论电解质溶液复习教学中的理性思维

应化德

浙江

论电解质溶液复习教学中的理性思维

应化德

本文的理性思维是指对电解质溶液的相关概念的理解方式，掌握电解质问题的相对处理方法、近似处理方法、抓主放次的处理方法，树立微粒观、守恒观、变化观、平衡观、离子相互牵制观，分析判断离子反应的反应顺序和定量关系，形成理解电解质溶液性质的相对思想和绝对思想等。只有这样，解决电解质溶液问题时才能游刃有余。

一、概念的理解方式

化学学科体系由基本概念和基本原理构成，概念的学习并不是把概念的定义记住，而是要理解概念的意义，知道其内涵与外延，并有相应的概念理解方式。人们对物质的认识有相对性，概念自身也可不断地发展与丰富。

电解质溶液涉及一些重要的概念，如电解质、非电解质、强弱电解质、pH、电离平衡常数、盐类水解等。下面谈电解质的理解方法：

电解质是在水溶液或熔融状态下能导电的化合物，首先电解质是化合物而非混合物，是能够导电的化合物，是在水溶液或熔融状态下导电，而非本身能导电。

电解质→化合物→能导电的→水溶液或熔融状态。

为进一步理解电解质的内涵和一些物质的性质，可以设计如下问题：

1.如何评价“电解质本身往往是不导电的”？

如HCl在气态、液态、固态时均不能导电，但它是电解质。NaCl在固体时不能导电，但熔融状态时能导电，物质三态的性质有所不同，离子化合物在常温时均为固态，所以上述描述相对正确。

2.NH3一般认为是非电解质，但实验证明，液态氨气与H2O的电导率接近，且与水一样也是双聚电离，问：

(1)NH3是电解质吗？

(根据信息，按定义判断是电解质)

(2)写出NH3的电离方程式。

(3)Na能与NH3发生反应，写出化学方程式。

3.液态的SO2也会发生与H2O相似的电离，写出电离方程式。

4.CH3CH2OH是非电解质，但工业上用乙醇和NaOH反应制备乙醇钠(需及时吸收生成的水)，乙醇能与Na反应生成H2。

(1)上述事实说明乙醇有什么性质？(有电离的倾向，有酸的倾向)

(2)C2H5ONa水解溶液呈什么性？用离子方程式表示。

物质的分类，主要依据物质的组成和性质，人们在不同的阶段对物质性质的认识存在相对性。电解质与非电解质的区分也是相对的。

二、问题处理方式

1.相对处理方法

相对处理方法是指以某种物质的性质做参照物，与其互相对比，或两个过程相互抵消而得出结论的思维方法。

例如：在CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中，c(Na+)与c(CH3COO-)的大小问题，可采用相对处理的方法，可以快速得出结论，分析如下:

当溶液pH<7时，可认为CH3COO-不水解而CH3COOH电离，水解被电离抵消，所以c(CH3COO-)>c(Na+)

当溶液pH=7时，可认为CH3COOH电离、CH3COO-水解都不产生，只有CH3COONa的电离，所以c(CH3COO-)=c(Na+)

当溶液pH>7时，可认为只有水解而CH3COOH不电离，所以c(CH3COO-)

再如：NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，CH3COOH的Ka=1.8×10-5，CH3COONH4溶液呈中性，那么NH4NO2溶液、NH4CN溶液的酸碱性如何呢？

以CH3COONH4为参照物，由于HNO2的酸性(Ka=4.6×10-4)比CH3COOH强，而HCN的酸性(Ka=4.93×10-10)比CH3COOH弱，根据“越弱越水解，谁强呈谁性”，可知NH4NO2溶液为酸性，而NH4CN溶液为碱性。

2.近似处理方法

在弱电解质溶液电离的平衡体系中，数据的近似处理，使问题简化，容易得出结论，但要注意近似处理的条件范围。

例如：已知CH3COOH的电离平衡常数K=1.8×10-5,求0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中的c(H+)，设电离度为α,

c0 0

c-cαcαcα

经查α=0.0134,则1-α≈1(一般弱电解质的α都比较小、但在稀溶液中α会比较大)

同样可以推算pH=2的盐酸和醋酸的物质的量浓度分别为0.01 mol·L-1、5.56 mol·L-1，仅仅相差555倍，相同体积相同pH的HCl与CH3COOH溶液分别与足量的锌粒反应生成的H2相差555倍，让学生从感性认识上升到理性认识，理性认识更有说服力。

例如：(浙江高考2016年4月第30题节选)

N2H4的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K1≈1.0×10-6，则0.01 mol·L-1N2H4水溶液的pH等于________(忽略N2H4的二级电离和H2O的电离)。

分析NH3、N2H4、R-NH2的水溶液呈碱性的原因，氮原子上的孤电子对与水电离的氢离子形成配位键，电离出OH-。

1×10-4,

所以pH=10。

例如：求0.1 mol·L-1NH4Cl溶液中的c(H+)。

≈7.5×10-7mol·L-1

例如：求CH3COOH和CH3COONa混合液为中性时，两者的浓度比。

分析：设CH3COOH和CH3COONa的浓度为c1、c2mol·L-1，c(H+)为xmol·L-1，

c1c20

c1-xc2+xx

也就是当CH3COOH和CH3COONa混合液中，当两者浓度之比为1∶200时溶液接近中性，这对理解溶液的性质，量的关系有一定的化学意义。

所以CH3COOH与CH3COONa浓度比为1∶1时，溶液呈酸性，这是比较溶液离子浓度的前提。

3.抓大放小(抓主放次)的处理方法

抓大放小，分清主次的处理方法，可以快速比较溶液中粒子浓度的大小，快速近似地计算等。

例如：已知NaHSO3溶液呈现酸性，比较NaHSO3溶液中的粒子浓度大小。

②方程式c(H2SO3)=c(OH-)，

同样考虑水的电离③可得c(OH-)>c(H2SO3)。

所以离子浓度大小关系为

例如：N2H4易溶于水，是与氨相类似的弱碱，已知其常温下电离常数K1≈1.0×10-6，常温下，将0.2 mol·L-1N2H4·H2O与0.1 mol·L-1盐酸等体积混合(忽略体积变化)，则此时溶液的pH等于___________(忽略N2H4的二级电离)。

分析：N2H4·H2O与盐酸反应后，N2H4·H2O与N2H5Cl的浓度均为0.05 mol·L-1，首先要判断该溶液是酸性还是碱性，酸性则以水解为主，而碱性则以电离为主，根据N2H4·H2O的K值与NH3·H2O的K值接近，可判断为碱性(NH3·H2O与NH4Cl为1∶1时，溶液为碱性迁移过来)，则

0.05-x0.05+xx

所以pH=8。

以此类推，若HCN与NaCN 1∶1的溶液呈碱性，则以水解方程式近似计算。

三、电解质溶液学科思想或观点

1.微粒观、存在观

(浙江高考2017年4月第23题)25℃时，在含CH3COOH和CH3COO-的溶液中，CH3COOH和CH3COO-二者中各自所占的物质的量分数(α)随溶液pH变化的关系如图所示。下列说法不正确的是

( )

A．在pH<4.76的溶液中，c(CH3COO-)

B．在pH=7的溶液中，α(CH3COOH)=0，α(CH3COO-)=1.0

C．在pH>4.76的溶液中，c(CH3COO-)与c(OH-)之和可大于c(H+)

D．在pH=4.76的溶液中加盐酸，α(CH3COOH)与α(CH3COO-)之和保持不变

点评：B项是错的，pH=7时，从图象上看，似乎α(CH3COOH)=0，α(CH3COO-)=1.0是对的，本题的考查学生的微粒观、存在观，尽管此时α(CH3COOH)很小，但不可能为0，高考第一次出现，有一定的隐蔽性。

2.守恒观

电解质溶液中存在电荷守恒、物料守恒、质子守恒等。

3.变化观、平衡移动观

量变引起质变，如CH3COOH与CH3COONa的两者量的比例变化导致溶液酸碱性的变化。多元弱酸的电离逐级减弱，如H2SO3的电离：

4.离子相互牵制观

同一离子同时牵制几个平衡，如在HF、CH3COOH的水解溶液中，c(H+)同时制约HF、CH3COOH、H2O的电离平衡。

溶液中c(H+)=c(F-)+c(CH3COO-)+c(OH-)，溶液的氢离子的总浓度同时制约三个平衡，有

四、电解质溶液中的离子反应

弱电解质电离的强弱，决定相应阳离子、酸根离子的水解程度，也影响多离子反应的反应顺序。

弱电解质的分步电离→水解程度大小→离子反应顺序，如：

碳酸电离：

碳酸钠水解：

向碳酸钠与碳酸氢钠混合液滴加盐酸的反应顺序：

理解反应先后的本质原因，掌握判断的方法。如在CH3COOH和HCl的混合溶液中加入NaOH溶液，HCl先反应，反应本质是H+与OH-的中和反应，若CH3COOH先与NaOH反应生成CH3COONa，HCl又会与CH3COONa反应生成CH3COOH。反应顺序、定量关系是高考考查主要思想之一。下列化学反应都要考虑顺序：

①CH3COOH、HCl(HX、HY)的混合液中滴加NaOH溶液

②NaOH、Ca(OH)2混合溶液中通入CO2

③Na2CO3、NaHCO3混合溶液中滴加盐酸

④NH4Cl、AlCl3混合溶液中滴加NaOH溶液

⑤HCl、MgCl2、AlCl3混合溶液中滴加NaOH溶液

⑦NH4Fe(SO4)2、NH4Al(SO4)2溶液中分别滴入Ba(OH)2溶液

⑧NaHCO3与Ca(OH)2溶液相互滴加

五、典型试题解析

(浙江高考2013年第12题)25℃时，用浓度为0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的三种酸HX、HY、HZ，滴定曲线如图所示。下列说法正确的是

( )

A．在相同温度下，同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序：HZ

B．根据滴定曲线，可得Ka(HY)≈10-5

C．将上述HX、HY溶液等体积混合后，用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时：c(X-)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+)

此题考查强弱酸的判断，pH的变化，离子浓度的变化，守恒思想的应用，K值的求算，c(H+)的表达式。此题渗透K值的相对处理、反应顺序、离子的相互牵制等学科思想。

浙江省金华市外国语学校)