定义 水分子间发生微弱自偶电离,生成水合氢离子和氢氧根离子的可逆过程。
从哪来 建立在“可逆反应”与“化学平衡常数”的基础上,将平衡理论应用于弱电解质体系。
为什么 水分子含有极性O-H键,在分子间碰撞或热运动作用下,一个水分子中的H⁺转移到另一个水分子上,形成H₃O⁺和OH⁻。由于水是极弱电解质,电离程度极小,且正逆反应速率相等,故处于动态平衡状态。
微观粒子碰撞模型法**
适合**形象思维强、抽象逻辑较弱**的学生。
**操作
用两个不同颜色的球代表水分子,演示一个球上的小球(H)弹射到另一个球上。强调“碰撞”和“转移”,让学生理解电离不是水分解成H₂和O₂,而是质子(H⁺)的转移。
数学平衡推导法**
适合**逻辑严密、擅长数学推导**的学生。
**操作
直接列出反应 H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻。引入平衡常数 K = [H⁺][OH⁻]/[H₂O]。指出纯水中[H₂O]约为55.6 mol/L,且变化极小,故将其并入常数,定义 Kw = [H⁺][OH⁻]。通过计算说明 Kw 仅与温度有关。
宏观性质反推法**
适合**实验观察能力强、喜欢从现象找本质**的学生。
**操作
展示纯水电导率极低但非零的实验数据。提问:为什么纯水能微弱导电?说明存在离子。再问:为什么加酸后导电性大增?说明酸提供了更多离子,抑制了水的电离(勒夏特列原理)。从宏观导电性反推微观电离平衡的移动。