AP化學(xué)酸堿平衡考點整合

楊新軒

摘? 要：AP全稱為Advanced Placement，為美國大學(xué)先修課程，是學(xué)生申請國際大學(xué)評價的一個重要指標(biāo)，可有效的衡量學(xué)生專業(yè)課程的學(xué)習(xí)能力。本論文從知識構(gòu)成和考察方式兩個方面對高考和AP考試進(jìn)行客觀的比較，并分析AP化學(xué)在酸堿平衡這一章所涉及的知識點，通過總結(jié)歷年的考察本章知識點的習(xí)題，整合出常見的知識點考察方式，并以問題的形式給出，幫助學(xué)生鞏固知識點，提高分析和做題能力。

關(guān)鍵詞：AP化學(xué);酸堿平衡;考察題型

1 課題研究背景介紹

1.1 AP課程背景簡介

AP是Advanced Placement的縮寫，中文一般翻譯為美國大學(xué)先修課程、美國大學(xué)預(yù)修課程。指由美國大學(xué)理事會（The College Board）提供的在高中授課的大學(xué)課程。美國高中生可以選修這些課程，在完成課業(yè)后參加AP考試，得到一定的成績后可以獲得大學(xué)學(xué)分。

1.2 本課題研究動機(jī)及目標(biāo)

本文作者在西安高新一中國際課程班工作時間三年，在三年間主要教授AP化學(xué)，對于考試的題目有比較全面的認(rèn)識。學(xué)生在化學(xué)學(xué)科方面整體的成績不是很突出，所以就想要找出一個方法通過重新整合知識點和考法讓學(xué)生建立簡單而又印象深刻的知識框架。幫助學(xué)生將不同的酸堿平衡題目找出規(guī)律，找出常見的考察的知識點和重難點并幫助他們突破。

2 教材內(nèi)容分析

酸堿平衡為AP化學(xué)教材的16章和17章。

第16章：

16.1? ?酸堿理論和布朗斯特酸堿理論;

16.2? ?共軛酸堿對及其相對強(qiáng)弱

16.3? ?水的自耦電離和離子積

16.4? ? pH與pOH

16.5? ?強(qiáng)酸強(qiáng)堿pH計算

16.6? ?利用電離常數(shù)計算弱酸溶液的pH值及多元弱酸pH計算

16.7? ?利用電離常數(shù)計算弱堿的pH值

16.8? ?Ka和Kb的關(guān)系

16.9? ?鹽溶液的酸堿性

16.10 結(jié)構(gòu)和酸堿性強(qiáng)弱的關(guān)系

16.11 路易斯酸堿理論

本章內(nèi)容之前是化學(xué)平衡，學(xué)生已經(jīng)初步建立分析平衡問題的基本思路和能力。本章內(nèi)容是酸堿平衡是基礎(chǔ)研究，主要研究對象為單一溶液。布朗斯特酸堿理論中的酸堿物質(zhì)涵蓋范圍更加廣泛，學(xué)生要清楚在水溶液中酸堿都有怎樣的離子行為，所以電離方程式的書寫就是本章第一個重點的內(nèi)容。

在此基礎(chǔ)之上，學(xué)生通過書寫弱酸弱堿的電離方程式，引入新的平衡常數(shù)——電離常數(shù)，利用在化學(xué)平衡這一章所學(xué)的平衡常數(shù)的應(yīng)用：用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的限度，來用電離常數(shù)的大小判斷弱酸的酸性相對強(qiáng)弱。用共軛酸堿對電離常數(shù)之積等于水的離子積可以有效判斷弱酸共軛堿的相對強(qiáng)弱，以此理論可順利解釋強(qiáng)酸制取弱酸的反應(yīng)有較大的自發(fā)性。此為本章第二個重點。

pH計算的引入是酸堿平衡的一大難點，對于強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液的pH計算方法相對較為容易，因為二者都是完全電離，可以直接通過酸堿濃度求取氫離子濃度。而弱酸弱堿溶液pH的計算就是本章最大的難點。這部分理應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生列化學(xué)平衡三段式，利用平衡常數(shù)表達(dá)式來計算氫離子濃度，然后再求取pH值。弱堿的計算方法和弱酸類似。對于多元弱酸，因為是分步電離且各級電離常數(shù)依次減小，所以直接可以將其視為一元弱酸來計算pH值。

鹽溶液的酸堿性也是AP經(jīng)常會考的東西，主要用于判斷滴定終點溶液的酸堿性。在AP中，可直接利用布朗斯特酸堿理論來解釋鹽溶液的酸堿性。通過判斷組成鹽的陰陽離子所屬物質(zhì)可以迅速的判斷鹽溶液的酸堿性，對于水解反應(yīng)，也可以直接寫成布朗斯特酸堿電離方程式。

第17章：

17.1 同離子效應(yīng)

17.2 緩沖溶液及其pH計算

緩沖溶液的工作原理

17.3 酸堿中和滴定

強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿

強(qiáng)堿滴定弱酸

強(qiáng)酸滴定弱堿

多元弱酸滴定

鹽溶液的滴定

本章內(nèi)容主要是酸堿平衡的應(yīng)用，第一節(jié)同離子效應(yīng)為后面的緩沖溶液和酸堿中和滴定作以鋪墊，緩沖溶液是本章內(nèi)容的第一個重點。在強(qiáng)酸滴定弱堿的過程中或者強(qiáng)堿滴定弱酸的過程中，未到等當(dāng)點之前待測液構(gòu)成緩沖溶液，為共軛弱酸和共軛弱堿構(gòu)成，所以在此過程中pH計算考察次數(shù)極多。

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，所以酸堿平衡在實驗中最常見的考察方法就是以滴定的形式考出。第一部分就是實驗操作的考察，實驗原理，實驗儀器，每一步的實驗操作，特別是對于滴定管和移液管的考察尤為多。第二部分是酸堿滴定中的計算問題，在已知標(biāo)準(zhǔn)液、待測液體積和濃度的情況下計算待測液的濃度。第三部分主要考察在滴定過程中pH的變化，特別是強(qiáng)堿滴定弱酸，在最開始的時候為一元弱酸體系，可按照一元弱酸體系處理。當(dāng)開始滴定還未到等當(dāng)點的期間，構(gòu)成緩沖溶液，此時可以先通過計算共軛酸堿對濃度，然后在用緩沖溶液pH計算公式計算pH=pKa+log[[A-][HA]]。此過程中最重要的點就是滴定半程，在半程的時候[A-]=[HA]，所以pH=pKa，這也是酸堿中和滴定第二個重要的應(yīng)用，可以通過酸堿中和滴定的曲線來求出電離常數(shù)大致的范圍。第三點是在等當(dāng)點時pH的計算，等當(dāng)點溶液中溶質(zhì)為NaA，此時可以按照一元弱堿處理，計算溶液的pH值。最后一點就是指示劑的選擇，指示劑可以認(rèn)為是不同顏色的共軛酸堿對，理論變色點為pH等于pKa的點，所以選擇指示劑的原則就是其pKa離等當(dāng)點pH最近。

以上就是在AP化學(xué)中酸堿平衡的知識點總結(jié)和常見的考法，筆者將2002年到2018年所考到的所有關(guān)于酸堿平衡的題目選出，并對每一問的考察知識點和考察方法做以總結(jié)，并通過總結(jié)、改編和整合整理出能涵蓋所有考點的習(xí)題。

3 AP考試題目考點分析

從2002—2018年的考點出現(xiàn)次數(shù)總結(jié)

通過對歷年的AP簡答題中的酸堿平衡問題進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)，對于緩沖溶液的考察尤為重要，對不同酸堿平衡體系的pH計算更加考察學(xué)生對于平衡的理解，對于溶液中離子行為的圍觀認(rèn)識，有利于構(gòu)建學(xué)生的微粒觀，加深學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識。

而在題目逐年的分析中，筆者發(fā)現(xiàn)題目的考點并未發(fā)生太大的改變，但是提問的方式有很大改變，題目從簡單的計算更傾向于學(xué)生運用所學(xué)對知識進(jìn)行主觀解釋，這樣就需求學(xué)生對知識點有更深刻的認(rèn)識。

4 題目的整合與設(shè)計

例題：

1.已知一元弱酸HA的Ka=1.0×10-5

（a）請寫出HA電離方程式;? ? ? ? （電離方程式）

（b）HA的共軛堿是什么？? ? ? ? （共軛酸堿對）

（c）如果HB電離常數(shù)為1.0×10-6，則與HA相比哪一個的酸性更強(qiáng)，為什么？

A-與B-相比哪一個堿性更強(qiáng)，為什么？? ? ? ? （電離常數(shù)和酸堿性強(qiáng)弱關(guān)系）

（d）請寫出HA電離常數(shù)Ka表達(dá)式;? ? ? ? （電離常數(shù)表達(dá)式）

（e）請計算A-的電離常數(shù)Kb;? ? ? ? （共軛酸堿對Ka和Kb關(guān)系）

（f）（i）請求算濃度為0.100mol/L的HA的pH值;? ? ? ? （用Ka計算一元弱酸pH值）

（ii）請求算此溶液中HA的電離度;? ? ? ? （電離度）

（iii）0.100mol/L的HB（一元弱酸）溶液的pH值為4.00，求其電離常數(shù)Ka;? ? ? ? （用pH值求取Ka）

（iv）濃度為0.100mol/L的H2C（二元弱酸）溶液pH值為多少？

已知： Ka1=1.0×10-5? ? ? ? ? ? Ka2=1.0×10-9? ? ? ? ?（多元弱酸pH計算）

（g）（i）請計算0.100mol/L的A-溶液的pH值? ? ? ? （一元弱堿pH計算）

（ii）哪些物質(zhì)是布朗斯特弱堿？? ? ? ? （對于布朗斯特酸堿理論的認(rèn)識）

（h）判斷下列物質(zhì)溶液的酸堿性并用水解方程式解釋。? ? （鹽溶液的酸堿性）

FeCl3? ? Na2CO3? ? NH4NO3? ? CH3COONa

（j）完成下面的方程式并指出那個物質(zhì)是路易斯酸;? ? ? ? （路易斯酸堿理論）

（i）NH3 + BF3

（ii）AgCl + NH3

2.已知一元弱酸HA的Ka=1.0×10-5

（a）如果加水到0.100M的HA溶液中：? ? ? ? （稀釋過程中的離子行為）

（i）pH怎么變化，為什么？

（ii）電離度怎么變，為什么？

（iii）電離常數(shù)怎么變，為什么？

（iv）如果加入NaA到溶液中，以上三項如何變化？

（b）已知四種混合溶液組成? ? ? ? （緩沖溶液的配置和性質(zhì)）

①0.1M的NaOH溶液100mL與0.1M的HA溶液100mL

②0.2M的NaOH溶液100mL與0.1M的HA溶液100mL

③0.1M的NaOH溶液100mL與0.2M的HA溶液100mL

④0.1M的NaA溶液100mL與0.1M的HA溶液100mL

（i）以上哪一個溶液是有效的緩沖溶液？

（ii）你還有其它方法可以制取緩沖溶液嗎？

（iii）計算你選擇有效緩沖溶液的pH值;? ? ? ? （緩沖溶液pH計算）

（iv）哪些緩沖溶液pH>7，哪些緩沖溶液pH<7？

（v）HCO3-是一種有效的緩沖溶液嗎？

（c）如果用0.100M的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液去滴定25.00mL未知濃度的HA溶液

（i）如果消耗氫氧化鈉溶液的體積為25.00mL，則HA溶液濃度為多少？? ? ? ? （中和滴定的計算）

（ii）在等當(dāng)點時，pH值大于7、小于7、還是等于7，為什么？? ?（鹽溶液酸堿性判斷）

（iii）請畫出滴定曲線;? ? ? ? （滴定曲線）

（iv）請求出下圖中ABCDE五個點的pH值。（酸堿中和滴定過程中pH計算）

（v）等當(dāng)點和滴定終點有什么區(qū)別？

（vi）請選擇最合適的指示劑并解釋? ? ? ? （指示劑的選擇）

以上兩道習(xí)題基本涵蓋酸堿平衡簡答題的所有考法，每一道小題對應(yīng)一個知識點，對于這些知識點的要求，有些需要學(xué)生熟知，有些需要學(xué)生會計算，還有寫需要學(xué)生解釋其原理。在做這些整合題的時候，相當(dāng)于有效的幫助和引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，將每一個知識點理解透徹，可以針對每個知識點自己還原知識內(nèi)容，補(bǔ)充未涉及到的細(xì)碎知識，自我總結(jié)和梳理能力才是筆者最希望學(xué)生能通過解析整合題獲得的東西。

5教學(xué)成果反饋和反思

通過讓學(xué)生做整合題，在讓學(xué)生鍛煉讀題和做題能力的同時，也讓學(xué)生對知識和考點進(jìn)行總結(jié)和復(fù)習(xí)，讓學(xué)生們在學(xué)習(xí)章節(jié)知識時能梳理出自己的知識框架。幫助學(xué)生提高視角，能站在出題人的角度上去思考題目，可以更加透徹的領(lǐng)悟題目的用意。在讓學(xué)生做了整合題以后，筆者和學(xué)生交流討論，學(xué)生們坦言，之前在做相關(guān)習(xí)題時主要存在的問題是讀不懂題和不知道如何入手去解決問題，而在有了整合題后，學(xué)生基本上每一個問題都可以在整合題中找到相對應(yīng)的小題，可以用類似的方法去解決問題。解題能力提高較為顯著。

針對最近幾年的題目考察方式的分析，死板的問題考察已經(jīng)慢慢被靈活新穎的試題背景所替換?，F(xiàn)在的題目更多的是基于一個實驗中存在的問題引入知識點的考察，在解決問題的過程中一步步引導(dǎo)學(xué)生通過所學(xué)的知識去解決問題，這也正是新課標(biāo)下要求在教育過程中提倡的學(xué)科素養(yǎng)，不僅僅讓學(xué)生學(xué)到知識，要讓學(xué)生在真是的實驗環(huán)境下，真是的生活中將所學(xué)知識合理的運用并解決問題。針對這樣的題目，如何提高學(xué)生的讀題能力是下一步需要重點解決的問題。

6 結(jié)語

培養(yǎng)優(yōu)良的品質(zhì)和優(yōu)秀的學(xué)習(xí)能力，才是新時代教育工作者在培養(yǎng)國家的棟梁之才之時所需著眼的重點，如何有效的提高學(xué)生在處理問題時的思維模式的高度和反應(yīng)效果便是我們在平日教育教學(xué)過程中最應(yīng)該思考和反思的問題。我們也應(yīng)該像學(xué)生一樣，在出現(xiàn)各種各樣新的問題和挑戰(zhàn)的時候，用于面對，不畏懼，不退縮，發(fā)揚(yáng)“為時創(chuàng)新，人盡其才”的高新一中精神。