“库伯经验学习圈”理论在弱电解质电离平衡教学中的应用

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  高中化学选修四《化学反应原理》中有关“弱电解质的电离平衡”问题,一直是化学教学的重要内容之一,也是历年高考的热点。但学生对弱电解的电离平衡理解起来比较困难,尤其是部分电离的特点,与学生已学过的强电解质的电离差别很大。因此,我们希望寻求一种更好的教学方法来帮助学生理解和掌握这一问题,这就是“库伯经验学习圈”理论。
  库伯是美国凯斯西楚大学的知名教授,社会心理学家和教育家,著名的体验式学习大师。于20世纪80年代提出了重要的“经验学习圈(experiential learning)”理论,该理论为四个适应性学习阶段构成的环形结构,即“经验——反思——观念——应用”。下面我们就来看看它在弱电解质电离平衡教学中的应用。
  实验:将相同大小和形状的两块镁条分别投入0.1mol/L的盐酸和0.1mol/L的醋酸溶液中,观察反应速率的快慢。
  学生观察:镁条在0.1mol/L的盐酸中反应更剧烈(速率更快)。
  学生结合已有的“经验”(影响化学反应速率的因素、强电解质的电离等),分析造成两个反应速率差异的重要因素——H+的浓度不同,从而“反思”:
  HCl是强电解质,在水溶液中完全电离出H+和Cl-,溶液里c(H+)=c(HCl)=0.1mol/L,而醋酸是弱电解质,其水溶液中c(H+)  在学生已基本理解该原理的基础上,可进一步通过具体的“应用”来巩固和提高:
  “应用”一:盐酸和醋酸都是酸,但醋酸可以作调味剂而盐酸却不行,为什么?
  答: HCl,是强电解,水溶液酸性和腐蚀性太强。
  “应用”二:判断下列说法是否正确,并说明理由?
  1、强电解溶液的导电能力一定比弱电解溶液强。
  2、中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液,盐酸所需NaOH多于醋酸。
  3、将NaOH和氨水溶液各稀释一倍,两者的OH-的浓度均减少到原来的1/2。
  4、如果盐酸的浓度是醋酸浓度的两倍,则盐酸的H+也是醋酸的两倍。
  5、物质的量浓度相同的磷酸钠溶液与磷酸溶液中所含的PO43-量相同。
  答:1、错误。溶液导电能力的强弱由其中自由移动的离子浓度和所带的电荷决定,强电解溶液中离子的浓度和电荷数不一定就比弱电解质溶液的多。
  2、错误。酸碱中和的实质是H++OH-=H2O,虽然开始时盐酸溶液中的H+更多,但醋酸溶液中存在平衡CH3COOH H-+CH3COO-,随着反应的进行,c(H+)逐渐减小,平衡不断正向移动,直至醋酸消耗完,故两者消耗的氢氧化钠相等。
  3、错误。由于一水合氨是弱电解质,水溶液存在平衡NH3·H2ONH4++OH-,当加水稀释时,该平衡正向移动使c(OH-)大于原来的1/2。
  4、错误。醋酸溶液中醋酸只有部分电离,故盐酸中c(H+)大于醋酸中c(H+) 的2倍。
  5、错误。磷酸钠是强电解质,在水溶液中完全电离,而磷酸是弱电解质,只有部分电离,因此其中PO43-量更少。
  总之,应用“库伯经验学习圈”理论的四个学习步骤“经验——反思——观念——应用”,为我们在教学工作中提供了一个非常实用的工具,对于学生掌握弱电解质电离平衡的有关原理成效顯著。
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