摘要:弱電解質(zhì)的電離平衡是高中化學(xué)基本理論的重點內(nèi)容,也是高考的重要考點。關(guān)于弱電解質(zhì)的電離平衡的移動,中學(xué)教材一帶而過。稀釋對弱電解質(zhì)的電離平衡影響更是其中的難點,很多教師講得輕描淡寫模棱兩可,學(xué)生學(xué)得一頭霧水模糊不清。針對這一現(xiàn)象,筆者對這部分內(nèi)容加以詮釋,并結(jié)合自主探究的實際課堂教學(xué),使學(xué)生所學(xué)知識更加系統(tǒng)化、綜合化。同時也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,開啟學(xué)生的學(xué)習(xí)動力,讓學(xué)生有所思考、有所探索,從而促進學(xué)生開動腦筋,用智慧融合知識體系,獲得自主探究學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的效果,為學(xué)生終身發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:電離平衡;化學(xué)平衡;弱電解質(zhì);平衡移動原理
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)01-0116
電離平衡屬于化學(xué)平衡中的一種,化學(xué)平衡所具有的特征電離平衡同樣也具有,即逆、動、等、定、變,逆——弱電解質(zhì)的電離是可逆的;動——與化學(xué)平衡一樣,電離平衡也是動態(tài)平衡,即分子電離成離子的速率(離子化速率)、離子結(jié)合成分子的速率(分子化速率)均不為零;等——達到平衡時,離子化速率與分子化速率相等;定——各微粒(如離子、分子)的濃度不再發(fā)生變化;變——電離平衡是在一定的條件下(如濃度、溫度)建立的,如果條件改變時,弱電解質(zhì)的電離平衡也會發(fā)生移動。化學(xué)平衡移動原理同樣也適用于電離平衡。其中加水稀釋是改變濃度的一種方式,稀釋對弱電解質(zhì)的電離平衡的影響,既是電離平衡的重點,也是難點,更是各級各類考試的重要知識點。而教材中沒有詳細的解釋,使學(xué)生對稀釋弱電解質(zhì)溶液電離平衡的移動只限于記結(jié)論,而對于其實質(zhì)模糊不清。甚至有些教師也摸棱兩可,只強調(diào)移動的方向,而忽視了其內(nèi)在原理,從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)不深刻,制約了學(xué)生分析能力和探究精神的培養(yǎng),也不利于學(xué)生主動學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維的形成。針對這一現(xiàn)象,筆者讓學(xué)生分組討論探究,力爭從不同角度分析,通過反復(fù)討論、交流、總結(jié),達成共識。在此,筆者把對這部分內(nèi)容的詮釋與各位同仁分享。
一、從溶液體積變化解釋
加水稀釋,溶液體積增大,離子互相碰撞而結(jié)合成分子(分子化)的機會減少,導(dǎo)致分子化速率減小,小于離子化速率,電離平衡向離子化的方向移動,即向電離的方向移動,從而得出結(jié)論:在其他條件不變的情況下,稀釋促進弱電解質(zhì)的電離。
二、從濃度變化解釋
以醋酸的電離為例:CH3COOH CH3COO- +H+,加水稀釋,c(CH3COOH)、c(CH3COO-)、c(H+)都減小; c(CH3COOH ) 減少,離子化速率減??;c(CH3COO-)、c(H+)減小,分子化速率減少。但離子化速率只受CH3COOH一種微粒濃度影響,而分子化速率受CH3COO-、H+兩種微粒濃度的影響,導(dǎo)致分子化速率減的程度更大,使分子化速率小于離子化速率,電離平衡向電離的方向移動。從而得出結(jié)論:在其他條件不變的情況下,稀釋促進弱電解質(zhì)的電離。
三、從平衡移動原理解釋
平衡移動原理指在其他條件不變的情況下,改變影響平衡的其中一個條件,平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。加水稀釋弱電解質(zhì)溶液,使溶液中的單位體積內(nèi)的粒子數(shù)減少,按照平衡移動原理電離平衡就向粒子數(shù)增多的方向移動,而電離方向就是粒子數(shù)增多的方向。所以,在其他條件不變的情況下,稀釋促進弱電解質(zhì)的電離。
四、用類比法解釋
合成氨反應(yīng):N2+3H2 2NH3,當(dāng)該反應(yīng)在一定條件下達到化學(xué)平衡時,減小壓強,增大容器的體積,根據(jù)平衡移動原理,該化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動,即向氣體分子數(shù)增大的方向移動。以醋酸為例:CH3COOH CH3COO-+H+,加水稀釋,增大了溶液的體積,平衡也應(yīng)該向粒子數(shù)增大的方向移動,即向電離方向移動。所以,在其他條件不變的情況下,加水稀釋,促進弱電離質(zhì)的電離。
五、從水合離子的角度解釋
我們知道電解質(zhì)在水溶液中電離生成的陰、陽離子在水溶液中都是以水合離子形式存在,在學(xué)習(xí)中,為了簡便,我們通常仍用普通離子代替水合離子。所以醋酸的電離方程式可以寫作CH3COOH+H2O CH3COO-+H3O+,此時可以暫時把H2O看作化學(xué)平衡中一種普通的反應(yīng)物,加水稀釋,相當(dāng)于增大反應(yīng)物的量,平衡向正反應(yīng)方向移動,即向電離的方向移動,從而得出結(jié)論:在其他條件不變的情況下,加水稀釋,促進弱電解質(zhì)的電離。
六、從質(zhì)量作用定律解釋
以醋酸電離為例:CH3COOH CH3COO-+H+,在一定溫度下達到電離平衡,根據(jù)質(zhì)量作用定律,v(離子化)=k1c(CH3COOH),v(分子化)=K2c(CH3COO-)c(H+),且v(離子化) = v(分子化)[v(離子化) ——離子化速率,v(分子化)——分子化速率]?,F(xiàn)加水稀釋使醋酸溶液體積變?yōu)樵瓉淼亩?,瞬間CH3COOH、CH3COO-、H+的濃度均變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒tV′(離子化)=1/2K1c(CH3COOH),V′(分子化)=1/4k2c(CH3COO-)c(H+),V′(離子化)=2V′(分子化),即v′(離子化)>v′(分子化),電離平衡就向電離的方向移動。所以,在其他條件不變的情況下,加水稀釋,促進弱電解質(zhì)的電離。
七、從電離常數(shù)解釋
一定溫度下,CH3COOH CH3COO-+H+達到電離平衡時,電離常數(shù)K=■是一個定值。加水稀釋一倍,Qc=■=1/2■=1/2K溫度不變,電離常數(shù)不變,此時Qc 八、從水分子的作用力變化解釋 電解質(zhì)在水溶液中的電離,從根本上來解釋,可以形象的看做是水分子作用于溶解在水中的電解質(zhì),加水稀釋弱電解質(zhì)溶液,水越多,作用力越大,越有利于弱電解質(zhì)的電離。所以,在其他條件不變的情況下,加水稀釋,促進弱電解質(zhì)的電離。 綜上所述,只要我們認真探究、鉆研教材,可以從不同角度多種方位去解釋加水稀釋對弱電離質(zhì)電離平衡的影響。這樣一來,既加強了學(xué)生對知識理解的深刻性,又夯實了知識的綜合性,同時也培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新意識。其實,作為教師,我們就得深鉆教材,透過教材的表面挖掘其實質(zhì)和精髓,這才能從照本宣科式的教學(xué)方法中脫離出來,成為一名深受學(xué)生歡迎的能力型乃至藝術(shù)型的大師。 作者簡介:師桂芳,1989年7月畢業(yè)于內(nèi)蒙古師范大學(xué),中學(xué)高級化學(xué)教師。包頭市名師,包頭市高中化學(xué)學(xué)科帶頭人,包頭市優(yōu)秀教師,包頭市骨干教師,全國奧林匹克高中化學(xué)競賽優(yōu)秀教練員,包頭一中化學(xué)競賽主教練,包頭一中化學(xué)教研組組長。 (作者單位:內(nèi)蒙古包頭市第一中學(xué) 014040)