賈玉梅

摘?要：介紹了利用酸堿中和滴定曲線和三種常數(shù)比較粒子濃度大小的方法.

關(guān)鍵詞：粒子濃度;曲線;常數(shù);高中佛家

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2020）22-0095-02

在教學(xué)工作中，聽到越來越多的學(xué)生抱怨化學(xué)越來越難學(xué)，特別是選擇題中關(guān)于電解質(zhì)溶液中比較粒子濃度大小的試題.分析近幾年的高考試題不難發(fā)現(xiàn)這類試題的考查角度多樣，形式多變，常常通過坐標(biāo)曲線給出信息，需要學(xué)生結(jié)合化學(xué)知識挖掘隱含信息得出結(jié)論，對學(xué)生的能力要求越來越高，是高中化學(xué)教學(xué)的難點(diǎn).

一線教師針對這類習(xí)題也總結(jié)了很多方法，在學(xué)生比較熟悉的弱電解質(zhì)的電離、鹽類水解程度小和三大守恒的基礎(chǔ)上，本文主要從酸堿中和滴定曲線入手，結(jié)合三大常數(shù)的關(guān)系談?wù)劚容^電解質(zhì)溶液中粒子濃度大小的方法.

一、巧用酸堿中和滴定曲線

例1?以0.100 mol·L-1 KOH溶液滴定20.00 mL 0.100 mol·L-1 HCOOH溶液為例，其滴定曲線如圖所示.

分析?解此類習(xí)題學(xué)生要準(zhǔn)確把握以下幾個關(guān)鍵點(diǎn)：

1.原點(diǎn)O，原點(diǎn)為HCOOH的單一溶液，由曲線可知0.100mol·L-1 HCOOH的pH>1，說明HCOOH是弱酸，結(jié)合弱電解質(zhì)的電離程度小可知c（HCOOH）>c（H+）>c（HCOO-）>c（OH-）.

2.點(diǎn)①，根據(jù)加入KOH的體積為10 mL可知反應(yīng)后所得溶液是等物質(zhì)的量HCOOH和HCOOK的混合溶液，由上圖曲線可知溶液pH<7，說明HCOOH電離程度大于HCOO-水解程度，則c（HCOO-）>c（K+）>c（HCOOH）>c（H+）>c（OH-）成立.在此點(diǎn)，要特別關(guān)注依據(jù)元素守恒可得c（HCOO-）+c（HCOOH）=2c（K+），這一等量關(guān)系在解決有關(guān)電解質(zhì)溶液中離子濃度大小關(guān)系或等量關(guān)系試題中的作用不可小覷.

3.點(diǎn)②，此時溶液pH=7，溶液呈中性，HCOOH沒有完全被消耗，根據(jù)電荷守恒可知c（HCOO-）=c（K+）>c（H+）=c（OH-）.

4.點(diǎn)③，此時兩者恰好反應(yīng)生成HCOOK，為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液，c（K+）>c（HCOO-）>c（OH-）>c（H+）.

5.點(diǎn)③之后，此時KOH過量，溶液顯堿性，可能出現(xiàn)c（K+）>c（HCOO-） >c（OH-）>c（H+）或者c（K+）>

c（OH-）>c（HCOO-）>c（H+）.

例1?室溫下用0.10 mol·L-1 NaOH溶液分別滴定20.00 mL濃度均為0.10 mol·L-1CH3COOH溶液和HCN溶液，所得滴定曲線如圖所示.下列說法不正確的是（）.

A.點(diǎn)①溶液中c（CN-）>c（Na+）>c（HCN）>c（OH-）>c（H+）

B.滴定HCN過程中可能出現(xiàn)：c（HCN）>c（CN-）>c（H+）>c（Na+）>c（OH-）

C.醋酸的滴定終點(diǎn)不是點(diǎn)③

D.點(diǎn)②所示溶液中：2c（Na+）=c（CH3COOH）+c（CH3COO-）

解析?滴定HCN開始階段，加入NaOH溶液的體積很小，混合液呈酸性，可能出現(xiàn)c（HCN）>c（CN-）>c（H+）>c（Na+）>c（OH-），B正確.NaOH溶液滴定CH3COOH時，達(dá)到滴定終點(diǎn)生成CH3COONa，溶液呈堿性，點(diǎn)③溶液pH=7，C正確.①②兩點(diǎn)對應(yīng)的V（NaOH）=10 mL，①②點(diǎn)溶液為等濃度弱酸及其鈉鹽的混合液，①點(diǎn)溶液呈堿性，說明HCN的電離程度小于NaCN的水解程度，所以c（HCN）>c（CN-），A錯誤;根據(jù)元素守恒②點(diǎn)溶液中2c（Na+）=c（CH3COOH）+c（CH3COO-）， D正確.選A

例2?常溫下，向20mL 0.05mol·L-1的某酸H2C溶液中滴入0.1 mol·L-1氨水，溶液中由水電離出氫離子濃度隨滴入氨水體積變化如圖.下列分析正確的是（）.

A.NaHC溶液可能為酸性，也可能為堿性

B.F點(diǎn)溶液2c（C2-）>c（NH+4）

C.E溶液中離子濃度大小關(guān)系：c（NH+4）>c（C2-）>c（H+）>c（OH-）

D.A、B、C三點(diǎn)溶液的c（OH-）是依次變小，D、E、F三點(diǎn)溶液的c（H+）是依次變大

解析?根據(jù)曲線可知A點(diǎn)未加氨水，溶液中由水電離出的c（H+）=10-13 mol·L-1說明H2C是二元強(qiáng)酸，則NaHC溶液為酸性，A錯.隨著氨水滴入量增多，溶液中H2C電離產(chǎn)生的c（H+）變小，水電離出的c（H+）變大，D點(diǎn)恰好生成（NH4）2C，NH+4水解促進(jìn)水的電離，水電離出c（H+）最大，溶液呈酸性，所以A、B、C、D四點(diǎn)溶液均為酸性，但酸性依次減小，pH增大，D錯.E、F點(diǎn)都是（NH4）2C和氨水的混合溶液，溶液中的H+都來自水的電離，E點(diǎn)c（H+）>10-7說明溶液呈酸性，C正確.F點(diǎn)c（H+）=10-7說明溶液呈中性，電荷守恒B錯.

二、巧用“三大常數(shù)”的關(guān)系

弱電解質(zhì)的電離常數(shù)、鹽類的水解常數(shù)、水的離子積之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，巧妙運(yùn)用它們之間的關(guān)系，幫助學(xué)生比較溶液中粒子濃度的大小，達(dá)到事半功倍的效果.在高中教材未引入這些常數(shù)計算時，在教學(xué)中，教師常?？偨Y(jié)一系列經(jīng)驗規(guī)律幫助學(xué)生解決相關(guān)習(xí)題，比如對于多元弱酸酸式鹽溶液酸堿性的判斷規(guī)律：KHSO3、KH2PO4溶液顯酸性，KHCO3、KHS等溶液顯堿性.學(xué)生也僅憑記憶來解答試題.如果再問陌生一點(diǎn)的弱酸酸式鹽溶液的酸堿性，學(xué)生就一頭霧水.在引入弱電解質(zhì)的電離常數(shù)、鹽類的水解常數(shù)、水的離子積等常數(shù)的計算后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生推理出鹽類的水解常數(shù)Kh=Kw/Ka或Kh=Kw/Kb，學(xué)生就會從本質(zhì)上掌握KHSO3、KH2PO4溶液顯酸性是因為HSO-3、H2PO-4的電離常數(shù)大于其水解常數(shù)，它們的強(qiáng)堿鹽溶液顯酸性.而HCO-3、HS-等弱酸氫根的電離常數(shù)小于水解常數(shù)，它們的強(qiáng)堿鹽溶液顯堿性.在習(xí)題中遇到類似問題學(xué)生自然而然就會運(yùn)用其解答.

例2?常溫下將KOH溶液滴加到戊二酸（H2X）溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖所示.下列敘述錯誤的是（）.

A.KHX溶液中c（H+）>c（OH-）

B.當(dāng)混合溶液呈中性時，c（K+）>c（HX-）>c（X2-）>c（OH-）=c（H+）

C.Ka1（H2X）的數(shù)量級為10-5

D.曲線N表示pH與lgcHX-cH2X的變化關(guān)系

解析?遇到此類習(xí)題首先根據(jù)曲線橫縱坐標(biāo)的含義及曲線變化趨勢判斷M、N分別代表的對象.H2X的電離方程式為H2XH++HX-，HX-H++X2-.當(dāng)cHX-cH2X=cX2-cHX-=1時，即橫坐標(biāo)為0時，Ka1=c（H+），Ka2=c′（H+），因為Ka1>Ka2，所以c（H+）>c′（H+），即pH<pH′，結(jié)合曲線可知，曲線N代表第一步電離，曲線M代表第二步電離，則Ka1≈10-4.4，Ka2=10-5.4，C、D項正確;根據(jù)鹽類的水解常數(shù)Kh=Kw/Ka，可知HX-的水解常數(shù)Kh=Kw/Ka1=10-14/10-4.4=10-9.6<Ka2=10-5.4，則HX-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，則KHX溶液中c（H+）>c（OH-），A項正確;依據(jù)電荷守恒有c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（HX-）+2c（X2-），中性溶液中存在c（H+）=c（OH-），延長M曲線至pH=7， lgcX2-cHX->0，則c（X2-）>c（HX-），B項錯誤.

突出學(xué)科素養(yǎng)，關(guān)注學(xué)生綜合能力的考查是今后高考的命題趨勢，有關(guān)電解質(zhì)溶液的考查更為靈活，圖像、數(shù)據(jù)信息的大量引入對學(xué)生的能力要求更高，教師在教學(xué)中要指導(dǎo)學(xué)生掌握利用圖形分析和學(xué)科知識相融合解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科思維和提高學(xué)生的能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]陳珠，鄭柳萍.溶液中粒子濃度大小比較的解題模型[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（16）：61-63.

[責(zé)任編輯：季春陽]