談電解質(zhì)溶液三大守恒的教學(xué)

電解質(zhì)溶液離子間三大守恒為:電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒。三大守恒均是依據(jù)電離平衡和水解平衡知識(shí)綜合得出的推論，依據(jù)教材又不拘泥于教材，學(xué)生必須對(duì)守恒原理有深刻的理解才能靈活運(yùn)用，這是教學(xué)中的一大難點(diǎn)。為此，教學(xué)中教師要精心設(shè)計(jì)教學(xué)案例，創(chuàng)設(shè)解決問(wèn)題的切入點(diǎn)，然后層層深入，巧妙設(shè)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生自主推導(dǎo)三大守恒，真正領(lǐng)會(huì)和理解三大守恒原理并靈活運(yùn)用。本人在多年的教學(xué)實(shí)踐中，總結(jié)了三大守恒的教學(xué)方法，在此與諸位同行進(jìn)行交流，希望能起到拋磚引玉的作用。

一、電荷守恒

電荷守恒是指電解質(zhì)溶液中所有陽(yáng)離子所帶正電荷數(shù)的總和等于所有陰離子所帶負(fù)電荷數(shù)的總和，即電解質(zhì)溶液呈電中性。學(xué)生在明白該守恒含義的前提下，以Na2S溶液為例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推導(dǎo)。過(guò)程如下:

[問(wèn)題切入] 請(qǐng)學(xué)生寫(xiě)出該溶液中所有的陰、陽(yáng)離子，并以N表示其離子個(gè)數(shù)。學(xué)生很快寫(xiě)出溶液中存在的五種離子:N(Na+)、N(H+)、N(S2-)、N(HS-)、N(OH-)。

[問(wèn)題情景]為使電解質(zhì)溶液呈電中性，上述五種離子個(gè)數(shù)之間必須滿足什么關(guān)系?

[交流討論]學(xué)生先自主進(jìn)行推導(dǎo)，再以小組為單位進(jìn)行交流討論，最后小組派代表進(jìn)行發(fā)言。

[問(wèn)題解決]師生共同分析后得出結(jié)論:

N(Na+)+N(H+)=2N(S2-)+N(HS-)+N(OH-)…①

[追問(wèn)] 若將①式中的微粒個(gè)數(shù)(N)換成物質(zhì)的量(n)，能否成立?學(xué)生很容易理解并得出關(guān)系式:

n(Na+)+n(H+)=2n(S2-)+n(HS-)+n(OH-)……②

[再追問(wèn)] 若將②式中的物質(zhì)的量(n)換成物質(zhì)的量濃度，能否成立?

此問(wèn)將引發(fā)學(xué)生較深層次的思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，可同樣先讓學(xué)生自主進(jìn)行推導(dǎo)，再以小組為單位進(jìn)行交流討論，之后教師稍作點(diǎn)撥即可得出結(jié)論。

二、物料守恒

物料守衡是指電解質(zhì)溶于水時(shí)，發(fā)生了電離、水解等反應(yīng)，某一離子部分轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌x子或分子，但反應(yīng)前離子中所含的某元素的原子總數(shù)等于反應(yīng)后溶液中的離子、分子中所含該元素的原子數(shù)的總和。下面仍以Na2S溶液為例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推導(dǎo)。過(guò)程如下:

[問(wèn)題切入] 請(qǐng)學(xué)生寫(xiě)出Na2S晶體中陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比的關(guān)系式:

N(Na+)=N(S2-)……③

[問(wèn)題情景] 若將Na2S晶體溶于水，S2-與Na+的數(shù)目會(huì)不會(huì)發(fā)生變化，如果有變，是轉(zhuǎn)變?yōu)槟男╇x子或分子?關(guān)系式③要作怎樣變化?

[交流討論] 學(xué)生先自主進(jìn)行推導(dǎo)，再以小組為單位進(jìn)行交流討論，之后小組派代表進(jìn)行發(fā)言。

[教師總結(jié)] 教師針對(duì)各小組代表得出的結(jié)論進(jìn)行點(diǎn)評(píng)后，得出以下結(jié)論:

N(Na+)=N(S2-)+ N(HS-)+N(H2S)……④

推導(dǎo)至此，接下去可類似推導(dǎo)物料守恒，提問(wèn)學(xué)生:若將④式中的微粒個(gè)數(shù)(N)換成物質(zhì)的量(n)或物質(zhì)的量濃度c，能否成立?學(xué)生自己得出結(jié)論已是順理成章。

三、質(zhì)子守恒

質(zhì)子守衡與酸堿質(zhì)子理論有關(guān)，但在中學(xué)階段一般指水，即在電解質(zhì)的水溶液中，H2O發(fā)生電離生成了質(zhì)子(H+)和氫氧根離子(OH-)，質(zhì)子(H+)可能有一部分與某些離子結(jié)合成其它的離子、分子等，但其總數(shù)與水起始時(shí)電離出的質(zhì)子(H+)總數(shù)相等，即等于氫氧根離子(OH-)的總數(shù)。 還是以Na2S溶液為例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推導(dǎo)。過(guò)程如下:

[問(wèn)題切入] 純水中水電離的c(H+)與c(OH-)相等，若往水中加入Na2S晶體形成溶液后，c(H+)與c(OH-)還相等嗎?結(jié)合水解知識(shí)，學(xué)生很快可得出結(jié)論。

[問(wèn)題情景] 此時(shí)水電離出的H+將部分轉(zhuǎn)化成哪些離子或分子?

[交流討論] 學(xué)生經(jīng)思考后，與小組其他同學(xué)進(jìn)行交流，不難得出H+有部分轉(zhuǎn)化成HS-和H2S。

[問(wèn)題情景] c(H+)、c(HS-)、c(H2S)和c(OH-)必須滿足什么關(guān)系才能使水電離出的總的氫離子濃度與氫氧根離子濃度相等?

[交流討論] 學(xué)生先自主進(jìn)行推導(dǎo)，再以小組為單位進(jìn)行交流討論，之后小組派代表進(jìn)行發(fā)言。

[教師總結(jié)] 教師針對(duì)各小組代表得出的結(jié)論進(jìn)行點(diǎn)評(píng)后，得出結(jié)論:

c(H+)+ c(HS-) + 2c(H2S) = c(OH-)

完成以上三大守恒的推導(dǎo)，教師可對(duì)三大守恒進(jìn)行小結(jié)，作適當(dāng)?shù)臍w納和比較之后，再以Na2CO3 、Na3PO4 溶液等例子讓學(xué)生當(dāng)堂練習(xí)，以達(dá)到及時(shí)強(qiáng)化的目的。由于三大守恒均是在教師的引導(dǎo)下學(xué)生通過(guò)教學(xué)案例自主推導(dǎo)出來(lái)的，學(xué)生能夠真正領(lǐng)會(huì)守恒的原理和實(shí)質(zhì)，應(yīng)用起來(lái)自然得心應(yīng)手，學(xué)生的推理能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力得到較好的提高。