水的電離與溶液的酸堿性

時間：2022-10-05 20:18:20 化學畢業(yè)論文我要投稿

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水的電離與溶液的酸堿性

　　水的電離與溶液的酸堿性【1】

　　摘要：水是一種由氫和氧兩種元素構(gòu)成的無機化合物，在常溫下以液態(tài)的形式存在，純水可以導電，但是在通常情況下導電性接近于0，是一種極弱的電解質(zhì)。

　　在任何稀溶液中都存在水的電離平衡，從而影響溶液的酸堿性，故研究水的電離平衡與溶液的酸堿性就顯得很有必要。

　　關(guān)鍵詞：電解質(zhì)溶液;水的電離;溶液的酸堿性

　　高考中常涉及水的電離與溶液的酸堿性，且該知識點的出題思路比較靈活，常與元素及其化合物有關(guān)知識進行出題考查，難易程度彈性很大。

　　筆者根據(jù)自己在教學過程中了解的一些知識，為了幫助學生更好地了解和把握對電解質(zhì)溶液中水的電離與溶液的酸堿性等知識點，現(xiàn)對這部分問題的理論以及部分例題進行闡述，為方便學生進行解題提供科學依據(jù)。

　　一、純水的電離

　　水的電離屬于吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正向移動，c(H+)和c(OH-)濃度同時增大，但是c(H+)和c(OH-)相等，溶液的性質(zhì)不會發(fā)生改變。

　　常溫下純水電離出的c(H+)等于c(OH-)，其含量均為1×10-7mol/L，即水的離子積常數(shù)在常溫下為1×10-14，氫離子指數(shù)為7，電離度α為1.8×10-9。

　　電離度具有較高的穩(wěn)定性，只有在溫度變化下才會出現(xiàn)變化，因此，當電解質(zhì)溶液的溫度發(fā)生變化時，水的離子積常數(shù)值和氫離子指數(shù)也會發(fā)生變化，導致溶液的酸堿性發(fā)生變化。

　　舉個例子分析，在當純水加溫至100℃時，水的離子積常數(shù)值為10-12，那么此時的pH、c(H+)、c(OH-)以及電離度α的數(shù)值為多少?由于水的溫度升高，水的電離度也會呈相同的變化，但c(H+)仍然等于c(OH-)，因此，溶液仍為中性，c(H+)=c(OH-)=1×10-6mol/L，pH為6，電離度α為1.8×10-8。

　　二、酸溶液中水的電離

　　由于酸溶液中的氫離子增多，導致水的電離平衡被破壞，水的電離方程式為：H2O+H2O■H3O++OH-，而酸溶液會使得水的電離平衡向左移動，導致電離度降低。

　　因此，在酸性溶液中，氫離子主要來自酸溶液，而少量的氫氧根離子來自于水。

　　舉例分析，常溫下pH為4的HNO3溶液中，c(OH-)以及水電離中的c(H+)和c(OH-)數(shù)值為多少?從溶液分析，硝酸為酸性較強的物質(zhì)，且pH值為4，說明c(H+)的值為10-4mol/L，并根據(jù)水的離子積常數(shù)在常溫下為1×10-14可得c(OH-)為1×10-10mol/L，而由于水電離的c(H+)值為10-10mol/L<1×10-4mol/L，硝酸中水的電離較小，因此可以忽略不計，而常溫下純水為c(H+)值為1×10-7mol/L>10-10mol/L，因此，可以推斷出酸溶液可使水的電離度降低，相當于往純水中加入強酸后抑制了水的電離。

　　三、堿溶液中水的電離

　　堿性溶液使得氫氧根離子增多，導致了水的電離被抑制，也使得水的電離平衡向左移動，導致水電離度減小。

　　因此，在堿性溶液中，氫氧根離子主要來自堿性溶液，而少量的氫氧離子來自水。

　　例如，常溫下在pH為10的KOH溶液中，c(OH-)值以及水電離出的c(H+)和c(OH-)數(shù)值為多少?首先根據(jù)溶液的pH分析可得出，常溫下KOH溶液中，c(H+)值為10-10mol/L，其c(OH+)值為10-4mol/L，并根據(jù)H2O■OH-+H+，可得水電離出c(H+)和c(OH-)都為10-10mol/L，與常溫下1×10-7mol/L的c(OH-)相比較小，水的電離度降低，水電離中的c(OH-)被忽略，相當于往純水中加入強堿后抑制了水的電離。

　　四、鹽溶液中水的電離

　　鹽溶液中無過多的酸或堿，其氫離子和氫氧根離子均來自于水，但是由于鹽電離出的弱酸陰離子或弱堿陽離子與H2O發(fā)生反應(yīng)，導致水的電離平衡發(fā)生移動，待水的電離平衡重新構(gòu)成時，溶液中的c(H+)和c(OH-)數(shù)值不相等，溶液便呈現(xiàn)不同的酸堿性。

　　根據(jù)鹽的類型可以分為三種情況：強酸弱堿鹽溶液中水的電離、強堿弱酸鹽溶液中水的電離以及強酸強堿鹽溶液中水的電離。

　　在第一種情況下，水電離出的弱堿陽離子與OH-發(fā)生反應(yīng)形成弱堿，使得溶液中的氫離子相對過剩，導致c(OH-)小于c(H+)，即溶液pH<7。

　　在第二種情況下，水電離產(chǎn)生的弱酸陰離子與氫離子反應(yīng)生成酸，使得溶液中的氫氧根離子相對過剩，導致c(OH-)大于c(H+)，即溶液pH>7。

　　在第三種情況下，鹽電離出的離子不會與H2O發(fā)生反應(yīng)，因此與常溫下純水相同，c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，溶液pH=7呈中性。

　　雖然水的離子積常數(shù)在常溫下是一個固定值，但是溶液中若是存在氫離子或氫氧根離子則可能對水的電離平衡造成影響，在實際做題訓練時一定要弄清楚是哪種情況導致水的電離平衡發(fā)生移動，再具體情況具體分析，找到解決問題的方法，加快做題的速度和提高解題的能力。

　　以上是筆者歸納的一點有規(guī)律的知識點，希望有助于對這一部分內(nèi)容一些迷惑的同學解決困難，提高學習成績。

　　參考文獻：

　　[1]王開山.例析與水的電離和溶液酸堿性有關(guān)試題的解答及突破策略[J].中學生數(shù)理化：高二版，2012，21(11)：38-39.

　　[2]周金玲.小議“水的電離和溶液的酸堿性”[J].軟件：教育現(xiàn)代化(電子版)，2014，32(2)：152-153.

　　[3]馬亞樓.“弱電解質(zhì)的電離和溶液的酸堿性”同步測試題[J].中學生數(shù)理化：高二高三版，2014，16(9)：45-46.

　　酸式鹽溶液酸堿性的教學【2】

　　摘要：通過學生的探究活動，分析弱酸的酸式鹽溶液中存在的電離平衡與水解平衡，分析溶液的酸堿性和微粒濃度的大小關(guān)系，進一步延伸到正鹽與一元酸混合體系中溶液的酸堿性和微粒濃度的大小關(guān)系。

　　運用分類的思想提高思維的有效性，建立溶液體系的微粒觀。

　　關(guān)鍵詞：酸式鹽;電離平衡;水解平衡

　　一、問題的提出

　　電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較的問題一直是高考化學的熱點之一，考查的知識點多，靈活性、綜合性較強，屬于經(jīng)典題型。

　　如何提高學生的理解能力，并在新課程的教學理念下提高學生的創(chuàng)新能力，本人在教學中進行了初步嘗試。

　　新課程的教學提出以科學探究為突破口，提倡探究式學習為主的學習方式。

　　化學教學中的科學探究主要是指學生從學科領(lǐng)域或社會生活中選擇和確定研究主題，創(chuàng)設(shè)類似科學研究的情境，通過學生自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題，對可能的答案作出假設(shè)和猜想，并設(shè)計方案，通過實驗、操作、調(diào)查和搜集證據(jù)，對獲得的信息進行處理，得出初步結(jié)論的各種研究性學習活動過程。

　　通過讓學生經(jīng)歷這些科學探究的過程，可以綜合發(fā)展認識能力，提高認識品質(zhì)。

　　學生在學習鹽(正鹽)溶液的酸堿性后，對鹽類的水解有了初步的認識，同時又與前面學過的弱電解質(zhì)的電離混在一起，對一般鹽類都屬于強電解質(zhì)產(chǎn)生困擾。

　　對于正鹽溶液中微粒濃度大小比較有了分析方法，對酸式鹽的溶液中微粒濃度大小比較還需更進一步的理解。

　　通過本節(jié)課的學習，希望學生能夠理解電離平衡和水解平衡對溶液酸堿性以及濃度的影響。

　　化學物質(zhì)分類思想的培養(yǎng)有利于學生對科學方法的理解和掌握，可以幫助學生形成正確的化學物質(zhì)觀，即：對化學物質(zhì)進行適當?shù)姆诸悾梢允刮镔|(zhì)系統(tǒng)化、條理化，可以豐富學生對化學物質(zhì)的認識;不同的分類角度和維度有助于人們多角度、多層次、更全面、更深刻地認識化學物質(zhì)，體會化學物質(zhì)的多樣性和統(tǒng)一性。

　　對正鹽與酸式鹽的組成上進行分類，對酸式鹽的種類進行分類，酸式鹽的溶液中包括強酸的酸式鹽、中強酸的酸式鹽、弱酸的酸式鹽。

　　三種酸式鹽有效地區(qū)分了電離、水解的相互關(guān)系，幫助學生建立從微觀粒子的角度認識電解質(zhì)溶液的思路，對學生的思維能力的提高有很大的幫助。

　　還可以應(yīng)用在一元酸及其正鹽的混合溶液體系離子濃度大小的判斷上，有效促進學生能力的提高。

　　二、案例研究

　　(一)研究目的：

　　以酸式鹽溶液的酸堿性為載體，從探究的視角促進學生認識發(fā)展，分析不同離子對水的電離平衡的影響，理解判斷溶液酸堿性的依據(jù)，進一步完善離子濃度大小比較的方法。

　　在教學中關(guān)注學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度的全面發(fā)展。

　　(二)教學過程

　　【教學目標】

　　知識與技能：

　　1.了解酸式鹽的種類和實驗測定溶液的酸堿性的方法。

　　2.理解電離與水解對酸式鹽溶液酸堿性的影響。

　　3.理解溶液中離子濃度的大小關(guān)系。

　　過程與方法：

　　1.觀察分析，動手實踐，培養(yǎng)學生的實驗操作能力和觀察能力。

　　2.討論交流，分析水解與電離對酸式鹽酸堿性的影響，培養(yǎng)辯證思維。

　　3.歸納總結(jié)，對比分類，培養(yǎng)學生抽象思維能力和全面分析問題的能力。

　　情感、態(tài)度與價值觀：

　　1.通過測定酸式鹽溶液的酸堿性，發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學生樂于動手的精神和善于質(zhì)疑、實事求是、積極實踐的科學態(tài)度。

　　2.從不同角度對物質(zhì)進行分類，幫助學生學習多角度、多層次認識物質(zhì)的方法，激發(fā)學生學習化學的興趣。

　　溶液酸堿度的計算【3】

　　摘要：高中化學中關(guān)于溶液酸堿度是用溶液的pH值來衡量的，而關(guān)于溶液pH的計算，這個內(nèi)容是在選修四第三章水溶液中的離子平衡中第二節(jié)水的電離和溶液的酸堿性里講到的，書本中提及的有關(guān)溶液pH的計算過于簡單，達不到高考的教學要求，而學生對計算往往是很頭疼的，所以化學教師會在這個知識點上進行精講。

　　作者就如何讓學生更輕松快捷地掌握好溶液pH的計算進行了分析。

　　關(guān)鍵詞： pH計算教學實踐感悟

　　一、溶液pH計算在教材中的地位作用

　　溶液中pH的計算在整個高中化學計算體系中是占有一席之地的，也就是說，溶液pH的計算在高中化學教學中是不容忽視的、是很重要的，屬于高中化學教學中的重點和難點。

　　因為其在歷年的高考全國卷中出現(xiàn)的比較頻繁，而學生在做題時通常表現(xiàn)為兩個極端，會做的學生覺得還是比較簡單的，而不做的學生則會覺得比登天還難，無從下手。

　　雖然溶液pH的計算已經(jīng)有一套比較完整的教學思路，但是因為相關(guān)的計算比較繁雜，所以大部分基礎(chǔ)比較薄弱又缺乏勤學苦練的學生掌握起來就顯特別吃力。

　　往往這時候，他們會感嘆，老師講慢點。

　　可是在課時緊張的情況下，化學教師不可能在這個問題上一拖再拖，因為時間真的不允許。

　　所以，化學教師必須研究學生，鉆研教材，不斷地自我反思，實現(xiàn)教學的大發(fā)展。

　　二、溶液pH計算的含義

　　溶液中的pH指的是對溶液中存在的氫離子濃度取以10為底的負對數(shù)，即用公式表示為pH=-lgC(H■)。

　　pH通常用來衡量溶液酸堿性的強弱。

　　一般來說，常溫常壓時，pH小于7溶液顯酸性，pH大于7溶液顯堿性，pH等于7溶液顯中性。

　　通常在計算溶液的pH時還會用到POH和KW來輔助計算。

　　POH是指對溶液中存在的氧氫根離子濃度取以10為底的負對數(shù)，即POH=-lgC(OH■)，而且pH+POH=14。

　　KW是指水的離子積常數(shù)，用氫離子的濃度乘以氫氧根離子的濃度，它的表達式為KW=C(H+)・C(OH-)，可以擴展到酸堿鹽溶液中。

　　三、溶液pH計算的教學實踐

　　1.學生對教學的反饋

　　溶液的pH計算出現(xiàn)在選修四第三章水溶液中的離子平衡中第二節(jié)水的電離和溶液中的pH。

　　我目前教授的班級是高二年級的(1)(2)(5)(6)班，每周每班只有3學時，而且同一學期要同時完成兩本書的教學，即選修三和選修四。

　　這對于我們這樣教育不發(fā)達地區(qū)的學生來說，真的讓學生很吃力，而且給化學教師的教學增加難度。

　　于是，我們常常在教學的間隙聽到學生的各種抱怨，所以我們除了要傾聽學生的教學反饋，還要傾聽他們對教學所提出的各種建議和愿望，爭取達到學生和教師雙方都共同相互進步。

　　(1)基礎(chǔ)差，根本聽不懂。

　　我所教授的班級中，特別是高二(5)(6)班，學生的基礎(chǔ)很差，化學平衡這一節(jié)的內(nèi)容對于他們來說像聽天書一樣。

　　有時候看到他們一臉無辜的樣子，我也很替他們捏把汗。

　　很多學生表示不是不想學這些內(nèi)容，而是心有余而力不足。

　　雖然睜著大眼睛好像很認真聽課的樣子，但是內(nèi)心里其實是一點沒有聽懂。

　　(2)講課速度快，跟不上進度。

　　我所教授的班級中，高二(1)(2)有部分學生表示，上課速度有點快，已經(jīng)跟不上上課的節(jié)奏了，希望老師能夠放慢速度。

　　得到這樣的教學反饋，我自然會對教學進行針對性的調(diào)整，但是說實話要達到他們想要的那樣慢的速度，真的是沒有這么多的課時。

　　所以應(yīng)該盡量上得通俗易懂，更容易讓學生接受。

　　(3)課堂感覺聽明白了，可是課后做題卻一塌糊涂。

　　有好些尖子生平常給我的印象都非常好，課堂上積極回答問題，感覺到那些學生是真的聽明白了。

　　可是在他們交上來的作業(yè)中就發(fā)現(xiàn)，他們居然還有很多細節(jié)上的錯誤，甚至是解題方向上的錯誤，這讓我著實有點吃驚。

　　事后通過了解學生發(fā)現(xiàn)，他們其實對化學平衡本質(zhì)認識還不到位，特別是運用三步法解決化學平衡中的相關(guān)計算時，常常會弄混淆。

　　(4)平時做題沒問題，可是一到考試就頭腦空白。

　　一到考試就頭腦空白，這屬于臨場發(fā)揮問題，跟應(yīng)試心理有關(guān)，主要表現(xiàn)在他們過于焦慮，太過擔心考試的結(jié)果，害怕考不好，過度的緊張會使學生的思維陷入混亂，缺乏正確的思維。

　　但是，這也從另一個方面說明，學生的對自己的能力沒有信心，而沒有信心的來源主要是對化學平衡的知識掌握得不夠透徹。

　　2.老師的教學對策

　　(1)補基礎(chǔ)，細解說。

　　化學教師在教新課的時候不但要注重新課的研究，而且要注重補補舊知識。

　　比如在講解溶液中pH的計算時，會涉及溶液中氫離子濃度和氫氧根濃度的計算。

　　而對于基礎(chǔ)薄弱的學生來說，他們甚至已經(jīng)不記得溶液中離子濃度的計算公式，特別是混合溶液中離子濃度的計算，更讓他們頭疼，所以我必須給他們補充溶液中離子濃度的計算這個舊知識。

　　在這個過程中，學生容易把混合前后的溶液中離子濃度搞混淆，對離子在混合前后濃度的改變夠不清楚來龍去脈，而且要詳細解說不同種溶液包括單一溶液和混合溶液的計算細節(jié)，爭取讓學生理解到本質(zhì)上。

　　(2)廣訓練，重突破。

　　化學作為理科，廣訓練是必不可少的，特別是對于溶液中pH的計算，更加要精心挑選題目，加大訓練量。

　　通常我會先根據(jù)自己多年的教學經(jīng)驗為學生挑選題目作為例題和課堂練習進行講解訓練，然后根據(jù)學生在課堂上的反應(yīng)進行適當調(diào)整，最后學生會自己完成同步訓練題，發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，我會對這些題型進行重點講解突破。

　　在這個過程中，我通常會選擇一個或者幾個學生充當小老師把他們的解題過程跟下面的其他同學分享，這樣既鍛煉講題學生的自主學習能力，還提高下面學生的聽課注意力，通過聽取小老師的解決再對照自己的書寫過程，很深刻地了解自己的優(yōu)勢和缺點，因為小老師作為學生中的一員，小老師的思維方式和做法在一定程度上代表大部分學生的做法，很容易產(chǎn)生共鳴，達到共同進步的效果。

　　(3)常梳理，善總結(jié)。

　　學生不管是勤奮的還是努力的，都有一個共同的問題，那就是為做題而做題，一味追求題量而忽略質(zhì)量，能夠懂得總結(jié)的學生少之又少。

　　我在實踐中常常發(fā)現(xiàn)，學生拿來的題目居然是以前問過我的題目，也就是說，他們自己已經(jīng)做過問過的題目居然沒有留下任何印象，這是一個非常值得我們深思的事情。

　　所以我們平常上課一定要注意引導學生經(jīng)常做知識小結(jié)，對所學的知識要及時進行梳理。

　　我常常要求我的學生每天晚上睡覺前要回憶一下當天所學的知識，就像看電影一樣，讓知識一點一點地呈現(xiàn)在腦海中。

　　此外，還要準備一個小本子把不懂的題目分類歸結(jié)起來，把當時的做題感受都記錄在題目的旁邊，通過自己的分析獲得對知識的深刻體會，這有利于提高學生的學習能力。

　　四、溶液pH計算的教學感悟

　　對于溶液pH的計算，化學教師在教學中通常都會多花一點課時來進行講解，我們總是無數(shù)次強調(diào)，告誡學生要認真聽，還要多練習，可是收效不高。

　　當我用上述對策進行教學實踐時，我發(fā)現(xiàn)，學生確實是進步了不少，也就是說，上述對策是值得推崇的。

　　當然，為了更進一步地增強教學效果，還得加大力度研究出更切實有效的對策，讓學生對溶液pH的計算不再感到害怕，讓學生輕松解決溶液pH的計算問題。

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