对水溶液中离子平衡系列问题的探究

摘 要：水溶液中离子平衡系列问题，从实验探究的角度出发，引导学生设计实验方案，进行实验探究，从而达到突破教学难点，提高课堂教学效果的目的。

关键词：离子平衡；实验设计；理论依据；实验探究

“水溶液中离子平衡问题”是高中化学选修4《化学反应原理》中第三章的重要热荩包括：弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡、难溶电解质的溶解平衡等系列内容。这一部分对知识应用能力强，学生学习困难较大。

当今教学要求：体现新课程理念，从学生的实际出发，采取多种方式、方法和手段，引导学生建构知识网络，掌握化学学科的核心知识，总结规律和解题方法，培养学生独立解决问题的能力。为了有效地开展教学，我在日常教学过程中，尝试对涉及的以上几个重难点，合理设计几个实际问题，让学生思考、讨论，运用实验探究的方法引导学生设计出相应的实验方案，通过改进整合后进行相应的实验，取得了较满意的实验效果。现将我们的实验设计和研究过程整理如下，与大家分享。

【问题一】证明醋酸是一种弱酸

（设计方案）

方法一：配制0.1mol/LCH3COOH溶液，测该溶液的pH，测得pH>1，说明醋酸是弱酸。

方法二：配制0.1 mol/LHCl溶液和0.1 mol/LCH3COOH溶液，测其导电能力，发现0.1mol/LCH3COOH溶液的导电能力较强酸（盐酸）弱，说明醋酸是弱酸。

方法三：在稀CH3COOH溶液中滴入石蕊试液，发现溶液变成红色，再给所得液体加热，观察到溶液红色加深，由此说明在CH3COOH溶液中存在电离平衡，说明醋酸是弱酸。

方法四：在稀CH3COOH溶液中滴入石蕊试液，发现溶液变红色，再加入少量CH3COONa固体，可观察到溶液红色变浅（或溶液由红色变紫色），由此说明，在CH3COOH溶液中存在电离平衡，说明醋酸是弱酸。

方法五：将CH3COONa固体溶于水配成溶液，测溶液的pH，测得pH>7，说明CH3COONa溶液中CH3COO-能够水解，所以醋酸是弱酸。

（理论依据）

方法一、方法二依据弱电解质溶液不能完全电离的本质来设计的，特别是方法二，利用科学探究中对照实验的思路来设计的，利用醋酸与等浓度的一元强酸（盐酸）的性质相对比，说明醋酸中H+的浓度比盐酸中H+的浓度小，说明醋酸在水中不能完全电离。

方法三、方法四是利用改变一定的条件，探究得出醋酸溶液中存在电离平衡，即CH3COOH?CH3COO-+H+，只有弱电解质才存在电离平衡，由此证明醋酸是弱电解质。

方法五是利用盐的水解平衡原理设计，醋酸根离子发生水解的离子方程式为：CH3COO-+H2O?CH3COOH+OH-，可见醋酸根离子能够水解，且水解显碱性，由此说明，醋酸是弱电解质。

【问题二】设计实验证明醋酸的酸性比碳酸强

（设计方案）

方法一：向Na2CO3溶液中滴加CH3COOH溶液，可观察到有气泡产生，说明醋酸的酸性比碳酸强。

方法二：配制相同物质的量浓度的CH3COONa和NaHCO3溶液，分别测定它们的pH，发现NaHCO3溶液的pH较大，说明碳酸的酸性较弱，即醋酸的酸性比碳酸强。

（理论依据）

方法一是利用了“强酸能与弱酸盐发生反应生成弱酸和强酸盐”，即“强酸制弱酸”原理来设计的。由醋酸可以制取碳酸，碳酸不稳定分解后生成二氧化碳气体，说明醋酸的酸性比碳酸强。

方法二是利用了“弱酸根离子的水解程度与对应的弱酸的酸性有关，弱酸的酸性越弱，其弱酸根离子的水解程度越大”，即“越弱越水解”规律来设计的。NaHCO3溶液的pH较大，即同浓度的NaHCO3溶液的碱性较CH3COONa溶液的强，由此说明。

【问题三】设计实验证明碘化银的溶解度小于氯化银的溶解度

（设计方案）

方法一：在浓度相同的NaCl和KI的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，观察到先有黄色沉淀生成，说明AgI的溶解度较小；

方法二：在AgCl的悬浊液中加入少量KI溶液，观察到白色沉淀变成了黄色沉淀，说明AgI的溶解度较小。

（理论依据）

方法一是从沉淀生成的角度来设计比较的，已知溶液中各离子的离子积Qc达到Ksp时会有沉淀生成，因此，在浓度相同的Cl-和I-的溶液中，由于Ksp（AgI）

方法二是从沉淀转化的角度来设计的，向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质时，平衡向溶解方向移动。由于Ksp（AgI）

【活动心得】

对化学反应原理的学习有很多学生会感到困难重重，复杂的理论常令他们望而却步。怎么才能引导学生走出困境，我觉得应该利用好“科学探究”这一研究方法，从平衡的基本原理出发，从理论层面进行多角度分析，设计出不同的实验方案，开发学生的发散思维；充分利用实验，让学生体验科学探究的过程，激发学生学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，培养他们的创新精神和实践能力。实际上化学反应原理中有很多奇妙的问题，有待于发现、研究、思考和讨论。

参考文献：

[1]夏正盛.高中化学课程标准教师读本[M].华中师范大学出版社，2003.

[2]韩立福.新课程有效课堂教学行动策略[M].首都师范大学出版社，2006.