以“水溶液中的離子平衡”為例談化學(xué)解題策略

曾 山

(廣東省河源市職業(yè)技術(shù)學(xué)校 517000)

一、“水溶液中的離子平衡”概述

水是一種很好的無(wú)機(jī)溶劑，可以溶解很多的物質(zhì)，用水做溶劑的溶液，即被稱為水溶液.在日常的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)中，若沒(méi)有進(jìn)行特別說(shuō)明的情況下，我們就會(huì)對(duì)某某溶液指的是某某物質(zhì)的水溶液，凡是含有水的溶液都可稱為是水溶液，不需要重視溶質(zhì)溶于水的比例為多少，只有含有水就會(huì)將水作為溶劑，當(dāng)物質(zhì)溶于水的情況下，其中共價(jià)化合物與離子化合物就會(huì)在水中電離，這種情況下產(chǎn)生的溶液呈透明狀態(tài).當(dāng)分子溶于水時(shí)，可能會(huì)發(fā)生兩種情況，一種是分子與水發(fā)生反應(yīng)后形成一種新的物質(zhì)，新物質(zhì)能夠溶解于水中；另一種是分子填補(bǔ)與水分子空隙中，使其溶于水，分子、離子等都是其中的溶質(zhì).

對(duì)于大部分物質(zhì)來(lái)講能夠在水中溶解的質(zhì)量有一定的限度，也可以將這種溶解限度看成為是溶解度或者飽和度，當(dāng)物質(zhì)在水中的溶解達(dá)到飽和狀態(tài)下就不會(huì)繼續(xù)溶解，過(guò)飽和的溶液會(huì)產(chǎn)生沉淀或放出氣體，這種現(xiàn)象為析出現(xiàn)象，也有少部分物質(zhì)和水是以任意比例互溶的，如乙醇等.溶液中有一種比較特殊的分散系為膠體，其中的例子大小為100 nm左右，因膠粒本身具有典型作用，因此膠粒在溶液中處于懸浮狀態(tài)而不會(huì)產(chǎn)生沉淀.另外不同類型的溶液由于其中溶質(zhì)顆粒大小以及溶解度不同，使得溶液透明度也存在一定的差異性，一般情況下，比較透明的溶液稱為是真溶液，比較渾濁的溶液稱為是懸濁液或乳濁液.某些膠態(tài)溶液可能會(huì)形成沉淀，稱其為沉淀膠態(tài)溶液.

“水溶液中的離子平衡”所要研究的就是不同物質(zhì)在水中的電離過(guò)程.所謂電離過(guò)程,簡(jiǎn)單來(lái)講就是電解質(zhì)在水溶液或熔融狀態(tài)下進(jìn)行離解為自由移動(dòng)的陰陽(yáng)離子過(guò)程，其中電解質(zhì)主要是指水溶液或熔融狀態(tài)下可導(dǎo)電的一種化合物，可分為兩種，一種為強(qiáng)電解質(zhì)，主要是指在水溶液中全部電離成離子的電解質(zhì)；另一種為弱電解質(zhì)，主要是指在水溶液中只有部分分子電離成離子的電解質(zhì).因此在水溶液或熔融狀態(tài)下不能進(jìn)行導(dǎo)電的化合物被稱為非電解質(zhì).

“水溶液中的離子平衡”，即水溶液中的電離過(guò)程處于平衡，簡(jiǎn)單來(lái)講就是在一定條件下，電解質(zhì)分子電離成離子的速率與離子結(jié)合成分子速率兩者處于相等狀態(tài)下，水溶液電離過(guò)程處于動(dòng)態(tài)平衡，又稱為電離平衡.

二、“水溶液中離子平衡”特征分析

1.微弱特征

對(duì)于弱電解質(zhì)而言，其在水溶液中的電離是非常微弱的，另外，一些鹽類的水解，或者難溶鹽的電離，其程度都是非常微弱的.在實(shí)際的教學(xué)中，往往以“1%”為反應(yīng)程度的參照，例如，在25℃條件下，0.1 mol/L的醋酸溶液中，醋酸的電離度為1.32%.以“1%”作為參照值，為學(xué)生樹立電離程度的微弱意識(shí)提供了一個(gè)量化的標(biāo)準(zhǔn)，這使得學(xué)生在思考和分析問(wèn)題時(shí)，心中能有一個(gè)量化的參考標(biāo)準(zhǔn)界限.

2.動(dòng)態(tài)平衡特征

在進(jìn)行“水溶液中的離子平衡”這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)前，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行化學(xué)平衡部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，所謂化學(xué)平衡，就是在宏觀條件下的可逆反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物與生成物兩者組分濃度不會(huì)再發(fā)生變化，即系統(tǒng)達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài).“水溶液中的離子平衡”從本質(zhì)上講與化學(xué)平衡相似，不同的是，化學(xué)平衡是反應(yīng)物和生成物之間的移動(dòng)平衡，而離子平衡則是分子電離和離子結(jié)合之間的平衡移動(dòng).通過(guò)化學(xué)平衡的概念來(lái)理解電離平衡簡(jiǎn)單易懂，以化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)做對(duì)比，則可理解電離平衡常數(shù)的概念和應(yīng)用.

3.主要矛盾特征

4.守恒特征

在“水溶液中的離子平衡”教學(xué)中，守恒思維也是一種重要的思維方式，如電荷守恒、物料守恒、元素守恒等.在教學(xué)中，應(yīng)該讓學(xué)生靈活地掌握守恒的概念和應(yīng)用方式，理解守恒的真正含義，這一思維對(duì)于解決有關(guān)電離平衡的化學(xué)問(wèn)題具有重要作用.

三、化學(xué)問(wèn)題解題策略

1.對(duì)比分析策略

在思考和理解某些化學(xué)問(wèn)題時(shí)，利用對(duì)比分析的方式可以更容易理解.例如，在恒溫條件下，理解弱電解質(zhì)溶液稀釋時(shí)平衡移動(dòng)的方向及各物質(zhì)濃度的變化，此時(shí)可以對(duì)比分析化學(xué)平衡中壓強(qiáng)對(duì)于平衡移動(dòng)的影響.當(dāng)其他條件不變時(shí)，通過(guò)降低壓強(qiáng)或增大容器體積，促使平衡朝向氣體體積增大的方面移動(dòng).類似的，將溶液稀釋同樣是使物質(zhì)的濃度變小，這一點(diǎn)與壓強(qiáng)的改變導(dǎo)致的變化是一致的，即溶液稀釋時(shí)，平衡會(huì)向著系數(shù)大的方向移動(dòng).

2.知識(shí)系統(tǒng)策略

“水溶液中的離子平衡”是中學(xué)化學(xué)知識(shí)架構(gòu)中的一部分，因此，在考慮本部分的相關(guān)問(wèn)題時(shí)，必須要在腦海中建立起本部分的知識(shí)架構(gòu)和知識(shí)系統(tǒng)，這樣在思考和理解問(wèn)題時(shí)才能游刃有余.例如通過(guò)對(duì)弱酸的電離平衡和呈酸性的鹽類的水解平衡進(jìn)行對(duì)比，建立起廣義的酸堿概念，然后綜合理解分析電解質(zhì)溶液中酸堿、鹽、水以及難溶鹽四種電力平衡之間存在的關(guān)聯(lián)，可以建立起如圖所示的知識(shí)系統(tǒng).

從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，知識(shí)系統(tǒng)的解題策略或者說(shuō)知識(shí)系統(tǒng)的思維方式給了學(xué)生一種思考問(wèn)題的模式，系統(tǒng)的觀念可以讓學(xué)生從宏觀的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，幫助學(xué)生樹立起科學(xué)的思考習(xí)慣，這不僅對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)有利，對(duì)于學(xué)生未來(lái)的成長(zhǎng)和發(fā)展都有極大的作用.

3.主要矛盾策略

上文中講到“水溶液的離子平衡”，通常會(huì)有多個(gè)平衡，而且平衡與平衡之間相互聯(lián)系又相互影響，只有抓住平衡系統(tǒng)的主要矛盾，即主要的平衡，才能正確解決問(wèn)題.例如，在常溫情況下，某弱酸溶液HA以及NaA混合溶液各有0.1mol/L，根據(jù)所學(xué)知識(shí)電離平衡以及水解平衡兩者常數(shù)進(jìn)行溶液酸堿性分析，通過(guò)思考得出HA溶液存在電離平衡，即HAH++A-,而NaA溶液存在著水解平衡，即A-+H2OHA+OH-.HA的電離會(huì)導(dǎo)致溶液呈弱酸性，而NaA的水解會(huì)導(dǎo)致溶液呈弱堿性，這顯然存在著矛盾.根據(jù)Ka·Kh=Kw可知，兩個(gè)平衡狀態(tài)處于相互抑制狀態(tài)，當(dāng)Ka>Kh時(shí)，電離為主要矛盾，溶液會(huì)呈現(xiàn)弱酸性；相反，若Ka

“水溶液中的離子平衡”是教學(xué)難點(diǎn)，同時(shí)也是學(xué)習(xí)的重點(diǎn).在知識(shí)的教學(xué)實(shí)踐中，本部分的知識(shí)教學(xué)很重要，但是教師在教學(xué)中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生樹立起科學(xué)的思維意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思考方式.本部分教學(xué)所需的對(duì)比分析方法、主要矛盾方法等不僅僅對(duì)于本部分的知識(shí)教學(xué)有益，同時(shí)對(duì)于學(xué)生思維方式的培養(yǎng)具有重要意義.