對水溶液中離子平衡系列問題的探究

李江

摘 要：水溶液中離子平衡系列問題，從實驗探究的角度出發(fā)，引導學生設計實驗方案，進行實驗探究，從而達到突破教學難點，提高課堂教學效果的目的。

關鍵詞：離子平衡；實驗設計；理論依據(jù)；實驗探究

“水溶液中離子平衡問題”是高中化學選修4《化學反應原理》中第三章的重要內容，包括：弱電解質的電離平衡、鹽的水解平衡、難溶電解質的溶解平衡等系列內容。這一部分對知識應用能力強，學生學習困難較大。

當今教學要求：體現(xiàn)新課程理念，從學生的實際出發(fā)，采取多種方式、方法和手段，引導學生建構知識網絡，掌握化學學科的核心知識，總結規(guī)律和解題方法，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力。為了有效地開展教學，我在日常教學過程中，嘗試對涉及的以上幾個重難點，合理設計幾個實際問題，讓學生思考、討論，運用實驗探究的方法引導學生設計出相應的實驗方案，通過改進整合后進行相應的實驗，取得了較滿意的實驗效果?，F(xiàn)將我們的實驗設計和研究過程整理如下，與大家分享。

【問題一】證明醋酸是一種弱酸

（設計方案）

方法一：配制0.1mol/LCH3COOH溶液，測該溶液的pH，測得pH>1，說明醋酸是弱酸。

方法二：配制0.1 mol/LHCl溶液和0.1 mol/LCH3COOH溶液，測其導電能力，發(fā)現(xiàn)0.1mol/LCH3COOH溶液的導電能力較強酸（鹽酸）弱，說明醋酸是弱酸。

方法三：在稀CH3COOH溶液中滴入石蕊試液，發(fā)現(xiàn)溶液變成紅色，再給所得液體加熱，觀察到溶液紅色加深，由此說明在CH3COOH溶液中存在電離平衡，說明醋酸是弱酸。

方法四：在稀CH3COOH溶液中滴入石蕊試液，發(fā)現(xiàn)溶液變紅色，再加入少量CH3COONa固體，可觀察到溶液紅色變淺（或溶液由紅色變紫色），由此說明，在CH3COOH溶液中存在電離平衡，說明醋酸是弱酸。

方法五：將CH3COONa固體溶于水配成溶液，測溶液的pH，測得pH>7，說明CH3COONa溶液中CH3COO-能夠水解，所以醋酸是弱酸。

（理論依據(jù)）

方法一、方法二依據(jù)弱電解質溶液不能完全電離的本質來設計的，特別是方法二，利用科學探究中對照實驗的思路來設計的，利用醋酸與等濃度的一元強酸（鹽酸）的性質相對比，說明醋酸中H+的濃度比鹽酸中H+的濃度小，說明醋酸在水中不能完全電離。

方法三、方法四是利用改變一定的條件，探究得出醋酸溶液中存在電離平衡，即CH3COOH?CH3COO-+H+，只有弱電解質才存在電離平衡，由此證明醋酸是弱電解質。

方法五是利用鹽的水解平衡原理設計，醋酸根離子發(fā)生水解的離子方程式為：CH3COO-+H2O?CH3COOH+OH-，可見醋酸根離子能夠水解，且水解顯堿性，由此說明，醋酸是弱電解質。

【問題二】設計實驗證明醋酸的酸性比碳酸強

（設計方案）

方法一：向Na2CO3溶液中滴加CH3COOH溶液，可觀察到有氣泡產生，說明醋酸的酸性比碳酸強。

方法二：配制相同物質的量濃度的CH3COONa和NaHCO3溶液，分別測定它們的pH，發(fā)現(xiàn)NaHCO3溶液的pH較大，說明碳酸的酸性較弱，即醋酸的酸性比碳酸強。

（理論依據(jù)）

方法一是利用了“強酸能與弱酸鹽發(fā)生反應生成弱酸和強酸鹽”，即“強酸制弱酸”原理來設計的。由醋酸可以制取碳酸，碳酸不穩(wěn)定分解后生成二氧化碳氣體，說明醋酸的酸性比碳酸強。

方法二是利用了“弱酸根離子的水解程度與對應的弱酸的酸性有關，弱酸的酸性越弱，其弱酸根離子的水解程度越大”，即“越弱越水解”規(guī)律來設計的。NaHCO3溶液的pH較大，即同濃度的NaHCO3溶液的堿性較CH3COONa溶液的強，由此說明。

【問題三】設計實驗證明碘化銀的溶解度小于氯化銀的溶解度

（設計方案）

方法一：在濃度相同的NaCl和KI的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，觀察到先有黃色沉淀生成，說明AgI的溶解度較?。?/p>

方法二：在AgCl的懸濁液中加入少量KI溶液，觀察到白色沉淀變成了黃色沉淀，說明AgI的溶解度較小。

（理論依據(jù)）

方法一是從沉淀生成的角度來設計比較的，已知溶液中各離子的離子積Qc達到Ksp時會有沉淀生成，因此，在濃度相同的Cl-和I-的溶液中，由于Ksp（AgI）

方法二是從沉淀轉化的角度來設計的，向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應生成更難溶物質時，平衡向溶解方向移動。由于Ksp（AgI）

【活動心得】

對化學反應原理的學習有很多學生會感到困難重重，復雜的理論常令他們望而卻步。怎么才能引導學生走出困境，我覺得應該利用好“科學探究”這一研究方法，從平衡的基本原理出發(fā)，從理論層面進行多角度分析，設計出不同的實驗方案，開發(fā)學生的發(fā)散思維；充分利用實驗，讓學生體驗科學探究的過程，激發(fā)學生學習化學的興趣，強化科學探究的意識，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。實際上化學反應原理中有很多奇妙的問題，有待于發(fā)現(xiàn)、研究、思考和討論。

參考文獻：

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