構建思維模型 落實核心素養

嚴兵

摘 要：酸堿中和滴定曲線圖像題既是高考的常考點，又是化學教學的重點和難點，也是學生的失分點。構建pH-V圖像的解題思維模型，可以提高學生分析問題和解決的能力。

關鍵詞：酸堿中和;滴定曲線;化學核心素養;思維模型

酸堿中和滴定曲線圖像題是近年來高考化學的熱點。這類試題的難度較大，是學生最常見的失分點，在教學中要強化離子平衡理論相關知識點的學習，注重圖像試題的解題策略。構建思維認知模型是基礎知識的內化，有利于提高學生獲取和分析信息的能力。酸堿中和滴定曲線圖像題的基礎知識是酸堿中和反應，但相關的信息卻是從圖像中獲取，并以獲得的信息結合已有的化學與數學知識等信息，并據此作為證據進行推理，解構題干與選項做出判斷。

一、讀圖分析，結合學科知識構建解題思維模型

例1.室溫時，向20mL 0.01 mol·L-1的HA溶液中不斷滴入0.01mol·L-1的NaOH溶液，pH變化曲線如下圖所示。下列敘述正確的是（? ）

A.若a=4，則室溫下HA的電離常數Ka=1.0×10-8

B.b點：2c（Na+）=c（HA）+c（A-）

C.c點：c（A-）>c（Na+）

D.e點：c（Na+）∶c（HA）+c（A-）=2∶3

解析：答案B。若a=4，即未開始滴定時醋酸的pH=4，則可知已電離出c（H+）=10-4mol/L，計算可得出Ka=1.0×10-6，故A項錯誤;從題干條件和圖像信息得出：b點V（NaOH）=10mL，則b點溶質成分HA和NaA，由物料守恒關系式：2c（Nar）=c（A-）+c（HA），可判斷B項正確;由圖中信息可知c點溶液pH=7，根據電荷守恒可得出c（Na+）=c（A-），故C項錯誤;e點溶質成分為NaA和NaOH，結合題目所給濃度與體積可計算得出：n（HA+A-）=2×10-3mol，n（Na+）=3×10-3 mol，故D項錯誤。

本題解題關鍵在于通過題中各點溶液的酸堿性，結合酸堿中反應過程，判斷出圖中a、b、c、d、e點溶質的成分及它們物質的量之間的大小關系，同時巧用圖像中的幾個特殊點即起點、半點、中性點和恰好完全反應點來判斷守恒關系與離子濃度大小。

室溫下，在酸堿滴定過程中，隨滴入NaOH溶液逐漸增多，圖中曲線上各點溶液的溶質及物質的量的關系，溶液的酸堿性如下表：

總結分析，構建思維模型與知識點的銜接如下：

做這類題型時，首要就是找到不同點對應的溶質成分及物質的量的關系，然后再根據溶質成分和選項的設置作答。

（1）巧用“四點”判溶質成分：

（2）根據選項觀察微粒特征判斷守恒關系與離子濃度大小：

a.若等式一邊都為陰離子，一邊都為陽離子，則為電荷守恒關系式;

b.若等式一邊都含有一種元素，另一邊都含有另外一種元素，則為物料守恒關系式;

c.若等式的一邊微粒能結合H+，另一邊的微粒為H+或能電離H+，則為質子守恒關系式;

d.若等式沒有以上明顯特征，則可能為三種守恒關系變形而來;

e.若等式為離子濃度大小比較，則只需要結合電荷守恒與溶液的酸堿性就可以輕松解決。

通過圖像中橫縱坐標的關系，在微粒種類、宏觀現象和符號表征之間建立三重表征分析，從而搭建起學生分析此類問題的解題思維模型：

二、變式訓練強化解題思維模型的應用與完善

變式訓練能激發學生積極參與課堂的熱情，不僅可檢查其基礎知識的掌握情況，還能培養其分析與歸納的思維能力。因此，變式訓練是提升學生解題能力的有效途徑與方法。

例2.室溫下，氫氧化鈉溶液與鹽酸溶液相互滴定的曲線如下圖，下列敘述不正確的是（? ）。

A.氫化化鈉的濃度為0.1 mol·L-1

B.P點：c（Na+）=c（Cl-）

C.曲線a是堿滴定酸的滴定曲線

D.石蕊試液能用作本實驗的指示劑

解析：答案D。由題中信息可知這是強酸與強堿互相滴定的曲線。未開始滴定時，氫氧化鈉溶液的pH=13，得出氫氧化鈉溶液的濃度為0.1 mol·L-1，故A項正確;P點時溶液呈中性，根據電荷守恒關系式可得出c（Na+）=c（Cl-），故B項正確;曲線a對應的溶液起點的pH等于1，隨著滴定的進行，溶液pH逐漸增大，因此可判斷曲線a是堿溶液滴定酸的曲線，故C項正確;酸和堿的中和滴定實驗中，石蕊試液pH變色范圍比較廣，且滴定終點時顏色變化接近，肉眼無法清晰分辨滴定終點，因此不可選用石蕊試液作指示劑，故D項錯誤。

例2變式訓練1：參照例2的圖像，請畫出常溫下，20 mL 0.10 mol·L-1的一元弱酸（HA）溶液中逐滴滴加0.10 mol·L-1的一元強堿溶液（MOH）的pH-V（MOH）圖像，并注明起點、半點、中性點和恰好完全反應點。

例2變式訓練2：參照例2的圖像，請畫出常溫下，20mL 0.10 mol·L-1的一元弱堿溶液（MOH）中滴加0.10 mol·L-1的一元強酸（HA）的pH-V（HA）圖像，并注明起點、半點、中性點和恰好完全反應點。

例2變式訓練3：室溫下，將0.02 mol·L-1 MOH溶液逐滴加入100 mL 0.01 mol·L-1HX溶液中（混合溶液體積變化忽略不計），混合溶液的pH隨V（MOH）變化情況如下圖。下列說法中，不正確的是（）。

A.HX為強酸

B.N點：c（M+）+c（MOH）=c（X-）

C.電離程度：N點大于K點

D.若K點的pH=10，則有c（MOH）+c（OH-）=（5.0×10-3+1.0×10-10）mol·L-1

解析：答案B。由圖看出，起點pH=2，可知0.01 mol·L-1 HX溶液中HX完全電離，故A項正確;N點溶質：MX和MOH，可得出c（M+）+c（MOH）>c（X-），故B項錯誤;N點pH=7，而K點pH>7，溶質為MX和MOH，MOH過量，抑制了水的電離，故C項正確;由圖看出K點溶質為MX和MOH，且n（MX）=n（MOH），據物料守恒關系式可得2c（X-）=c（M+）+c（MOH）=0.002mol/0.2L=0.01 mol·L-1，又因HX為強電解質，X-完全以離子形式存在于溶液中，計算可得：c（X-）=5.0×10-3 mol·L-1，將c（M+）+c（MOH）=1.0×10-2 mol·L-1代入電荷守恒關系式中：可得：c（MOH）+c（OH-）=1.0×10-2+c（H+）-c（X-）=1.0×10-2+1.0×10-10-5.0×10-3=（5.0×10-3+1.0×10-10）mol·L-1，故D項正確。

酸堿中和滴定曲線試題教學要求學生能從題干和圖像獲取信息，并利用信息作為證據，結合已有的學科知識進行證據推理判斷，通過變式訓練提高學生構建模型和應用模型解決問題的能力。

編輯 馮志強