關(guān)于電解質(zhì)溶液教學若干問題的探討

王云生

摘要：依據(jù)中學電解質(zhì)教學實際，探討離子反應發(fā)生的條件、離子方程式的書寫以及“電解質(zhì)溶液三大平衡”等知識與技能的教學；結(jié)合高考考試要求，就電解質(zhì)溶液教學中補充講解“質(zhì)子平衡”方程的必要性做分析。提出電解質(zhì)溶液教學的注意點：要把握好教學要求，全面解讀教材，遵循學生的認識規(guī)律；知識與技能的教學，切忌要求過高過急，克服隨意擴展延伸，用大量練習代替分析解決問題能力培養(yǎng)的弊病。

關(guān)鍵詞：電解質(zhì)溶液；教學要求；教材解讀；能力培養(yǎng)

文章編號：1005–6629（2017）10–0040–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

電解質(zhì)溶液基本原理是高中化學最基礎、最核心的教學內(nèi)容之一，學習時間跨度大，是必修也是選修《化學反應原理》模塊的重要內(nèi)容。這部分內(nèi)容教學難度大，教學效果往往不夠理想。平時教學，尤其高考總復習期間，花在這些內(nèi)容的教學、復習和練習的時間多，效果并不佳。不少學生對電解質(zhì)溶液原理知識的理解膚淺，應用于分析、解決有關(guān)酸、堿、鹽溶液的組成、化學反應等問題，往往感到困難；高考相關(guān)試題的解答，得分率普遍不高。其原因涉及許多方面。從教學層面上看，教師在教學要求的把握、教材的解讀上，就有不少問題值得探討。為了進一步了解情況，我們就電解質(zhì)溶液原理和教學要求的把握等問題，在一個省的地區(qū)高中化學教師群體中做了一次問卷調(diào)查（該地區(qū)基礎教育尤其化學教學質(zhì)量是較好的）。從97份有效問卷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，也證實了我們的判斷。以下以電解質(zhì)溶液教學中常見的三個問題為例，做粗淺的分析探討。

1 關(guān)于離子反應發(fā)生的條件

問卷調(diào)查中對于“離子反應發(fā)生的條件是什么？”的問題，有25%的教師認為“離子反應發(fā)生的條件是要有沉淀、氣體、難電離物質(zhì)生成”；有20.6%的教師把該結(jié)論進一步引伸為“離子反應總是向離子濃度降低的方向進行”。只有60.8%的教師認為“有沉淀、氣體、難電離物質(zhì)生成只是離子互換反應發(fā)生的條件，不能說明氧化還原型離子反應的發(fā)生”；認為“可以從熱力學角度，用自由能的變化做判據(jù)說明離子反應進行的方向”的教師僅有5.1%。

分析離子反應發(fā)生的條件（或離子反應自發(fā)進行方向），應該和分析其他化學反應自發(fā)進行條件一樣，可以用熱力學數(shù)據(jù)做判據(jù)。依據(jù)在一定溫度、壓力條件下，反應的吉布斯自由能ΔG=ΔHTΔS是否小于0來判斷。酸、堿、鹽在溶液中離子互換反應，若有沉淀、氣體生成，由于發(fā)生了相變，ΔS發(fā)生了很大變化；若有難電離物質(zhì)生成，ΔH有較大的降低。因此，這些離子反應的自由能ΔG=ΔH-TΔS都小于0，都能自發(fā)進行。因此，當酸、堿、鹽在溶液中的離子互換反應有沉淀、氣體、水（難電離物質(zhì)）生成時，可以判斷反應能發(fā)生。有沉淀、氣體、水（難電離物質(zhì)）生成的離子互換反應，溶液中某些或某種離子濃度必然降低。但這不意味著，所有的離子反應總是朝著離子濃度降低的方向進行。例如，醋酸和氨水的反應，金屬鈉和水的反應，離子濃度都增大，由于反應的ΔG<0，都能自發(fā)進行。從因果關(guān)系上看，離子反應生成沉淀、氣體、水（難電離物質(zhì)）是反應發(fā)生的宏觀現(xiàn)象，不是反應發(fā)生的根本原因。離子反應和所有化學反應一樣，反應的推動力是反應自由能的降低。

現(xiàn)行三種版本的高中教材，對離子反應發(fā)生的條件，表述不盡相同，但給出的結(jié)論性論述都是科學的，適合于剛學習離子反應知識的高中學生。例如，“酸、堿在水溶液中發(fā)生的復分解反應，實質(zhì)上就是電解質(zhì)在溶液中相互交換離子的反應，這類離子反應發(fā)生的條件是：生成沉淀、放出氣體或生成水。只要具備上述條件之一，反應就能發(fā)生”[1]。在后續(xù)課程的學習中，又指出，“由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A）和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù)，將更適合所有的過程……”[2]。又如，“如果離子之間結(jié)合生成沉淀、弱電解質(zhì)或氣體（揮發(fā)性物質(zhì)），或者發(fā)生氧化還原反應，使溶液中某種或某些離子濃度降低，就會發(fā)生離子反應”；“通?？衫渺首兣c熵變判據(jù)、平衡常數(shù)判據(jù)來判斷離子反應的方向”，“在溫度、壓強一定時，利用ΔH-TΔS判據(jù)可以判斷離子反應能否自發(fā)進行”[3]。如果能全面解讀、正確理解教材，應當可以避免出現(xiàn)上述論述不夠嚴謹、歸納片面等問題，給學生的后續(xù)學習帶來負遷移。

2 關(guān)于離子方程式書寫的教學方法

離子方程式書寫在教學中常見有兩種方法。一是在初學階段強調(diào)按4個步驟，即先寫出反應的化學方程式、再把溶于水且完全電離的物質(zhì)寫成離子形式、難溶于水或溶于水但難電離的物質(zhì)仍用化學式表示，刪去化學方程式兩邊不參加反應的離子。最后配平離子方程式，使離子方程式兩邊各元素的原子數(shù)目和離子所帶的電荷總數(shù)相等。問卷調(diào)查中，有55.6%教師在教學中用“寫、拆、刪、平”四字口訣歸納這四個步驟，讓學生依據(jù)四步法做練習從化學方程式改寫成離子方程式。有33%的教師只強調(diào)記背四字口訣，做大量練習。部分學生由于初中化學基礎不扎實，必修模塊教學內(nèi)容多、課時偏少，教學趕進度，所掌握的常見酸、堿、鹽組成、常溫下的存在狀態(tài)、溶解性等知識不多、不熟練，要按四步驟書寫，在拆和刪兩步上存在較大的困難。如果教師沒有注意幫助學生認識要“拆”得正確，關(guān)鍵是要能正確判斷反應物在水溶液里的存在形式，正確區(qū)分反應物是電解質(zhì)還是非電解質(zhì)、是強電解質(zhì)還是弱電解質(zhì)、在稀溶液中可否完全電離、依什么樣的規(guī)律電離成自由移動離子；沒有注意幫助學生掌握借以判斷反應是否有沉淀、水（難電離物質(zhì)）、氣體生成所必備的知識，學習效果必然不佳。如果形成性練習的選擇、運用要求過急、過高，學生難免會出現(xiàn)囫圇吞棗，隨意拆分化學式、拼湊離子方程式等問題，甚至對離子反應的分析、書寫產(chǎn)生畏懼心理。

離子方程式的書寫不僅是技能問題，需要對要表述的離子反應的本質(zhì)有比較深刻的理解。幫助學生形成正確運用離子方程式描述離子反應的能力，不能靠熟記“離子方程式書寫方法（步驟）”和大量的機械操練。問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)只有29.9%的教師認同“離子方程式是表述離子反應的工具，只有理解所要表述的反應的本質(zhì)才能正確書寫”的看法。不少教師沒有意識到，離子反應的分析、離子方程式的書寫，只能在元素化合物教學中結(jié)合電解質(zhì)溶液間的反應事例，逐步擴展、逐步提高。不能希望靠“四步法真經(jīng)”一步教會、學會。如何把握學生的認識規(guī)律，幫助學生深刻理解離子反應的本質(zhì)和描述方式，是提高離子方程式書寫教學效果的關(guān)鍵。endprint

3 關(guān)于電解質(zhì)溶液“三大平衡”的教學問題

電解質(zhì)溶液的教學，要求學生會運用有關(guān)原理來分析、判斷和比較電解質(zhì)水溶液的pH、離子濃度的大小，加深對有關(guān)電解質(zhì)溶液的基本概念和基本知識的理解，提高靈活運用有關(guān)知識分析、解決問題的能力。

分析、判斷電解質(zhì)溶液中氫離子濃度或某種離子濃度大小的問題，涉及溶液濃度、溶液pH、電解質(zhì)電離、強弱電解質(zhì)、電離平衡及其移動、電離平衡常數(shù)、電離度、水的電離、鹽的水解等重要化學概念和原理知識。在不少中學教學實際中，一些教師認為要達到上述要求，必須在電解質(zhì)溶液的教學中，尤其在高三總復習中，補充講解和練習有關(guān)電解質(zhì)溶液物料平衡方程、電荷平衡方程、質(zhì)子條件方程的教學內(nèi)容。他們在教學中用不少時間給學生補充擴展大學分析化學的相關(guān)內(nèi)容，讓學生做大量練習，削弱了上述基礎知識的復習和基本觀念的教育。問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有34%的教師認為，“電解質(zhì)溶液三大守恒，雖然課標不要求，教科書沒寫，但是對于分析判斷電解質(zhì)溶液中各組分濃度大小、溶液的pH等問題是非常有用的，應該補充”。僅有4.1%的教師認為“這些內(nèi)容是大學分析化學處理酸堿平衡有關(guān)計算問題的學習內(nèi)容，中學生對酸堿質(zhì)子理論理解不深，質(zhì)子條件方程不是課標學習要求，難度大，不宜、也不必講授”。

要用中學化學電解質(zhì)溶液的教學要求分析、判斷補充講解電解質(zhì)溶液“三大平衡”教學內(nèi)容的必要性。中學電解質(zhì)溶液教學中應該幫助學生形成的幾個基本觀念中，就包含了物料平衡、電荷平衡的基本含義：

（1）電解質(zhì)溶液是電中性的。電解質(zhì)溶液中存在帶電的自由移動離子，但是，從整體看，電解質(zhì)溶液總是呈電中性的，因為溶液中陰、陽離子所帶電荷電性相反，總量相等。

（2）電解質(zhì)溶液中的各種組分，會發(fā)生電離或水解等變化，但這些變化也遵循質(zhì)量守恒定律。電解質(zhì)溶液各組分無論發(fā)生電離、水解或其他化學變化，變換存在的形式，但組成該組分的各元素的原子總數(shù)不會發(fā)生變化。

這些觀念的形成，并不一定需要靠到高三總復習時補充物料平衡方程、電荷平衡方程知識來達到。高考中諸如下述關(guān)系式的理解和掌握，應是平時教學的基本其求：

就質(zhì)子條件方程（或質(zhì)子平衡方程）的教學而言，有的教師認為，應補充講解質(zhì)子平衡，讓學生掌握“酸堿反應結(jié)果，有些物質(zhì)失去質(zhì)子，有些物質(zhì)得到質(zhì)子，堿得到的質(zhì)子的量（mol）與酸失去的質(zhì)子的量（mol）相等”，難度大，學生不好理解，只講“電解質(zhì)溶液中各組分，包括水，在發(fā)生變化中可以得到或失去質(zhì)子（H+），但質(zhì)子的總的物質(zhì)的量是相等的”。讓學生據(jù)此判斷、比較、電解質(zhì)溶液中各種離子濃度大小關(guān)系或計算溶液的pH。近幾年來，有關(guān)中學化學質(zhì)子平衡的教學和討論，十分熱鬧。各種化學教學刊物、網(wǎng)絡上，有不少介紹、分析文章。例如，有教師以2009年江蘇高考化學試題13為例，詳細分析如何應用質(zhì)子平衡判斷該題D選項的正確性。文章還指出江蘇2008年高考化學選擇題12、2014年高考化學試題選擇題14等難度較大的選項都可以用質(zhì)子平衡方程來分析解答[4]。

中學化學的教學和高考大綱都沒有掌握、應用質(zhì)子平衡方程的要求。大學分析化學講解、討論電解質(zhì)溶液的質(zhì)子條件是為了定量地處理酸堿平衡有關(guān)計算的問題。純粹為了解答某些練習、試題，孤立地講授質(zhì)子平衡方程，做各種關(guān)系式變換的操練，是否有助于電解質(zhì)溶液原理的理解和應用能力的提高？對于基礎好、學有余力的學生，做適當?shù)奶岣呤强梢缘模珜τ诙鄶?shù)學生還是不補充為好。

近幾年高考中常見有關(guān)電解質(zhì)溶液pH、離子濃度的綜合分析試題，大都著眼于考查考生是否具備依據(jù)試題的情景和提供的信息（尤其是實驗的數(shù)據(jù)圖表），用最基礎、最核心的知識做分析、比較和推理，得出正確認識的能力。并不需要在知識學習的深度和廣度上，補充電解質(zhì)溶液“三大平衡”，做擴展延伸。例如，2012年高考北京化學試卷中的一道試題（為節(jié)省編幅，試題文字略有改動）：

（1）利用上表數(shù)據(jù)判斷NaHSO3溶液顯性，用化學平衡原理解釋： 。

解答思路：由表中信息分析，可知NaHSO3溶液為酸性溶液，c（H+）>c（OH-）。

（2）吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是（選填字母）：

不少教師在教學實踐中也發(fā)現(xiàn)，花時間補充講解電解質(zhì)溶液“三大平衡”，增加了學生學習負擔，而且學習效果也不理想；提高講授知識的深廣度，輔以大量練習，并不是有效提高學生分析、解決問題的能力的好方法。但受從眾心理的影響，為應付“萬一出現(xiàn)的考題”，仍然照樣做講解、練習。

嚴格依據(jù)課程標準、依據(jù)學生心理發(fā)展規(guī)律實施教學，切實做到在加強最基礎、最核心知識的基礎上，提高學生分析、解決問題的能力，需要真正認真地對待和落實。

參考文獻：

[1]王晶主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1[M].北京：人民教育出版社，2014：36.

[2]王晶主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理[M].北京：人民教育出版社，2014：47.

[3]王明召主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理[M].濟南：山東科學技術(shù)出版社，2006：102～105.

[4]周惠忠.雙組分混合溶液中質(zhì)子守恒式的書寫[J].化學教學，2015，（3）：67～69.endprint