活动】根据化学平衡的相关知识，初步分析、预测改变条件对醋酸电离平衡移动造成的影响。
【学生讨论结果】
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3.4 科学探究与创新意识
探究1：盐酸和醋酸溶液加热过程中pH和电导率的变化
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【学生分析】由图1-1、1-2可以看出，当温度从25 ℃升至40 ℃的过程中，醋酸溶液pH降低，盐酸pH基本不变；醋酸溶液电导率的增长率高于盐酸。说明升高温度，醋酸电离过程吸热，电离平衡向右移动，氢离子浓度增大。结论：“越热越电离”。
探究2：探究盐酸和醋酸溶液加水稀释过程中pH和电导率变化
注：加水50 mL、100 mL和加水150 mL的pH、电导率为较上一次加水的变化值
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由图2-1和2-2可知，每一次加水稀释后，醋酸pH增大的幅度均小于盐酸，这意味着醋酸溶液在稀释的过程中，平衡向正方向移动，氢离子会得到补充。
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电导率的变化更加证明的这一点，醋酸溶液在稀释的过程中，电离平衡右移，故醋酸溶液电导率下降率均小于盐酸。结论：“越稀越电离”。
【小结】
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3.5 科学态度与社会责任
在我们地球上的江湖海河，工农业生产和科学研究中，处处可以见到电解质溶液的身影，其中存在数不清的化学平衡，我们要利用电离平衡的相关知识，保护大自然的平衡，促进我们工农业的生产和科学的进步，为社会的发展做出积极贡献。
四、教学反思
弱电解质的电离平衡一直是中学化学的重难点。数字化实验可将抽象的平衡理论具体化、定量化、可视化，加深学生对平衡移动的理解，对于利用现代化手段教与学具有重要的意义。同时，实验数字化是对传统实验的创新和改革，对增强学生宏观辨识与微观探析意识、变化观念与平衡思想意识、证据推理与模型认知意识、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任意识有重要的作用和意义。
参考文献：
[1]李兴芳.浅谈学科核心素养视角下的高中化学教学策略[J].名师在线,2019年30期
[2]梁解.浅谈学科核心素养视角下的高中化学教学策略[J].课程教育研究,2019年44期