蔣臘梅（中華中學(xué)　江蘇南京　210019）

高三化學(xué)復(fù)習(xí)中對酸堿中和反應(yīng)理解的誤區(qū)及防治對策

蔣臘梅
（中華中學(xué)江蘇南京210019）

摘要：文章以學(xué)生的易錯(cuò)問題作為教學(xué)資源，探討高三化學(xué)復(fù)習(xí)中怎樣解決學(xué)生對酸堿中和反應(yīng)理解的誤區(qū)。

關(guān)鍵詞：中和反應(yīng)；強(qiáng)弱電解質(zhì)；水解平衡

中圖分類號(hào)：

文章編號(hào)：1008-0546（2015）04-0080-03G632．41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

中和反應(yīng)學(xué)生初三化學(xué)學(xué)習(xí)中就很熟悉。但是，在學(xué)習(xí)了弱電解質(zhì)的電離平衡、pH和鹽的水解平衡后，由于對弱電解質(zhì)的電離平衡、水解平衡、pH含義等理解不透徹，思考問題常常出現(xiàn)思維的盲點(diǎn)，導(dǎo)致分析具體酸堿反應(yīng)時(shí)錯(cuò)誤頻出。另外，試題中對酸堿反應(yīng)情況的考察角度也不斷發(fā)生了變化，解決問題的思維層次要求進(jìn)一步提高，以致使該部分內(nèi)容成為學(xué)生高三化學(xué)復(fù)習(xí)的一個(gè)分化點(diǎn)。常見的錯(cuò)誤有以下三種情況。

一、對酸堿完全中和的判斷出錯(cuò)

例1：等體積pH＝2的CH3COOH溶液和0．01mol／L 的CH3COOH溶液，分別與0．01mol／L的NaOH溶液反應(yīng)時(shí)，需要NaOH溶液的體積的大小關(guān)系？

很多同學(xué)錯(cuò)誤認(rèn)為兩種酸的濃度是一樣的，與堿反應(yīng)情況完全相同，所以要完全中和消耗的NaOH溶液的體積也一樣多。

錯(cuò)因：對于弱電解質(zhì)電離產(chǎn)生的離子濃度和弱電解質(zhì)本身的濃度辨析不清，錯(cuò)誤認(rèn)為pH＝2的CH3COOH溶液和0．01mol／L的CH3COOH溶液沒有差別。

例2：室溫下，將pH＝9的NaOH溶液與pH＝4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH＝7，則NaOH溶液與H2SO4溶液的體積比為_______。

考慮該中和反應(yīng)時(shí)，學(xué)生考慮到硫酸是二元酸，將pH＝4的H2SO4溶液的氫離子濃度擴(kuò)大兩倍來處理，得出20：1的錯(cuò)誤結(jié)果。

錯(cuò)因：沒有真正理解pH的含義。由pH得出的已經(jīng)是溶液氫離子濃度，與原來是幾元酸已經(jīng)無關(guān)。對于H2SO4這樣的強(qiáng)酸，這個(gè)濃度已是酸全部電離出來的氫離子，不能再乘以二。

二、中和反應(yīng)后溶液中水解的離子辨析不清

例3：已知：常溫下，A酸的溶液pH＝a，B堿的溶液pH＝b。若A的化學(xué)式為HR，B的化學(xué)式為MOH，且a＋b＝14，兩者等體積混合后溶液顯堿性。則混合溶液中必定有一種離子能發(fā)生水解，該水解反應(yīng)的離子方程式為______。

錯(cuò)誤認(rèn)為既然酸堿中和后溶液呈堿性，則生成的鹽是強(qiáng)堿弱酸鹽，發(fā)生水解的是酸根離子。

錯(cuò)因：將酸堿中和知識(shí)與鹽類水解平衡知識(shí)發(fā)生混淆。中和反應(yīng)后所得溶液的酸堿性要分兩種情況來討論，即酸堿完全中和和沒有完全中和。酸堿完全反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)后溶液的酸堿性由所生成的鹽的性質(zhì)決定，溶液可能為酸性、中性或堿性。不完全中和時(shí)，不特別強(qiáng)調(diào)，一般酸過量顯酸性，堿過量顯堿性，當(dāng)然，具體問題還要具體分析。上題中，換算后發(fā)現(xiàn)，混合前酸中的氫離子濃度和堿中的氫氧根離子濃度相等，若是強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，則反應(yīng)后是中性；若酸是弱的，堿是強(qiáng)的，中和后應(yīng)該是酸過量很多，溶液是酸性的；現(xiàn)在反應(yīng)后顯堿性，說明是酸是強(qiáng)的，堿是弱的，由于反應(yīng)后剩余大量的堿而是溶液呈堿性。所以，此時(shí)發(fā)生水解的是鹽中的金屬離子。

三、中和后溶液中離子濃度大小不會(huì)比較

例4：已知某溫度下CH3COOH的電離常數(shù)K＝1．6×10－5。該溫度下向20 mL 0．01 mol／L CH3COOH溶液中逐滴加入0．01 mol／L KOH溶液，其pH變化曲線如圖所示（忽略溫度變化）。

b點(diǎn)溶液中離子濃度大小順序可能為_______。

大部分學(xué)生知道，b點(diǎn)時(shí)溶液中c（H＋）＞c（OH－），

從而得出溶液中離子濃度大小為：c（CH3COO－）＞c（K＋）＞c（H＋）＞c（OH－）。

錯(cuò)因：根源還出在對0．01 mol／L KOH溶液逐滴加入20 mL 0．01 mol／L CH3COOH溶液中中和反應(yīng)的認(rèn)識(shí)上。b點(diǎn)時(shí)，由于滴加KOH溶液的體積未知，因此，溶液中的c（K＋）與c（H＋）相對大小不定，所以b點(diǎn)有3種可能情況：

c（CH3COO－）＞c（H＋）＞c（K＋）＞c（OH－）；

c（CH3COO－）＞c（H＋）＝c（K＋）＞c（OH－）；

c（CH3COO－）＞c（K＋）＞c（H＋）＞c（OH－）。

例5：常溫下，用0．100 0 mol／L NaOH溶液分別滴定20．00 mL 0．100 0 mol／L鹽酸和20．00 mL 0．100 0 mol／L醋酸溶液，得到2條滴定曲線，如圖所示。

若以HA表示酸，下列說法正確的是（）

A．滴定鹽酸的曲線是圖2

B．達(dá)到B、D狀態(tài)時(shí)，兩溶液中離子濃度均為c（Na＋）＝c（A－）

C．達(dá)到B、E狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)消耗的n（CH3COOH）＞n（HCl）

D．當(dāng)0 mL＜V（NaOH）＜20．00 mL時(shí)，對應(yīng)混合溶液中各離子濃度由大到小的順序均為c（A－）＞c（Na＋）＞c（H＋）＞c（OH－）

解析：選B。0．100 0 mol／L的醋酸的pH＞1，故圖2是滴定醋酸的曲線，A錯(cuò)；在B、D狀態(tài)時(shí)，pH＝7，c（H＋）＝c（OH－），根據(jù)電荷守恒，c（Na＋）＝c（A－），B正確；B點(diǎn)和E點(diǎn)滴入的NaOH都是a ml，此時(shí)鹽酸恰好pH＝7，說明完全反應(yīng)，由于CH3COOH完全反應(yīng)時(shí)所需NaOH溶液與鹽酸一樣多，故NaOH和CH3COOH恰好完全反應(yīng)，此時(shí)消耗的n（HCl）＝n（CH3COOH），C項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)V（NaOH）接近20．00 mL時(shí)，CH3COOH幾乎完全反應(yīng)，溶液可能顯堿性，c（OH－）＞c（H＋），故D項(xiàng)錯(cuò)。

仔細(xì)研究會(huì)發(fā)現(xiàn)，貌似不一樣的錯(cuò)誤，但是根源都出在對弱電解質(zhì)的電離平衡、pH的含義和鹽類水解平衡的理解不透徹上，以致在解決問題時(shí)思維發(fā)生混亂。從以下幾個(gè)方面入手：

首先，理清離子濃度與溶質(zhì)本身的濃度間的關(guān)系是關(guān)鍵。對于弱電解質(zhì)來說，弱電解質(zhì)本身的濃度和由它產(chǎn)生的離子濃度間差異很大，復(fù)習(xí)時(shí)一定要讓學(xué)生理解這一點(diǎn)。由于教材中該知識(shí)點(diǎn)是通過對概念的定性描述來說明兩者間的關(guān)系的，往往不易認(rèn)識(shí)到位。可以給學(xué)生一個(gè)大致的量化的概念，讓他們按照一般弱電解質(zhì)的電離為百分之一來考慮。這樣，大致可以知道弱電解質(zhì)電離出的離子濃度僅是弱電解質(zhì)本身濃度的百分之一。具體來說，如pH＝2的溶液中，氫離子濃度是10－2mol／L，但這僅僅是百分之一的CH3COOH電離產(chǎn)生的，還有百分之九十九的分子沒有電離，所以的CH3COOH濃度比氫離子濃度大很多，即c（CH3COOH）＞＞10－2mol／L。該溶液與堿發(fā)生反應(yīng)時(shí)的情況與等體積的0．01mol／L的CH3COOH溶液與堿反應(yīng)時(shí)消耗的堿的體積是不一樣的。

其次，理性分析酸堿反應(yīng)的本質(zhì)。我們知道，酸和堿反應(yīng)的本質(zhì)是酸電離的氫離子和堿電離的氫氧根離子反應(yīng)：H＋＋OH－=H2O。對于酸堿反應(yīng)本質(zhì)的理解，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)的情況很容易判斷。但是，一旦其中有一種是弱電解質(zhì)的情況，經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤。如CH3COOH和NaOH溶液的反應(yīng)，消耗NaOH的能力不是由開始時(shí)CH3COOH溶液中的氫離子濃度決定的，因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，原來沒有電離的CH3COOH分子又會(huì)電離提供氫離子和堿反應(yīng)，溶液能中和的NaOH的量與溶液中總共n（CH3COOH）相關(guān)。自然，等體積的pH＝2的CH3COOH溶液和0．01mol／L的CH3COOH溶液中含有的n（CH3COOH）不一樣，完全中和需要的n（NaOH）不同，前者比后者要大很多。反之，若加入等體積的0．01mol／L NaOH溶液，則pH＝2 的CH3COOH溶液中的酸會(huì)過量很多，反應(yīng)不完全，反應(yīng)后是醋酸鈉和大量醋酸的混合溶液，顯酸性；而與0．01mol／LCH3COOH剛好完全反應(yīng)，反應(yīng)后僅是醋酸鈉溶液，由于醋酸根離子水解使溶液顯堿性。

再者，合理歸納、總結(jié)，提升問題解決的本質(zhì)?？蓪⑾嚓P(guān)典型問題進(jìn)行歸納、辨析，然后對比提升，由具體到抽象，掌握反應(yīng)的一般規(guī)律，從而徹底學(xué)會(huì)解決該部分問題的思路和方法。

典型問題一：室溫時(shí)，將濃度和體積分別為c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合，下列關(guān)于該混合溶液的敘述錯(cuò)誤的是（）

A．若pH＞7，則一定是c1V1＝c2V2

B．在任何情況下都是c（Na＋）＋c（H＋）＝c（CH3COO－）＋c（OH－）

C．當(dāng)pH＝7時(shí)，若V1＝V2，則一定是c2＞c1

D．若V1＝V2，c2＝c1，則c（CH3COO－）＋c（CH3COOH）

＝c（Na＋）

解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

（1）首先要判斷發(fā)生反應(yīng)后溶液的成分；

（2）兩種物質(zhì)的相對量不同決定了反應(yīng)后溶液的pH。

解析：選A。c1V1＝c2V2時(shí)，NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好完全反應(yīng)，生成的CH3COONa為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，c1V1＞c2V2時(shí)，NaOH溶液過量也使溶液呈堿性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；無論二者恰好完全反應(yīng)還是其中一種物質(zhì)過量，溶液中只有Na＋、H＋、CH3COO－、OH－四種離子，由電荷守恒可知c（Na＋）＋c（H＋）＝c（CH3COO－）＋c（OH－），B項(xiàng)正確；NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好完全反應(yīng)時(shí)溶液呈堿性，只有CH3COOH溶液稍過量，中和后溶液pH＝7，若V1＝V2，則一定是c2＞c1，C項(xiàng)正確；若V1＝V2，c2＝c1，則二者恰好完全反應(yīng)，由物料守恒可知c（CH3COO－）＋c（CH3COOH）＝c（Na＋），D項(xiàng)正確。

典型問題二：pH＝2的CH3COOH溶液，體積為VamL，加入pH＝12的NaOH溶液VbmL，若完全反應(yīng)，Va和Vb關(guān)系是什么？完全反應(yīng)后溶液的pH__ 7（填＞、＜、＝）。若Va＝Vb，分析反應(yīng)的情況。

變式訓(xùn)練：0．01mol／LHCl溶液和0．01mol／L NH3· H2O溶液反應(yīng)呢？

pH＝2的HCl溶液和pH＝12的NH3·H2O溶液反應(yīng)呢？

最后，要將同類知識(shí)的相關(guān)問題融會(huì)貫通，優(yōu)化思維品質(zhì)。與該部分理論知識(shí)緊密相關(guān)的還有金屬與酸的反應(yīng)問題，考察的也是對若電解質(zhì)電力平衡的理解。如：

（1）將等質(zhì)量的Zn粉分別投入：a：10 mL 0．1 mol·L－1HCl和b：10 mL 0．1 mol·L－1醋酸中。（填“＞”、“＝”或“＜”）

①若Zn不足量，則反應(yīng)速率a___ b，

②若Zn過量，產(chǎn)生H2的量a__ b。

（2）將等質(zhì)量的Zn粉分別投入pH＝1，體積均為10 mL的a：鹽酸；b：醋酸中。

①若Zn不足量，則起始反應(yīng)速率a___ b，

②若Zn過量，產(chǎn)生H2的量a___ b。

解析：（1）①因?yàn)辂}酸是強(qiáng)酸，而醋酸是弱酸，鹽酸中的c（H＋）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于醋酸的c（H＋），故鹽酸反應(yīng)速率較大；②雖然一強(qiáng)一弱，但最終電離出的n（H＋）相同，當(dāng)鋅足量時(shí)，產(chǎn)生的H2的量相同；（2）pH相同意味著c（H＋）相同，故起始反應(yīng)速率相同；鹽酸和醋酸，由于一強(qiáng)一弱，醋酸的濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鹽酸的濃度，在相同體積的情況下，醋酸的物質(zhì)的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鹽酸，故產(chǎn)生H2的量醋酸大于鹽酸。解決問題的關(guān)鍵還在于對弱電解質(zhì)的電離平衡的認(rèn)識(shí)要深刻、準(zhǔn)確。

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．04．030