“五關注”思維模式下的離子濃度大小比較

重慶 王 明

“離子濃度大小比較”是高考試題中的熱點和難點問題。通過對近三年各地高考試題的細致研究，發現這類題目的出現通常都伴有圖象，要求學生看懂圖象，用好圖象。

作為化學教師我們應該深入思考，高考試題為什么會這樣設置呢？其實，這是由化學學科特征所決定的。隨著社會的發展和科技的進步，化學已由“宏觀、微觀和符號”的“三重表征”走向了“宏觀、微觀、符號和曲線”的“四重表征”。“離子濃度大小比較”能集中體現化學學科的四重表征：宏觀的反應現象；微觀的離子行為(包括電離、水解、沉淀、氧化還原反應等)；符號即化學方程式(或離子方程式)；曲線即酸堿中和滴定曲線、沉淀滴定曲線、電導率滴定曲線等。在化學核心素養和新課程標準大力推行的現實背景下，筆者大膽預測這類題目將繼續成為高考的熱點。

為了讓學生順利解答此類問題，在實際教學中筆者運用了“五關注”思維模式，取得了不錯的教學效果。其思維模式可簡單表述如下：

關注組成：指溶液中的溶質組成。特別是幾種物質混合能發生化學反應時，更要特別注意反應后溶液中溶質的組成。

關注程度：溶液中某些物質的電離或水解程度有多大。

關注競爭：溶液中各種平衡的相互競爭。特別是當溶液中既有水解平衡又有電離平衡時，搞清楚以哪一種或哪一步平衡為主。

關注守恒：通俗地講就是溶液中的等式關系。即電荷守恒、元素守恒，以及兩種守恒合并之后的質子守恒。

關注轉換：即等量替換。需要特別注意的是，有時候離子濃度的大小順序往往也是通過守恒關系中的等式和等量替換轉變而來的。

一、“五關注”思維模式的建立

【例題】(2016·全國卷Ⅰ·12改編)298 K時，在20.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的鹽酸，溶液的pH與所加鹽酸的體積關系如圖所示。下列有關敘述正確的是

( )

【答案】D

二、思維模式的運用

【變式訓練1】常溫下，用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1CH3COOH溶液所得滴定曲線如圖所示。下列說法正確的是

( )

A.點①所示溶液中：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)

B.點②所示溶液中：c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)

C.點③所示溶液中：c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)

D.滴定過程中可能出現：c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)

【答案】D

【變式訓練1分析】關注溶液中溶質組成、守恒和程度即可判段出：A、B、C錯誤，D正確。

【變式訓練2】(2012·江蘇·15)(雙選)25℃時，有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1的一組醋酸、醋酸鈉混合溶液，溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)與pH的關系如圖所示。下列有關溶液中離子濃度關系的敘述正確的是

( )

A.pH=5.5的溶液中：c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)

B.W點所表示的溶液中：c(Na+)+c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)

C.pH=3.5的溶液中：c(Na+)+c(H+)-c(OH-)+c(CH3COOH)=0.1 mol·L-1

D.向W點所表示的1.0 L溶液中通入0.05 mol HCl氣體(溶液體積變化可忽略)：c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)

【答案】C

三、拓展運用

各種滴定曲線中，尤以酸堿中和滴定曲線最為常見。在“酸滴堿”或“堿滴酸”的過程中，不僅混合溶液的pH會發生改變，溶液中水的電離程度也會發生改變。引入“水的電離程度”這個變量后，就對學生的綜合能力提出了更高的要求。實際的教學實踐中，筆者在上述“五關注”思維模式建立的基礎上，對練習題做了更進一步的升華。

【拓展訓練1】298 K時，向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液，得到的溶液pH與NaOH溶液體積的關系曲線如圖所示(假設滴定過程中氨氣不逸出)。下列有關敘述不正確的是

( )

B.水的電離程度由大到小的順序為b>c>d>e

【答案】C

【拓展訓練2】上題中隨著NaOH溶液的滴入水的電離程度如何變化？用圖象表示c(H+)水電離與所加NaOH溶液體積的關系？

【答案】a→b，水電離程度增大；b→e，水電離程度減小。圖象表示為

【拓展訓練3】0.1 mol·L-1的稀鹽酸溶液，分別用0.1 mol·L-1的NaOH和氨水滴定，pH隨著加入堿溶液的體積變化如圖所示，下列敘述正確的是

( )

B.中和完全后，兩溶液混合，所得溶液中：c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)

C.曲線Ⅰ是利用氨水滴定鹽酸，B點溶液的導電能力等于D點

D.C～D(不包括C、D兩點)之間，所有點都會使水的電離平衡發生移動

【答案】B