《鹽類的水解》系列疑難問題診斷、解決策略及價值

北京 譚德山 姜 成

《鹽類的水解》一節是高中化學中的教學重點和難點，在高考中也多次考查，本節內容位于人教版教材選擇性必修1的第三章第三節，可以認為是學生已經學習過的弱電解質的電離平衡、水的電離平衡以及化學平衡移動原理等知識的綜合應用。筆者將《鹽類的水解》一節中存在的疑難問題進行收集、歸納、梳理和整合，選擇具有典型性和代表性的5個問題進行診斷，選擇最佳的解決策略，供教師和學生參考，以減輕教師的備課壓力和學生的學習負擔，達到《鹽類的水解》的教學難點突破和促進學生核心素養提高的初步效果。

表1

一、疑難問題梳理、診斷與解決策略

1.“鹽類的水解”就是指在鹽溶液中，鹽電離出的離子和水電離出的H+或OH-結合生成弱酸或弱堿，從而使水的電離平衡正向移動的過程。要注意這里的溶液中的主要溶質是鹽，CH3COOH溶液中的CH3COO-也會結合H+，但是CH3COOH溶液中的主要溶質是酸，不是鹽，CH3COO-結合H+是CH3COOH電離的逆過程，CH3COOH溶液中溶質主要發生電離而不是水解。

以Na2CO3溶液為例，繪制出水電離出的圖1所示的H+和OH-在復雜體系中的來龍去脈，可以直觀地反映出水電離產生的H+濃度數值上等于水中積累的OH-濃度。

圖1

3.影響鹽類水解的因素——物質的性質，可總結歸納為“越弱越水解”。首先可以列舉事實進行說明，常見弱酸的電離程度與其對應弱酸根離子的水解程度如表2所示。

表2

此外，鹽的水解程度可以用水解常數大小來衡量，下面以某弱酸強堿鹽NaA溶液為例進行推演物質的性質與其水解常數的關系：

已知在NaA溶液中，存在以下平衡：

當水解達到平衡時，溶液中還存在關系：

通過實驗，可直觀得出物質的性質對其水解常數的影響。配制兩份溫度和濃度均相等的CH3COONa、NaClO溶液，利用手持設備分別測定兩種溶液的pH，pH越大，水解程度越大。

5.向FeCl3溶液中加入NaOH溶液對溶液中離子平衡的影響，主流的解釋有如下三種。

【觀點一】向FeCl3溶液中加入NaOH溶液，因為FeCl3溶液水解呈酸性，加入堿性物質，水解平衡受到促進，原因就是水解產生的H+和OH-反應，降低H+濃度，水解平衡正向移動，當然這種觀點忽略了一個重要的因素，Fe3+也可以和OH-直接反應，所以這種觀點經不起推敲。

【觀點二】FeCl3溶液中Fe3+的濃度遠大于H+的濃度，所以Fe3+最終都轉化為Fe(OH)3，為此反應提供OH-的可以是NaOH溶液，也可以是水，NaOH溶液電離程度更大，提供的OH-濃度大，NaOH溶液電離出的OH-和Fe3+直接結合產生Fe(OH)3沉淀，反應速率更快，由此造成Fe3+的濃度降低，從而使水解平衡逆向移動，因而抑制水解。但這種觀點也有兩個問題值得質疑，一是速率和平衡是描述化學反應的兩個維度，二是OH-和H+結合，與OH-和Fe3+相比，其速率與限度都是很大的，沒有證據表明哪個反應更快、更徹底。

【觀點三】Fe3+在水溶液中是以水合離子[Fe(H2O)6]3+的形式存在的，而且水解也是分步進行的。

向FeCl3溶液中加入NaOH溶液，對離子反應的影響，也可進行理論推演：

因為加入氫氧化鈉溶液，c(OH-)增大，平衡常數K和Kw只受溫度影響，Fe(OH)3溶解度很小，很容易飽和，濃度變化可忽略，故Fe3+濃度只有降低一種可能，表明平衡要向正向移動，水解程度增大。

還可以設計同位素示蹤法探究“向FeCl3溶液中加入NaOH溶液對其離子平衡的影響”。向0.01 mol·L-1的FeCl3溶液中滴加0.01 mol·L-1NaOD溶液，待生成大量紅褐色沉淀后停止滴加，過濾混合溶液，檢驗沉淀的放射性和濾液的放射性。若沉淀有放射性，則說明生成Fe(OD)3，FeCl3水解被抑制；再將濾液用半透膜進行滲析分離，取滲析液檢驗放射性，若無放射性，前述觀點得到進一步驗證；若仍有放射性，則說明也存在NaOD溶液與水解產生的H+的反應，需要進一步進行定量實驗，判定兩種趨勢所占比例。

二、各種不同的教學策略，在核心素養養成和“雙減”工作中的價值

《鹽類的水解》教學中采取的教學策略主要有概念、原理的分析和理解、解釋、理論推演、同位素跟蹤和實驗探究，表3是對這些教學策略在核心素養養成和“雙減”工作中的價值反思。

表3

1.通過對鹽類水解的概念中鹽類水解主體的界定，學生有種“豁然開朗”的感覺，只有鹽類才能談水解，而其他弱酸及弱堿不涉及水解，學生理解難度大幅度降低；圖示法分析不同類型溶液中水電離出的H+濃度，直觀性極強，學生認識效率提高，學習興趣提高。學生學得明白、學得容易、學得有趣，還掌握了問題的本質，也利于后續學習內容的推進，減少了學困的產生，從根本上減輕了學生的學習負擔。

2.分別從平衡常數和水解常數的角度進行數學推演“物質性質對水解程度的影響”和“向FeCl3溶液中加入NaOH溶液”的問題，依據化學平衡常數及反應方程式的內容，均是學生已經習得的知識，同時也符合最近發展區理論要求，有利于學生鞏固舊知識，解決新問題，在促進學生“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”的核心素養發展的同時，提高學生的學習效率。

3.在分析水電離出的氫離子濃度的計算中，采用“向重水D2O中加入少量Na2CO3固體”的實驗，通過檢驗溶液中含有重氫元素的組分，分析水電離出的氫離子的成分，很好地發展了學生“宏觀辨識與微觀探析”“科學探究與創新意識”“證據推理與模型認知”的核心素養；方案明確、思路清晰，化難為易，學生的學習負擔減少。“向FeCl3溶液中加入NaOH溶液對水解的影響”問題采用“向0.01 mol·L-1的FeCl3溶液中滴加0.01 mol·L-1NaOD溶液”的實驗方案，可以發展學生“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”的核心素養，同時減輕學生理解的障礙，獲得可靠證據，進行合理推理，提高學生解決問題的能力和學習效率。