運用模型思想解決“溶液中的離子濃度大小比較”

吳文萍

(浙江省溫州市泰順中學 325500)

電解質溶液是高中化學重要的基礎理論之一， 而“電解質溶液中離子濃度大小的比較”涉及電離平衡、水的電離、離子反應、鹽類水解等基本概念的掌握和運用，考查知識點較多，綜合性較強，對學生的學習能力要求較高是高中化學教學中的重點和難點. 再從教材分析蘇教版教材“鹽類的水解”節中并未單獨以標題的形式給出電解質溶液中離子濃度大小的比較，但整節內容中以H+和OH-的相對大小為貫穿線滲透了離子濃度大小比較的知識點.

一、考題分析，發現問題

就學生思維能力提升而言，“電解質溶液中離子濃度大小比較”要求學生具備扎實的理論基礎，靈活的方法策略和綜合的運用能力.但學生對系統地比較離子濃度大小和守恒規律的掌握并沒有到位，遇到相關問題總是胡子眉毛一把抓，沒有形成清晰的解決問題的思路和方法.以2016年10月浙江省學考選考試題的第23題為例，該題的得分率很低，僅47.6%.

例123．[2016·浙江10月選考] 常溫下，用濃度為0.1000 mol·L-1的NaOH溶液分別逐滴加入到20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的HX、HY溶液中，pH隨NaOH溶液體積的變化如圖.下列說法正確的是( ).

A．V(NaOH)=0 mL時，兩份溶液中，c(X-)>c(Y-)

B．V(NaOH)=10.00 mL時，c(X-)>c(Na+)>c(HX)>c(H+)>c(OH-)

C．V(NaOH)=20.00 mL時，c(OH-)>c(H+)>c(Na+)>c(X-)

D．pH=7時，兩份溶液中，c(X-)=c(Na+)=c(Y-)

本題答案是B，不少學生錯選D，少部分學生選了A或C.

學生錯選A，很大的原因是對圖像分析不到位，讀圖能力不夠，無法從圖像中分析出0.100 0 mol·L-1的HX、HY溶液，HY的pH為1是強酸，HX的pH為3是弱酸，相同濃度的HX、HY，酸性強的離子濃度大.

學生錯選C的原因，一是對酸堿中和反應不了解，不能分析出V(NaOH)=20.00 mL時，溶液中的溶質為NaX，二是對鹽的水解是微弱的不了解，誤認為是完全水解的，加上水電離的OH-故而c(OH-)最大，而錯選C選項.

選D的學生知道pH=7時，c(H+)=c(OH-)，根據電荷守恒，兩份溶液中c(X-)=c(Na+)，c(Na+)=c(Y-)，據此推出c(X-)=c(Y-).未考慮到兩份溶液中pH=7時所加NaOH溶液體積不同，c(Na+)不同.

對于B選項，學生表示不知如何去分析，說明學生對于混合溶液中的離子濃度大小比較缺少系統的解題思維和解題模型，不會判斷溶液中與量有關的酸堿反應情況，不懂得利用電離平衡和水解平衡是微弱的特點，不能根據圖中信息結合酸堿性來比較HX和NaX的電離和水解能力的相對大小.

通過對學生的測試結果和訪談情況進行分析，得出以下結論：一是學生不能很好的區分強酸弱堿或是強堿弱酸中和時反應后溶液呈中性的關系.二是分析混合溶液中離子濃度大小時，學生不知道何時考慮電離平衡，何時考慮水解平衡.

二、建構模型，解決問題

針對學生在學習中暴露的問題，筆者認為應在教學中通過引導學生建立電離、水解的關系，采用一定的思維模型，將學生零散知識系統化，從而游刃有余的解答此類問題.

1.構建溶液中電離、水解模型

模型1 弱酸、弱堿的電離程度很小，數量級只有1%(因為僅僅是模型，不必過于苛求電離平衡、水解平衡中的真實數值)；

模型2 鹽的水解程度很小，數量級只有約1%(因為僅僅是模型，不必過于苛求電離平衡、水解平衡中的真實數值)；

模型3 等濃度的一元弱酸及其正鹽共存于溶液中時，以NaX和HX的混合溶液為例：溶液中有NaX=Na++X-

令NaX和HX分別為1，則有Na+=1，從圖中信息可知該混合體系pH=4呈酸性，則HX的電離程度大于X-水解程度，因此有HX<1，X->1，從而得出c(X-)>c(Na+)>c(HX)>c(H+)>c(OH-).

模型4 弱酸酸式鹽中的離子濃度大小的比較，以NaHCO3為例：溶液中有

2.基于模型思想的數字與圖形結合的解題實例

例2(2017.2溫州二模)常溫下，用0.1000 mol·L-1NaOH溶液分別滴定20.00 mL濃度均為0.1000 mol/L的HX，HY溶液，pH隨NaOH溶液體積的變化如圖所示.下列說法正確的是( ).

A.當V(NaOH)=0mL時，c(X-)>c(Y-)

B.a點時：c(Y-)+c(HY)=0.1000 mol/L

C.b點時：c(HX)>c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)

D.當V(NaOH)=20.00mL時，NaX、NaY兩溶液中的陰離子總數相對大小：N前者>N后者

解析選項 A 由圖可知0.1000 mol/L HX，HY的pH都大于1，且HX的pH比HY的大，有HY的酸性比HX的強，相同濃度的HX、HY，c(Y-)>c(X-)

選項Ba點時，溶液中的溶質為0.001 mol HY和0.001 mol NaY，溶液體積V=30 mL，根據物料守恒c(Y-)+c(HY)=3/2×0.1000mol/L

選項C b點時，溶液中的溶質為0.001 mol HX和0.001mol NaX，由圖得混合溶液呈堿性， NaX水解程度大于HX電離程度，有c(HX)>c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)，選項C正確.

選項D 當v(NaOH)=20.00 mL時 ，溶液的溶質分別為NaX、NaY，由電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-)，c(Na+)+c(H+)=c(Y-)+c(OH-)，兩溶液的陰離子總數等于兩溶液的陽離子總數，V(NaOH)=20.00 mL兩溶液中c(Na+)相等，相同濃度NaX溶液的堿性大于NaY溶液的堿性，NaX溶液的c(H+)小于NaY溶液的c(H+)，NaX、NaY兩溶液中的陰離子總數相對大小：N前者

在分析酸堿混合后溶液中離子的濃度大小時，一定要注意分析電解質在溶液中的行為是化學反應還是電離、水解，首先要考慮化學反應，再考慮混合溶液中的電解質的電離和生成的鹽的水解，最后一定要結合三個守恒的運用，通過這樣的思維模型的建立，利于培養學生的元素觀、微粒觀(微觀表征)、平衡觀(電離平衡、水解平衡)、守恒觀(電荷守恒、質量守恒)等基本化學觀念.

沒有思考的學習不會具有創造性，教師要更加關注學生思維的變化，適時推進，總結探索出適合學生自身情況的一般思維模型和方法.在高三化學的二輪復習中，通過構建一定的解題思維模型來解決學考選考中的重點難點問題，對學生學習能力的提升將有很大的幫助.