觀念建構(gòu)：鹽類水解的課例研究

朱志法

摘要：以“鹽類的水解”教學(xué)設(shè)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(guān)鍵詞：高中化學(xué)；觀念建構(gòu)；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(xué)基本觀念是學(xué)生通過化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，在深入理解化學(xué)學(xué)科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對化學(xué)的總觀性認識，[1]對順利開展化學(xué)學(xué)習(xí)、解決化學(xué)問題具有指導(dǎo)性的作用。我國的高中化學(xué)課程歷來重視學(xué)生化學(xué)基本觀念的建構(gòu)，早在20世紀30年代就提出要“使學(xué)生得知化學(xué)之根本知識，引起學(xué)生對于化學(xué)有明確之觀念及濃厚之興趣”，[2]《普通高中化學(xué)課程標準（實驗）》中也明確提到要讓學(xué)生“了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展的主要線索，理解基本的化學(xué)概念和原理，認識化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，理解化學(xué)變化的基本規(guī)律，形成有關(guān)化學(xué)科學(xué)的基本觀念”，[3]為此，不少化學(xué)教育研究者開始結(jié)合化學(xué)的學(xué)科特征，探索化學(xué)基本觀念的組成分類、內(nèi)涵要素及建構(gòu)策略等，化學(xué)基本觀念的研究和實踐已逐漸成為當(dāng)前中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究的熱點，成為化學(xué)教學(xué)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(xué)平衡體系中液相平衡體系的一種。蘇教版高中化學(xué)教材將其安排在選修模塊 《化學(xué)反應(yīng)原理》的專題3第三單元中，主要內(nèi)容包括鹽類水解的概念、實質(zhì)、水解規(guī)律、水解方程式的書寫以及鹽類水解的應(yīng)用等。鹽類水解在近幾年的高考題以及新學(xué)考選考題中重點考查學(xué)生以下內(nèi)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(yīng)用。鹽類的水解知識新課課時為4課時，鹽類的水解反應(yīng)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(gòu)為導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)設(shè)計和實踐，為學(xué)生化學(xué)基本觀念的形成提供參考和借鑒。

一、學(xué)生的認知基礎(chǔ)及誤區(qū)

在必修1教學(xué)中，學(xué)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(xué)中，告訴學(xué)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(yīng)的原理學(xué)生一直很好奇，卻不明所以。在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡移動原理（勒夏特列原理）以及平衡常數(shù)的應(yīng)用后，學(xué)生對化學(xué)平衡的應(yīng)用有了簡單的認識，而弱電解質(zhì)的電離平衡則是溶液體系中的化學(xué)平衡，通過弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)的學(xué)習(xí)，了解弱電解質(zhì)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(xué)中，學(xué)生學(xué)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(zhì)溶液中存在的微粒間可能發(fā)生的相互作用。

學(xué)生在高中學(xué)習(xí)中存在對鹽類水解的知識的迷茫和不足，具體表現(xiàn)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(zhì)的過程。定義的主體是鹽，但影響的是水的電離，學(xué)生在認知過程中經(jīng)常把任意溶液中的某個離子考慮成鹽類的水解，導(dǎo)致知識理解的混亂，比如學(xué)習(xí)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(huán)的過程，把鹽類水解知識和弱電解質(zhì)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(xué)平衡、弱電解質(zhì)的電離平衡、水的電離平衡以及后面的難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡均屬于平衡體系中動態(tài)平衡問題，也就存在著反應(yīng)限度的問題。鹽類的水解平衡在新課教學(xué)中水解程度的問題是學(xué)生學(xué)習(xí)該知識點的難點，學(xué)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(xiàn)沉淀、氣體等問題，同時在離子濃度小大比較的問題時出現(xiàn)離子大小比較無從下手的結(jié)果；在后面的學(xué)習(xí)過程中鹽類徹底雙水解的知識又讓學(xué)生覺得水解就是一個相互反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，因此對鹽類的水解程度有一個錯誤的理解。

其次，學(xué)生對“鹽類水解”的限度認識不到位，學(xué)生在學(xué)習(xí)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(guān)的問題，都習(xí)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(xué)生則把CH3COO-的水解當(dāng)成一個化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化程度很高的反應(yīng)，在認知過程中經(jīng)常等同于中和反應(yīng)的轉(zhuǎn)化，因此，在書寫鹽類水解方程式時經(jīng)常出錯，將“[?]”寫成“[=]”，水解產(chǎn)物經(jīng)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(xué)生在高中化學(xué)學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)問題的本質(zhì)，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(zhì)的過程，是一個促進水的電離平衡的過程，從本質(zhì)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(xué)，掌握鹽類水解知識概念。

二、鹽類水解教學(xué)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(xiàn)是溶液酸堿性，因此新課教學(xué)可以通過學(xué)生分組實驗測定不同正鹽溶液的酸堿性，讓學(xué)生有一個直觀的感受，利用宏觀上溶液的酸堿性，同時結(jié)合電荷守恒知識初步幫助學(xué)生了解鹽類水解的本質(zhì)。學(xué)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(jié)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(xué)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(xué)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(xué)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(jié)合實驗結(jié)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(xué)生就馬上能想到CH3COO-與水發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致CH3COO-的減少。其他如NH4Cl、NaCl溶液則留給學(xué)生作為課后鞏固應(yīng)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(xué)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(yīng)，則可以發(fā)現(xiàn)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(jié)合生成弱電解質(zhì)CH3COOH分子，導(dǎo)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(jié)合生成了弱電解質(zhì)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(jié)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(jié)合生成分子的微觀動畫演示過程，幫助學(xué)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(zhì)上是為了鹽類的水解的定量埋下伏筆，通過《化學(xué)反應(yīng)原理》第67頁CH3COOH的電離平衡常數(shù)（Ka=1.8×10-5）和水的離子積常數(shù)（常溫下KW=1.0×10-14）出發(fā)，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(xué)生建立“鹽類水解”是一種微弱的平衡體系，避免學(xué)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(jù)。

三、教學(xué)反思

筆者發(fā)現(xiàn)目前對鹽類水解的教學(xué)，有的是通過實驗演示對鹽類水解做定性的教學(xué)，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(dǎo)，然后實驗驗證。這些教學(xué)都把重點放在鹽類水解概念的理解，幫助學(xué)生理解鹽類水解的本質(zhì)是促進了水的電離平衡向正反應(yīng)方向移動。筆者覺得鹽類水解是個動態(tài)平衡，不僅僅要從宏微結(jié)合的定性論證，更重要的是要從定量的角度幫助學(xué)生理解鹽類水解的程度問題，幫助學(xué)生建立化學(xué)學(xué)科觀念。筆者設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容非常豐富，有適合學(xué)生動手的測溶液的pH值的實驗，可以通過規(guī)范實驗操作，幫助學(xué)生進行pH試紙使用的正確操作。通過學(xué)生實驗操作的互評，教師的指導(dǎo)，體驗實驗的嚴謹和規(guī)范，使學(xué)生成為課堂的主體，成為學(xué)習(xí)活動的主角。同時在課堂的設(shè)計過程中，讓學(xué)生的大腦始終處于思考和訓(xùn)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(xué)生既體驗到了分析思考的樂趣，也體會到了新舊知識的關(guān)聯(lián)。通過平衡常數(shù)之間的相互計算，訓(xùn)練了學(xué)生弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)、水的電離平衡常數(shù)以及鹽類水解平衡常數(shù)之間的相互聯(lián)系。有助于學(xué)生更加深刻理解平衡常數(shù)的知識，同時還能幫助學(xué)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(xué)中通過Ka×Kh=Kw的公式推導(dǎo)和計算，不僅讓學(xué)生更加深刻理解平衡常數(shù)的應(yīng)用，同時還有助于學(xué)生理解水解程度與弱酸之間的關(guān)系，即我們平時講的越弱越水解的鹽類水解規(guī)律。筆者建議在教學(xué)中不僅要進行公式的推導(dǎo)，更需要應(yīng)用具體的數(shù)據(jù)代入，給學(xué)生一個深刻的印象，幫助學(xué)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(jié)合生成弱電解質(zhì)的平衡過程，從文字描述過程中，學(xué)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(shù)模擬動畫，通過微觀模擬的動態(tài)微觀粒子電離、結(jié)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(tài)平衡問題。

鹽類的水解教學(xué)過程宏觀分析中，提早介入電荷守恒知識應(yīng)用，有助于學(xué)生將鹽類的水解知識應(yīng)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(xué)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(xué)過程中，通過實驗?zāi)鼙容^出c（OH-）> c（H+），然后根據(jù)電荷守恒規(guī)律推導(dǎo)c（Na+）>c（CH3COO-），使學(xué)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(shù)的推導(dǎo)和計算的定量教學(xué)中使學(xué)生明白c（OH-）與c（H+）本質(zhì)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(xué)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(tài)平衡，我們在教學(xué)中不僅僅要給學(xué)生一個概念的定性的教學(xué)，同時也要給學(xué)生一個定量的水解程度問題指導(dǎo)，幫助學(xué)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(xué)重難點。

參考文獻

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