王文婭



[摘要]初中化學中,“應用廣泛的酸、堿、鹽”是學生化學學習上的一個分水嶺,是元素化合物知識中最后一項學習內容,容量較大,涉及面較廣。文章從簡化圖形、物質分類以及微觀本質的角度來歸納酸、堿、鹽之間的反應,由表及里,層層深入,幫助學生記憶和理解酸、堿、鹽反應的本質。
[關鍵詞]酸?堿、鹽;物質分類;多角度
[中圖分類號]G633.8? [文獻標識碼]A? [文章編號]1674-6058(2020)02-0069-02
初中化學中,酸、堿、鹽知識的學習位于所有元素化合物知識的最后,它建立在化學概念、基本理論及元素化合物知識基本學完的基礎之上,是對整個初中化學知識的整合。通過對酸、堿、鹽性質的學習,學生基本能總結出學習無機化學的規律。學好酸、堿、鹽,對學生學習化學,尤其是進人高中后學好化學起著重要的作用。
酸、堿、鹽的教學中,酸、堿的通性和鹽的化學性質是比較重要的知識點。教師往往會將這些性質總結為“8圈圖”(如圖1)讓學生記憶。它雖然很好地概括了酸、堿的通性以及鹽的化學性質,但由于其結構較為復雜、識記量較大,常常導致學生知識點混淆、記憶出錯。例如,學生經常說不全酸(或堿)能與哪些物質發生反應;認為堿能與金屬發生置換反應;等等。如何幫助學生更清晰地記憶并且靈活應用這些知識,是教學中教師需要解決的問題。
一、從簡化圖形的角度記憶酸、堿、鹽之間的反應
酸、堿的通性和鹽的化學性質中,酸、堿與指示劑的反應較為簡單,堿與非金屬的反應在初中階段不學,可以將它們暫時剔除出“8圈圖”。在剩余性質中,酸、堿、鹽之間能相互發生反應,由此構建出“酸、堿、鹽之間相互反應”的主體三角(如圖2);酸、鹽均能與金屬反應,由此構建出第二個三角(如圖3);酸還能與金屬氧化物反應,堿還能與非金屬氧化物反應,鹽還能與另一種鹽反應,由此,在“酸、堿、鹽”主體三角的頂點各延伸出一根“觸角”,形成一個較為完整的酸、堿、鹽反應的知識框架(如圖4)。
將“8圈圖”簡化后,識記量減少了。教師在教學時邊講解邊構建該知識框架,有助于學生在理解的基礎上記憶酸、堿、鹽之間的反應。但是該知識框架所呈現的知識點畢竟是不完整的,在學習酸、堿的通性時系統性不強,故在教學過程中仍需要對知識漏洞進行補充和完善。這一目標可以從學生已掌握的物質分類的角度去完成。
二、從物質分類的角度歸納酸、堿、鹽之間的反應
上教版教材中,“應用廣泛的酸、堿、鹽”位于第七章。學生在學習酸、堿、鹽內容之前,對身邊的化學物質(空氣、水、金屬礦物等元素化合物)已經有了初步的了解,對物質的分類也有了一定程度的認識。在此基礎之上學習酸、堿、鹽之間的反應,可以從物質分類的角度進行歸納(見表1)。
從表1中可以看出,酸的通性與堿的通性非常類似,能與它們反應的物質從物質分類的角度看,分別是單質、氧化物、堿(酸)、鹽。在學習酸、堿、鹽的性質之前,學生對于物質類別已經能非常熟練地掌握,如純凈物分為單質和化合物,化合物分為氧化物、酸、堿、鹽等。因此讓學生按照物質類別去記憶能與酸(或堿)反應的物質,不容易遺漏(見表2)。
從表2中可以看出,能與酸反應的是金屬單質、金屬氧化物、堿和鹽,都含有金屬元素;能與堿反應的是非金屬單質、非金屬氧化物、酸和鹽,都含有(或能與水反應生成)酸根離子。為什么會有這樣的規律呢?根據表1很容易發現,酸、堿的通性是所有的反應最終都能生成鹽,而鹽從結構上看都能電離產生金屬離子和酸根離子。酸中本身含有酸根,所以與酸反應的物質要含有金屬元素,最終才能生成鹽;堿中本身含有金屬離子,所以與堿反應的物質都要含有酸根離子(或能生成酸根離子),最終才能生成鹽。在教學中,將酸的通性和堿的通性按照物質類別一對比,學生就不會再發生“堿能與金屬發生置換反應”這樣的錯誤了。
在學習酸、堿、鹽的知識之前,學生除了能從宏觀上初步認識身邊化學物質的性質外,還能從微觀的角度了解化學物質的結構和化學變化的奧秘。在上教版教材第三章和第六章的學習中,學生已經掌握“物質是由微粒構成的”“某些物質在溶液中是以離子形式存在的”等知識,從微觀角度認識酸、堿、鹽的知識基礎已經具備。因此,可以利用學生已掌握的微觀知識來層層深入地學習酸、堿、鹽知識。
三、從微觀本質的角度理解酸、堿、鹽之間的反應
在酸、堿、鹽溶液中,溶質都是以離子的形式分散在水中的,酸、堿、鹽之間的反應,實質上就是離子之間的反應,離子的性質決定了物質的性質。從離子反應的角度去分析總結是學習酸、堿、鹽的根本。
酸、堿、鹽在溶液中發生復分解反應的微觀實質是,溶液中某些離子發生反應生成了沉淀、氣體或水,溶液中這些離子的數目在不斷減少。由此,總結出初中階段常用的會生成沉淀、水或氣體的離子對,包括①生成水的離子對:H+和OH-;②生成氣體的離子對:H+和CO32-,NH4+和OH-;③生成沉淀的離子對:Ag+和Cl-,Ba2+和SO42-,Ca2+和CO32-,Ba2+和CO32-,Ag+和CO32-,Fe3+和OH-,Cu2+和OH-,Mg2+和OH-;等等。
根據反應離子對就能發現,酸溶液中存在H+,它能與OH-、CO32-反應,所以酸能與堿、碳酸鹽反應;堿溶液中存在OH-,它能與H+、NH4+反應,還能與Fe3+、Cu2+等金屬離子反應,所以堿能與酸、某些鹽反應。這一知識從本質上解釋了酸、堿具有通性的原因,同時對酸、堿、鹽反應的記憶及理解有很好的輔助作用。
掌握了復分解反應的微觀實質,還能進一步利用該實質解決酸、堿、鹽的檢驗、除雜等問題。
1.利用離子對的知識解決物質檢驗的問題
初中階段需要檢驗的離子一般包括CO32-、SO42-、Cl-、NH4+等,學生只需掌握上述離子對就能解決這些離子的檢驗問題。CO32-遇到H+就會冒氣泡,產生CO2氣體,所以檢驗CO32-需要使用含有H+的試劑(即酸溶液),產生的氣體再用澄清石灰水去檢驗。換個角度思考,要檢驗溶液中是否存在大量H+,也可以向待測溶液中加入含有CO32-的物質,觀察是否有氣泡冒出。同樣的,檢驗SO42-需要使用含有Ba2+的溶液,但因為Ba2+與CO32-也能生成沉淀,所以還要使用稀硝酸做進一步檢驗;檢驗Cl-需要使用含有Ag+的溶液;檢驗NH4+需要使用含有OH-的溶液,然后再檢驗產生的氨氣。利用這樣的方法解決離子檢驗問題,記憶對象只有上述離子對,減少了記憶量,減輕了學生的學習負擔。
同時,離子對中還暗藏著反應現象,如生成氣體即“冒氣泡”,生成沉淀即“產生渾濁”,生成水即“無明顯現象”。利用這些離子對的反應現象解決區分物質的題目既簡便又準確。
2.利用離子對的知識解決酸、堿、鹽除雜問題
關于酸、堿、鹽的除雜問題,一般的思路是將雜質離子轉變為沉淀、氣體或水即可除去。根據反應離子對,再依據“換啥給啥,除啥對啥”的原則,就能解決除雜問題。
例如,除去NaCl中的少量Na2CO3,從離子角度看,就是要除去CO32-,換上Cl-。根據“除啥對啥”,除去CO32-可以對應H+生成氣體(或對應Ca2+生成沉淀),再根據“換啥給啥”,還需要提供Cl-。兩者一結合,所選擇的試劑可以是HCl溶液或CaCl2溶液。
綜上可知,酸、堿、鹽反應是初中化學教學的重中之重,是初中生學習化學的一個難點,也是教師教學的一個關卡。化學教師在教學過程中只有不斷地總結創新,才能讓學生在減負的同時由表及里、層層深入地掌握酸、堿、鹽反應的本質。
[參考文獻]
[1]中學化學國家課程標準研制組.義務教育課程標準實驗教科書·化學(九年級下冊)[M].上海:上海教育出版社,2008.
[2]王祖浩.義務教育課程標準實驗教科書化學教師教學指導書(九年級下冊修訂本)[M].上海:上海教育出版社,2008.