“五關(guān)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(diǎn)和難點(diǎn)問題。通過對近三年各地高考試題的細(xì)致研究，發(fā)現(xiàn)這類題目的出現(xiàn)通常都伴有圖象，要求學(xué)生看懂圖象，用好圖象。

作為化學(xué)教師我們應(yīng)該深入思考，高考試題為什么會(huì)這樣設(shè)置呢？其實(shí)，這是由化學(xué)學(xué)科特征所決定的。隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，化學(xué)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(xiàn)化學(xué)學(xué)科的四重表征：宏觀的反應(yīng)現(xiàn)象；微觀的離子行為(包括電離、水解、沉淀、氧化還原反應(yīng)等)；符號即化學(xué)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(dǎo)率滴定曲線等。在化學(xué)核心素養(yǎng)和新課程標(biāo)準(zhǔn)大力推行的現(xiàn)實(shí)背景下，筆者大膽預(yù)測這類題目將繼續(xù)成為高考的熱點(diǎn)。

為了讓學(xué)生順利解答此類問題，在實(shí)際教學(xué)中筆者運(yùn)用了“五關(guān)注”思維模式，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。其思維模式可簡單表述如下：

關(guān)注組成：指溶液中的溶質(zhì)組成。特別是幾種物質(zhì)混合能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，更要特別注意反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的組成。

關(guān)注程度：溶液中某些物質(zhì)的電離或水解程度有多大。

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

關(guān)注守恒：通俗地講就是溶液中的等式關(guān)系。即電荷守恒、元素守恒，以及兩種守恒合并之后的質(zhì)子守恒。

關(guān)注轉(zhuǎn)換：即等量替換。需要特別注意的是，有時(shí)候離子濃度的大小順序往往也是通過守恒關(guān)系中的等式和等量替換轉(zhuǎn)變而來的。

一、“五關(guān)注”思維模式的建立

【例題】(2016·全國卷Ⅰ·12改編)298 K時(shí)，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(guān)系如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是

( )

【答案】D

二、思維模式的運(yùn)用

【變式訓(xùn)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(diǎn)①所示溶液中：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)

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

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

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

【答案】D

【變式訓(xùn)練1分析】關(guān)注溶液中溶質(zhì)組成、守恒和程度即可判段出：A、B、C錯(cuò)誤，D正確。

【變式訓(xùn)練2】(2012·江蘇·15)(雙選)25℃時(shí)，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(guān)系如圖所示。下列有關(guān)溶液中離子濃度關(guān)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(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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(huì)發(fā)生改變，溶液中水的電離程度也會(huì)發(fā)生改變。引入“水的電離程度”這個(gè)變量后，就對學(xué)生的綜合能力提出了更高的要求。實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中，筆者在上述“五關(guān)注”思維模式建立的基礎(chǔ)上，對練習(xí)題做了更進(jìn)一步的升華。

【拓展訓(xùn)練1】298 K時(shí)，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(guān)系曲線如圖所示(假設(shè)滴定過程中氨氣不逸出)。下列有關(guān)敘述不正確的是

( )

B.水的電離程度由大到小的順序?yàn)閎>c>d>e

【答案】C

【拓展訓(xùn)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(guān)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(xùn)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(diǎn)溶液的導(dǎo)電能力等于D點(diǎn)

D.C～D(不包括C、D兩點(diǎn))之間，所有點(diǎn)都會(huì)使水的電離平衡發(fā)生移動(dòng)

【答案】B