借K之力 乘量之風(fēng) 破水溶液中粒子濃度之冰

摘 要：水溶液中的離子反應(yīng)和平衡的考查是浙江高考必考內(nèi)容，該考點多考查學(xué)生模型認(rèn)知、變化觀念與平衡思想的素養(yǎng)，內(nèi)容抽象多變，學(xué)生不易理解.因此，我們可以通過建立平衡常數(shù)模型，從定量的角度來呈現(xiàn)變化觀下的微粒的行為變化，巧妙化解問題，以期幫助學(xué)生深刻理解平衡，加深對化學(xué)學(xué)科的理解，發(fā)展化學(xué)學(xué)科素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：平衡常數(shù)；粒子濃度；借K之力

中圖分類號：G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2025）04-0119-03

水溶液中的離子反應(yīng)和平衡在選擇性必修1模塊中安排在化學(xué)平衡常數(shù)之后，是化學(xué)平衡常數(shù)理論的進一步深化和應(yīng)用，《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的學(xué)業(yè)要求是：能從電離、離子反應(yīng)、化學(xué)平衡的角度分析溶液的性質(zhì)，如酸堿性、導(dǎo)電性等；能進行溶液pH的簡單計算[1].學(xué)習(xí)理論認(rèn)為采用建模思想能夠?qū)⒒瘜W(xué)問題中次要的、非本質(zhì)的信息舍去，可使本質(zhì)知識變得清晰，解決問題時更容易實現(xiàn)遷移[2].面對平衡移動原理不易解釋和多個變量不易比較的問題，若以學(xué)習(xí)理論為依據(jù)，

可以建構(gòu)常數(shù)模型，就能將多個變量轉(zhuǎn)化為單個變量，運用K來定量解決粒子濃度大小、計算pH等實際問題.

1 借K之力，乘量之風(fēng)，破粒子濃度之冰

1.1 借一K之力，破粒子濃度大小之冰

1.1.1 借Ka不變，比較粒子濃度——通過減少變量做比來比較粒子濃度

例1 （2023.1 13節(jié)選）甲酸是重要的…已知甲酸Ka=1.8×10-4

B．pH=5的廢水中c（HCOO-）：c（HCOOH）=18

例2 （2024.1 15節(jié)選）常溫下，將濃度均為 0.4 mol/L BaCl2溶液與新制H2SO3 溶液混合，出現(xiàn)白色渾濁.再滴加過量的H2O2溶液，振蕩，出現(xiàn)白色沉淀.已知：H2SO3 Ka1=1.4×10-2，Ka2=6.0×10-8

B．將0.4 mol/L H2SO3 溶液稀釋到0.20 mol/L，c（SO2-3）幾乎不變

1.1.2 借Kw不變，判粒子乘積變化

例3 常溫下，NaHSO3溶液加水稀釋，n（H+）和n（OH-）乘積.

∵Kw=c（H+）·c（OH-）不變，稀釋后溶液體積變大，∴n（H+）·n（OH-）變大.

小結(jié) 若比較變化的2種粒子大小，且它們出現(xiàn)在同一等式中，可考慮用相應(yīng)的K來定量處理和整合信息.

1.1.3 借Ksp不變，計算粒子濃度大小

例4 （2023.6 15題節(jié)選）草酸（H2C2O4）是二元弱酸.實驗Ⅱ：往20 mL 0.1 mol/L Na2C2O4溶液中滴加0.1 mol/L CaCl2溶液.[已知：Ksp（CaC2O4）=2.4×10-9，溶液混合后體積變化忽略不計]

D．實驗Ⅱ中V（CaCl2）=80 mL時，溶液中c（C2O2-4）=4.0×10-8 mol/L

1.2 借兩K之力，破粒子濃度大小及變化之冰

1.2.1 借同類型K——借不同物質(zhì)的同類型K，判粒子濃度大小

例5 （2022.6 17節(jié)選）已知：25 ℃時，苯酚（C6H5OH）的Ka=1.0×10-10

A.相同溫度下，等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中，c（C6H5O-）gt;c（CH3COO-）

1.2.2 借不同類型K

1.2.2.1 借Ka與Kw，判稀釋溶液中粒子濃度比值大小

1.2.2.2 借Kb與Kw，計算混合溶液pH值

例7 pH=4的NH4Cl和HCl等體積混合pH值=.

1.2.2.3 借Ka與Kh，判溶液中粒子濃度大小

例8 （2023.6 15節(jié)選）草酸（H2C2O4）是二元弱酸，實驗Ⅰ：往20 mL 0.1 mol/L NaHC2O4溶液中滴加0.1 mol/L NaOH溶液.[已知：H2C2O4的電離常數(shù)Ka1=5.4×10-2，Ka2=5.4×10-5 ，溶液混合后體積變化忽略不計]

B．實驗Ⅰ中V（NaOH）=10 mL時，存在c（C2O2-4）lt;c（HC2O-4）

分析 借二K之力，∵Ka2gt;Kh2，∴電離大于水解，c（C2O2-4）gt;c（HC2O-4）.

1.3 借三K之力，破粒子濃度大小及變化之冰

1.3.1 單一溶液

例9 （2024.1 15題節(jié)選）已知：H2SO3 Ka1=1.4×10-2，Ka2=6.0×10-8 下列說法不正確的是（" ）.

A．H2SO3溶液中存在c（H+）gt;c（HSO-3）gt;c（SO2-3）gt;c（OH-）

分析 借三K之力比大小，Ka1Ka2Kw

例10 室溫下，H2SO3的電離平衡常數(shù)為：

Ka1=1.4×10-2，Ka2=6.0×10-8；NaHSO3溶液酸堿性 NaHSO3在水溶中主要存在以下行為：

溶液的酸堿性取決于HSO-3電離（Ka2）和

同理，NaHCO3溶液呈堿性，其他多元弱酸的酸式鹽也可借Ka、Kw與Kh判斷多元弱酸酸式鹽溶液的酸堿性.

1.3.2 混合溶液

C.忽略S2-的第二步水解，0.10 mol/L的Na2S溶液中S2-水解率約為62%

D.0.010 mol/L的FeCl2溶液中加入等體積0.20 mol/L 的Na2S溶液，反應(yīng)初始生成的沉淀是FeS

分析 均借助三K之力，C根據(jù)交點求出Kh1再結(jié)合K不變列出三段式求S2-的水解率62%；

D結(jié)合C，計算初始生成的沉淀是FeS和Fe（OH）2

例12 室溫下CH3COONa與CH3COOH 1∶1混合溶液的酸堿性.

分析 結(jié)合醋酸Ka=1.75×10-5及混合溶液中主要存在的行為可知，溶液的酸堿性及離子濃度大小取決于CH3COO-水解和CH3COOH電離相對大小.

同理，HCN的Ka=6.2×10-10，則NaCN與HCN 1∶1混合液呈堿性，微粒數(shù)目大小順序：

c（HCN）gt;c（Na+）gt;c（CN-）gt;c（OH-）gt;c（H+）.

例13 室溫下草酸的電離平衡常數(shù)為：Ka1=5.6×10-2，Ka2=1.5×10-4；Na2C2O4與NaHC2O4 1∶1

混合溶液后酸堿性，粒子濃度大小.

分析 NaHC2O4為酸性，Na2C2O4溶液為堿性，混合溶液的酸堿性比較草酸的二級電離常數(shù)Ka2和Na2C2O4的水解常數(shù)Kh2大小，Kh2lt;Ka2 ，NaHC2O4的電離gt;Na2C2O4的水解，混合溶液顯酸性，則溶液中離子濃度大小順序為：c（Na+）gt;c（C2O2-4）gt;c（HC2O4-）gt;c（H+）gt;c（OH-）.

2 結(jié)束語

由此可見高考試題中平衡常數(shù)的考查方式多種多樣，但核心思維不變.始終堅持考查學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)發(fā)展的水平，堅持在考查溶液中的離子反應(yīng)、弱電解質(zhì)的電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡及水的電離平衡和pH計算中提升學(xué)生定性和定量相結(jié)合的分析、推理思維和能力.因此，我們可以培養(yǎng)學(xué)生這種定性與定量相結(jié)合的思維，幫助學(xué)生從具體情境中體會證據(jù)推理和模型認(rèn)知，加強有關(guān)以K為核心的認(rèn)識問題的概括能力，充分發(fā)揮化學(xué)平衡常數(shù)的功能和價值[3]，發(fā)展學(xué)生的微粒觀、平衡觀、守恒觀，從而提高學(xué)生對整個平衡體系的認(rèn)識和解決平衡相關(guān)問題的能力，使學(xué)生慢慢達(dá)到化學(xué)這門學(xué)科發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)的真實目的.

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2019：2-4，36.

［2］ 屠利秧.“主題鏈接、模型建構(gòu)”，K即是Key：以“化學(xué)平衡常數(shù)計算與應(yīng)用”為例[J].課程教學(xué)，2021（3）：122.

［3］ 支瑤，王磊，張緒姝.化學(xué)平衡常數(shù)對促進學(xué)生認(rèn)識發(fā)展的功能價值分析及教學(xué)實現(xiàn)[J].化學(xué)教育，2010，31（6）：29-31.