平衡常数在“水溶液中的离子反应与平衡”中的应用研究

曾德元

(福建省晋江市子江中学 362200)

在新课改发展政策不断推进下，学生从被动学习转变为知识学习主体，为此教师应重点关注学生化学学科核心素养的培养，而不是应付应试教育，在高中课堂教学过程中，化学是一门具有较强逻辑性、综合性的学科，想要学生在考查中脱颖而出，教师需要在教学模式选择和内容规划上，尽可能引导学生构建扎实的学识和探析能力.

1 平衡常数概论

平衡常数在化学学科教学过程中，主要指的是在特殊化学反应条件下，利用化学反应，让物质达到平衡状态时所产生的反应物质浓度比，因此此种浓度比例通常以K作为基础标识.化学科学教学时，水溶液中的离子反应与平衡所具备的常数大小可以更清晰地展现出化学反应现状，以此充分反映出化学正逆反应的可能性，因此平衡常数数值越高，所产生的化学反应程度越大.

在新高考发展背景下，福建省所使用的苏教版高中化学教学材料中，水溶液中的离子反应与平衡知识点主要包含：电解质电离平衡、溶液酸碱程度、沉淀溶解平衡等，所以需要选择相应的题目进行详细分析.

2 平衡常数探索策略

平衡常数作为现阶段高中化学考试的重要关键点之一，常见的考核模式主要包含：数据计算、参数对比、水溶液中的离子浓度以及守恒定律等方面，所以在考题的内容和形式设定上，教师测试题目一般需要结合图像，但是此种题目难度相对较大并且题目类型具有明显的不同，导致学生无法第一时间开展正确地解释.针对此种现状，教师想要保证学生可以利用平衡常数解决题目，除了要求学生自身需要掌握平衡常数核心概念和计算方式，还应利用平衡常数原理，结合题目图像详细分析.

在高考题目设定上，水溶液中的离子平衡从本质上是一种系统性与综合性的化学概念，由弱电离子平衡、盐物质水解离子平衡以及沉淀溶解离子平衡等共同构成，在概念使用时，前两者具有更为清晰与紧密的关联性，为此题目设定或者元素使用上应将两者结合，而沉淀溶解离子平衡主要对溶解物质中较为稳定的强电解质，为此此种概念与前两者的联系不大，在应用上经常被单独使用.

2.1 试题研究目的

为充分了解平衡常数在水溶液中的离子反应与平衡等知识点在高考题目中的难点和重点，从中寻找出学生学习短板，并且在此基础上，深入探索教师在日常课堂教学中是否重视变化观念与平衡思想核心素养的作用，本次研究主要对2021年来福建首届新高考化学题目、各地市的质检真题开展信息调查和分析.

2.2 题目考点研究

实际开展题目内容设定时，由于水溶液中的离子平衡化学反应主要包含碘离子平衡、盐物质水解平衡以及溶解离子平衡，所以在考试题目内容规划环节上，平衡常数概念内涵、综合实验以及平衡参数等成为主要考核内容.因此需要从以下几个方面综合分析.

第一，根据题目的图像有效判断出强弱电解的基础反应.第二，平衡常数概念以及应用效果.第三，溶液离子常数、电离常数参数计算和应用.第四，水溶液中的离子反应与平衡中混合溶液酸碱性详细判断和使用.第五，水溶液pH参数计算、数据使用以及信息对比等方面.第六，水溶液中所包含微观粒子物质的基础数量占比以及数据参数计算.第七，水溶液实验环节上，物质基础浓度参数的计算以及应用.以上考核内容在设定上，不仅需要包含选择题目类型，还应增加非选择题目类型，比如：判断正确和错误题目类型，除此之外，在题目内容的设计和规划上，还应包含守恒定律、平衡常数概念、设计图像以及实验流程等.

2.3 命题解析

在化学科学教学环节上，新课标以及新教材作为强化化学学科核心素养的基础条件，在题目内容设定上，要对水溶液中的离子反应与平衡知识点考核方面强化环境方案设计，以此作为基础条件设定相对复杂的函数图像，有效考验高中学生对于化学科学的探索和研究能力，强调有关知识的融会贯通的综合运用能力，并结合其他学科知识(如：数学学科的有关函数)，对学生进行考查.

因此，在教学过程中，应根据化学教学内容特点，合理搭配考试内容与考查要点，帮助学生练习化学知识点，探索考查重点突破化学思维障碍.

3 平衡常数探索题目

3.1 研究题目一

用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1H2C2O4溶液的滴定曲线如图1所示.已知：H2C2O4的lgKa1=-1.3，lgKa2=-4.3，Ksp(CaC2O4)=4.0×10-8.下列说法错误的是( ).

图1

C.若往c点溶液中加入30 mL 0.1 mol·L-1CaCl2溶液，能产生CaC2O4沉淀

由图1，溶液滴定曲线结构可知：

该题目设定环节上，主要考核的内容是水溶液酸碱混合溶液中离子反应和平衡的内涵，以此作为基础条件，从多个角度对水溶液中电离平衡常数定义、水溶液基础体积等专业知识点进行综合研究和使用，从而有效把握水溶液反应后的溶液物质、电解、水解以及离子物质基础浓度之间的联系，除此之外，教师想要培养学生化学综合素养，还应重点关注化学物质守恒的基础使用水平，重点把握平衡常数变化实际情况，确保水溶液体积产生变化后，物质基础浓度也随之产生明显变化.

3.2 研究题目二

如图2为某实验测得0.1mol·L-1NaHCO3溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线.下列说法正确的是( ).

图2

A.a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小

B.a点时，Kw

第一，如果选A，平衡参数随着温度的不断提升而不断增加，那么a水溶液的pH数值与c水溶液的pH数值基本上处于相同数值，但是c水溶液的基础温度较高，所以a水溶液c(OH-)明显比a溶液小.

该试题在研究过程中，重点考核盐类水溶液中平衡常数的使用效果，因此该题目内容规划和设定上需要重点明确盐类溶液的水解原理、水溶液酸碱程度以及水溶液pH关系作为题目解答关键.所以在题目解答环节上需重点关注图像中的a、c两个位置点，图中虽然pH数值虽然相同，但是温度不同，此时Kw物质已经产生了明显的区别.

3.3 研究题目三

当实验环境温度达到25℃，需要使用用0.1 mol·L-1NaOH溶液分别滴定20mL浓度均为0.1 mol·L-1的HCl、CH3COOH，所加NaOH溶液的体积与反应后溶液pH的关系如图3所示.现用0.1 mol·L- 1NaOH溶液滴定20 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合酸溶液，下列叙述正确的是( ).

图3

A. CH3COOH 的电离常数Ka约为 1×10-6

B．滴定混合酸至pH=4.4 时，仅发生反应：

C．滴定混合酸至pH=7时，

c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)

D．滴定混合酸至pH=8.2时，c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-)

第二，如果选B，可以从图像曲线发展趋势得知，混合溶液的pH数值为4.4时，CH3COOH物质会产生中和反应.

第三，如果选择C，当水溶液进行混合操作并且pH数值为7时，c(Na+)>c(Cl-)

第四，如果选择D，滴定混合酸至 pH=8.2 时，c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-).

该试题在内容设定和规划上，主要以NaOH水溶液与混合酸溶液的离子物质反应以及平衡作为基础条件，综合考核电离子平衡关系、水解平衡关系以及物质守恒关系等专业理论知识.除此之外，在学习能力上则要求学生要从定量的角度解决化学相关的问题.

在化学学科研究环节上，为保证高中化学教学质量水平和效果，本次研究针对福建省化学试卷题目以及试题内容进行详细分析和深入探索，同时根据水溶液离子平衡作为实际教学案例，从中详细分析题目中的重点问题，有效总结出化学高中考核的要点问题.