觀念建構：鹽類水解的課例研究

朱志法

摘要：以“鹽類的水解”教學設計為例，嘗試從微觀角度、宏觀角度以及鹽類水解的定量的分析角度認識鹽類的水解，建立鹽類的水解平衡體系。

關鍵詞：高中化學；觀念建構；鹽類水解

文章編號：1008-0546（2017）04-0020-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.007

化學基本觀念是學生通過化學課程的學習，在深入理解化學學科特征的基礎上所獲得的對化學的總觀性認識，[1]對順利開展化學學習、解決化學問題具有指導性的作用。我國的高中化學課程歷來重視學生化學基本觀念的建構，早在20世紀30年代就提出要“使學生得知化學之根本知識，引起學生對于化學有明確之觀念及濃厚之興趣”，[2]《普通高中化學課程標準（實驗）》中也明確提到要讓學生“了解化學科學發展的主要線索，理解基本的化學概念和原理，認識化學現象的本質，理解化學變化的基本規律，形成有關化學科學的基本觀念”，[3]為此，不少化學教育研究者開始結合化學的學科特征，探索化學基本觀念的組成分類、內涵要素及建構策略等，化學基本觀念的研究和實踐已逐漸成為當前中學化學教學研究的熱點，成為化學教學的一個基本價值取向和實踐追求。[4]

鹽類水解是溶液中一種微弱的平衡問題，屬于化學平衡體系中液相平衡體系的一種。蘇教版高中化學教材將其安排在選修模塊 《化學反應原理》的專題3第三單元中，主要內容包括鹽類水解的概念、實質、水解規律、水解方程式的書寫以及鹽類水解的應用等。鹽類水解在近幾年的高考題以及新學考選考題中重點考查學生以下內容：1：判斷溶液的酸堿性及鹽溶液中的離子濃度大小比較；2：判斷溶液中離子共存問題及鹽類水解應用。鹽類的水解知識新課課時為4課時，鹽類的水解反應2課時，影響鹽類水解的因素2課時，本文以鹽類水解新課第一課時為例，探索以觀念建構為導向的化學教學設計和實踐，為學生化學基本觀念的形成提供參考和借鑒。

一、學生的認知基礎及誤區

在必修1教學中，學生了解到碳酸鈉溶液是顯堿性的，但是原因是什么卻不清楚。在鋁鹽的教學中，告訴學生Al3+可以存在于酸性溶液中，AlO2-可以存在于堿性溶液中，兩溶液相互混合則可以形成Al（OH）3沉淀。這些反應的原理學生一直很好奇，卻不明所以。在學習化學平衡移動原理（勒夏特列原理）以及平衡常數的應用后，學生對化學平衡的應用有了簡單的認識，而弱電解質的電離平衡則是溶液體系中的化學平衡，通過弱電解質的電離平衡常數的學習，了解弱電解質的電離程度。溶液體系中的水的電離平衡是電離平衡的一個重要組成部分，在溶液的酸堿性教學中，學生學會加酸加堿對水的電離平衡的抑制，而對水的電離平衡促進的則接觸的很少。鹽類水解的知識恰好補充了水的電離平衡受到促進，通過對水的電離平衡與鹽類完全電離出有弱的離子和水電離出的H+（OH-）形成的平衡影響，討論電解質溶液中存在的微粒間可能發生的相互作用。

學生在高中學習中存在對鹽類水解的知識的迷茫和不足，具體表現在：首先，概念知識的理解不到位，鹽類水解的定義是指在溶液中鹽電離出來的離子與水電離出來的H+與OH-生成弱電解質的過程。定義的主體是鹽，但影響的是水的電離，學生在認知過程中經常把任意溶液中的某個離子考慮成鹽類的水解，導致知識理解的混亂，比如學習鹽類水解知識后，對于醋酸溶液電離出的CH3COO-在溶液會不會水解生成醋酸，然后醋酸再電離生成CH3COO-，形成一個無限循環的過程，把鹽類水解知識和弱電解質電離平衡知識混淆了。鹽類的水解是一個平衡問題，與前面的化學平衡、弱電解質的電離平衡、水的電離平衡以及后面的難溶電解質的沉淀溶解平衡均屬于平衡體系中動態平衡問題，也就存在著反應限度的問題。鹽類的水解平衡在新課教學中水解程度的問題是學生學習該知識點的難點，學生往往會對鹽類的水解程度進行過度的夸大，因此在鹽類水解的方程式書寫過程中出現沉淀、氣體等問題，同時在離子濃度小大比較的問題時出現離子大小比較無從下手的結果；在后面的學習過程中鹽類徹底雙水解的知識又讓學生覺得水解就是一個相互反應的化學反應，因此對鹽類的水解程度有一個錯誤的理解。

其次，學生對“鹽類水解”的限度認識不到位，學生在學習過程中過分夸大了鹽類水解的程度，碰到很多與鹽類水溶液有關的問題，都習慣地認為是鹽類水解程度非常大，比如醋酸鈉溶液顯堿性的原因是因為CH3COO-的水解使溶液呈堿性，但是這個水解程度是很微弱的，學生則把CH3COO-的水解當成一個化學反應轉化程度很高的反應，在認知過程中經常等同于中和反應的轉化，因此，在書寫鹽類水解方程式時經常出錯，將“[?]”寫成“[=]”，水解產物經常標了“↑”“↓”，都是對鹽類水解知識的水解平衡知識掌握不夠造成的。

再次，學生在高中化學學習中，水溶液中水電離出的H+或OH-這個知識點一直是一個難點，無法抓住學習問題的本質，鹽類的水解是溶液中鹽電離出來的離子與水電離出來的H+與OH-生成弱電解質的過程，是一個促進水的電離平衡的過程，從本質上來說正鹽的水溶液中，存在于溶液中的H+或OH-都是水電離出來，因此，常溫下水電離出的H+或OH-濃度大于1.0×10-7mol/L。因此筆者認為在鹽類水解知識新課授課過程中，要綜合運用微觀和宏觀知識的對比，做好鹽類水解的定性、定量教學，掌握鹽類水解知識概念。

二、鹽類水解教學的重難點突破

1. 鹽類的水解的宏觀角度認識

鹽類的水解在宏觀上的表現是溶液酸堿性，因此新課教學可以通過學生分組實驗測定不同正鹽溶液的酸堿性，讓學生有一個直觀的感受，利用宏觀上溶液的酸堿性，同時結合電荷守恒知識初步幫助學生了解鹽類水解的本質。學生分別用pH試紙測定0.1mol/L CH3COONa、Na2CO3、AlCl3、NH4Cl、NaCl、Na2SO4等溶液的pH值。實驗結果CH3COONa溶液pH值為8-9， Na2CO3溶液pH值為11，兩溶液均呈堿性，AlCl3、NH4Cl溶液pH值均小于7，為酸性溶液，NaCl、Na2SO4溶液pH值為7，是中性溶液。在課堂教學中選擇分析CH3COONa溶液呈堿性的原因，引出了鹽類水解的概念。筆者此時在教學中從宏觀的角度直接比較醋酸鈉溶液中Na+和CH3COO-濃度的大小，使學生能夠直觀地了解溶液中的微粒大小比較。任何溶液均呈電中性，在CH3COONa溶液中則有c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO-）+

c（OH-）；結合實驗結果可知溶液呈堿性得到c（OH-）> c（H+），故有c（Na+）>c（CH3COO-）。此時就可以順勢提出CH3COO-濃度為什么減小？學生就馬上能想到CH3COO-與水發生反應，導致CH3COO-的減少。其他如NH4Cl、NaCl溶液則留給學生作為課后鞏固應用電荷守恒的方式從宏觀角度分析鹽類水解的原因，同時也增進學生對溶液中微粒濃度大小比較的理解。

2. 鹽類的水解的微觀角度認識

分析醋酸鈉溶液中存在的所有電離反應，則可以發現CH3COONa[=]CH3COO-+Na+，H2O[?]H++OH-，溶液中醋酸鈉完全電離、水存在電離平衡，CH3COONa完全電離出的CH3COO-與H+不能大量共存，因此結合生成弱電解質CH3COOH分子，導致了水的電離平衡受到破壞，使水的電離平衡向電離方向進行，同時由于CH3COO-與H+結合生成了弱電解質CH3COOH分子，使水電離出的c（OH-）>c（H+），輕松解釋了剛才宏觀實驗的結果。針對各種離子的平衡移動講解的同時，還可以借助多媒體播放醋酸鈉溶液微觀粒子的電離過程和離子結合生成分子的微觀動畫演示過程，幫助學生深刻理解和建立鹽類的水解概念。

3. 鹽類水解限度的定量認識

測0.1mol/L CH3COONa溶液的pH值為8-9，實質上是為了鹽類的水解的定量埋下伏筆，通過《化學反應原理》第67頁CH3COOH的電離平衡常數（Ka=1.8×10-5）和水的離子積常數（常溫下KW=1.0×10-14）出發，分析CH3COO-的水解程度。

CH3COOH[?]CH3COO-+H+

Ka=

CH3COO-+H2O[?]CH3COOH+OH-

Kh=

Ka×Kh=×= c（OH-） × c（H+）=Kw

代入計算可得Kh =×10-9，，由此建立鹽類水解一般是微弱的，同時可以代入計算求出0.10mol/L CH3COONa溶液中c（OH-）約為1×10-5mol/L，與實驗測的pH值相近，直觀的得出CH3COO- 水解程度為1.0×10-4mol/L，水解程度非常小，幫助學生建立“鹽類水解”是一種微弱的平衡體系，避免學生在認識鹽類水解時過分夸大水解的程度，對書寫水解方程式用“[?]”而不用“[=]”，一般不書寫“↓”“↑”提供強有力的證據。

三、教學反思

筆者發現目前對鹽類水解的教學，有的是通過實驗演示對鹽類水解做定性的教學，而對鹽類水解的程度基本是直接告知水解是微弱、可逆的。有的則從水的電離平衡的影響因素角度著手，推理出加酸加堿對水的電離平衡抑制作用，加可水解的鹽對水電離平衡的可能促進作用，在理論上進行分析推導，然后實驗驗證。這些教學都把重點放在鹽類水解概念的理解，幫助學生理解鹽類水解的本質是促進了水的電離平衡向正反應方向移動。筆者覺得鹽類水解是個動態平衡，不僅僅要從宏微結合的定性論證，更重要的是要從定量的角度幫助學生理解鹽類水解的程度問題，幫助學生建立化學學科觀念。筆者設計的教學內容非常豐富，有適合學生動手的測溶液的pH值的實驗，可以通過規范實驗操作，幫助學生進行pH試紙使用的正確操作。通過學生實驗操作的互評，教師的指導，體驗實驗的嚴謹和規范，使學生成為課堂的主體，成為學習活動的主角。同時在課堂的設計過程中，讓學生的大腦始終處于思考和訓練的過程中，通過對鹽類水解的宏觀分析和微觀思考過程，在思維的沖突、碰撞過程中，學生既體驗到了分析思考的樂趣，也體會到了新舊知識的關聯。通過平衡常數之間的相互計算，訓練了學生弱電解質的電離平衡常數、水的電離平衡常數以及鹽類水解平衡常數之間的相互聯系。有助于學生更加深刻理解平衡常數的知識，同時還能幫助學生理解鹽類水解的程度，有利于鹽類水解新知識的及時鞏固和強化。

教學中通過Ka×Kh=Kw的公式推導和計算，不僅讓學生更加深刻理解平衡常數的應用，同時還有助于學生理解水解程度與弱酸之間的關系，即我們平時講的越弱越水解的鹽類水解規律。筆者建議在教學中不僅要進行公式的推導，更需要應用具體的數據代入，給學生一個深刻的印象，幫助學生理解水解程度問題。

鹽類的水解微觀分析不僅僅是水的電離平衡、弱酸根（或弱堿根）與H+（或OH-）結合生成弱電解質的平衡過程，從文字描述過程中，學生可能會比較模糊了解水解的過程。微觀粒子的平衡過程，可以借助信息技術模擬動畫，通過微觀模擬的動態微觀粒子電離、結合的過程，變微觀知識為宏觀形象的展示，更加直觀形象地觀察鹽類水解平衡的動態平衡問題。

鹽類的水解教學過程宏觀分析中，提早介入電荷守恒知識應用，有助于學生將鹽類的水解知識應用于離子濃度的變化以及離子濃度大小的比較。鹽類的水解知識在高考題型中是考查重點，學生在比較離子濃度大小時往往不能準確判斷各個離子濃度的大小，因此在新課教學過程中，通過實驗能比較出c（OH-）> c（H+），然后根據電荷守恒規律推導c（Na+）>c（CH3COO-），使學生能大致推出兩組離子濃度之間的大小比較。同時在鹽類的水解平衡常數的推導和計算的定量教學中使學生明白c（OH-）與c（H+）本質是水電離出來的，它相對于醋酸鈉電離出的c（Na+）與c（CH3COO-）是非常小的，這樣借助守恒知識來進行離子濃度大小的比較，加深了學生對知識的理解，同時也能在考題中快速進行四種離子濃度的大小比較。

鹽類的水解是一個動態平衡，我們在教學中不僅僅要給學生一個概念的定性的教學，同時也要給學生一個定量的水解程度問題指導，幫助學生在微觀以及宏觀的視角理解鹽類的水解知識，突破鹽類的水解教學重難點。

參考文獻

[1] 畢華林，盧巍.化學基本觀念的內涵及其教學價值[J].中學化學教學參考，2011（6）：3-6

[2] 課程教材研究所編.20世紀中國中小學課程標準·教學大綱匯編：化學卷[M].北京：人民教育出版社，1999：35

[3] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003：7

[4] 畢華林，萬延嵐.化學基本觀念：內涵分析與教學建構[J].課程·教材·教法，2014，34（4）：76-83