王云生

摘要：依據(jù)中學(xué)電解質(zhì)教學(xué)實際，探討離子反應(yīng)發(fā)生的條件、離子方程式的書寫以及“電解質(zhì)溶液三大平衡”等知識與技能的教學(xué)；結(jié)合高考考試要求，就電解質(zhì)溶液教學(xué)中補充講解“質(zhì)子平衡”方程的必要性做分析。提出電解質(zhì)溶液教學(xué)的注意點：要把握好教學(xué)要求，全面解讀教材，遵循學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律；知識與技能的教學(xué)，切忌要求過高過急，克服隨意擴(kuò)展延伸，用大量練習(xí)代替分析解決問題能力培養(yǎng)的弊病。

關(guān)鍵詞：電解質(zhì)溶液；教學(xué)要求；教材解讀；能力培養(yǎng)

文章編號：1005–6629（2017）10–0040–04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

電解質(zhì)溶液基本原理是高中化學(xué)最基礎(chǔ)、最核心的教學(xué)內(nèi)容之一，學(xué)習(xí)時間跨度大，是必修也是選修《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊的重要內(nèi)容。這部分內(nèi)容教學(xué)難度大，教學(xué)效果往往不夠理想。平時教學(xué)，尤其高考總復(fù)習(xí)期間，花在這些內(nèi)容的教學(xué)、復(fù)習(xí)和練習(xí)的時間多，效果并不佳。不少學(xué)生對電解質(zhì)溶液原理知識的理解膚淺，應(yīng)用于分析、解決有關(guān)酸、堿、鹽溶液的組成、化學(xué)反應(yīng)等問題，往往感到困難；高考相關(guān)試題的解答，得分率普遍不高。其原因涉及許多方面。從教學(xué)層面上看，教師在教學(xué)要求的把握、教材的解讀上，就有不少問題值得探討。為了進(jìn)一步了解情況，我們就電解質(zhì)溶液原理和教學(xué)要求的把握等問題，在一個省的地區(qū)高中化學(xué)教師群體中做了一次問卷調(diào)查（該地區(qū)基礎(chǔ)教育尤其化學(xué)教學(xué)質(zhì)量是較好的）。從97份有效問卷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，也證實了我們的判斷。以下以電解質(zhì)溶液教學(xué)中常見的三個問題為例，做粗淺的分析探討。

1 關(guān)于離子反應(yīng)發(fā)生的條件

問卷調(diào)查中對于“離子反應(yīng)發(fā)生的條件是什么？”的問題，有25%的教師認(rèn)為“離子反應(yīng)發(fā)生的條件是要有沉淀、氣體、難電離物質(zhì)生成”；有20.6%的教師把該結(jié)論進(jìn)一步引伸為“離子反應(yīng)總是向離子濃度降低的方向進(jìn)行”。只有60.8%的教師認(rèn)為“有沉淀、氣體、難電離物質(zhì)生成只是離子互換反應(yīng)發(fā)生的條件，不能說明氧化還原型離子反應(yīng)的發(fā)生”；認(rèn)為“可以從熱力學(xué)角度，用自由能的變化做判據(jù)說明離子反應(yīng)進(jìn)行的方向”的教師僅有5.1%。

分析離子反應(yīng)發(fā)生的條件（或離子反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向），應(yīng)該和分析其他化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行條件一樣，可以用熱力學(xué)數(shù)據(jù)做判據(jù)。依據(jù)在一定溫度、壓力條件下，反應(yīng)的吉布斯自由能ΔG=ΔHTΔS是否小于0來判斷。酸、堿、鹽在溶液中離子互換反應(yīng)，若有沉淀、氣體生成，由于發(fā)生了相變，ΔS發(fā)生了很大變化；若有難電離物質(zhì)生成，ΔH有較大的降低。因此，這些離子反應(yīng)的自由能ΔG=ΔH-TΔS都小于0，都能自發(fā)進(jìn)行。因此，當(dāng)酸、堿、鹽在溶液中的離子互換反應(yīng)有沉淀、氣體、水（難電離物質(zhì)）生成時，可以判斷反應(yīng)能發(fā)生。有沉淀、氣體、水（難電離物質(zhì)）生成的離子互換反應(yīng)，溶液中某些或某種離子濃度必然降低。但這不意味著，所有的離子反應(yīng)總是朝著離子濃度降低的方向進(jìn)行。例如，醋酸和氨水的反應(yīng)，金屬鈉和水的反應(yīng)，離子濃度都增大，由于反應(yīng)的ΔG<0，都能自發(fā)進(jìn)行。從因果關(guān)系上看，離子反應(yīng)生成沉淀、氣體、水（難電離物質(zhì)）是反應(yīng)發(fā)生的宏觀現(xiàn)象，不是反應(yīng)發(fā)生的根本原因。離子反應(yīng)和所有化學(xué)反應(yīng)一樣，反應(yīng)的推動力是反應(yīng)自由能的降低。

現(xiàn)行三種版本的高中教材，對離子反應(yīng)發(fā)生的條件，表述不盡相同，但給出的結(jié)論性論述都是科學(xué)的，適合于剛學(xué)習(xí)離子反應(yīng)知識的高中學(xué)生。例如，“酸、堿在水溶液中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，實質(zhì)上就是電解質(zhì)在溶液中相互交換離子的反應(yīng)，這類離子反應(yīng)發(fā)生的條件是：生成沉淀、放出氣體或生成水。只要具備上述條件之一，反應(yīng)就能發(fā)生”[1]。在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中，又指出，“由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合所有的過程……”[2]。又如，“如果離子之間結(jié)合生成沉淀、弱電解質(zhì)或氣體（揮發(fā)性物質(zhì)），或者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使溶液中某種或某些離子濃度降低，就會發(fā)生離子反應(yīng)”；“通?？衫渺首兣c熵變判據(jù)、平衡常數(shù)判據(jù)來判斷離子反應(yīng)的方向”，“在溫度、壓強(qiáng)一定時，利用ΔH-TΔS判據(jù)可以判斷離子反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行”[3]。如果能全面解讀、正確理解教材，應(yīng)當(dāng)可以避免出現(xiàn)上述論述不夠嚴(yán)謹(jǐn)、歸納片面等問題，給學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)帶來負(fù)遷移。

2 關(guān)于離子方程式書寫的教學(xué)方法

離子方程式書寫在教學(xué)中常見有兩種方法。一是在初學(xué)階段強(qiáng)調(diào)按4個步驟，即先寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式、再把溶于水且完全電離的物質(zhì)寫成離子形式、難溶于水或溶于水但難電離的物質(zhì)仍用化學(xué)式表示，刪去化學(xué)方程式兩邊不參加反應(yīng)的離子。最后配平離子方程式，使離子方程式兩邊各元素的原子數(shù)目和離子所帶的電荷總數(shù)相等。問卷調(diào)查中，有55.6%教師在教學(xué)中用“寫、拆、刪、平”四字口訣歸納這四個步驟，讓學(xué)生依據(jù)四步法做練習(xí)從化學(xué)方程式改寫成離子方程式。有33%的教師只強(qiáng)調(diào)記背四字口訣，做大量練習(xí)。部分學(xué)生由于初中化學(xué)基礎(chǔ)不扎實，必修模塊教學(xué)內(nèi)容多、課時偏少，教學(xué)趕進(jìn)度，所掌握的常見酸、堿、鹽組成、常溫下的存在狀態(tài)、溶解性等知識不多、不熟練，要按四步驟書寫，在拆和刪兩步上存在較大的困難。如果教師沒有注意幫助學(xué)生認(rèn)識要“拆”得正確，關(guān)鍵是要能正確判斷反應(yīng)物在水溶液里的存在形式，正確區(qū)分反應(yīng)物是電解質(zhì)還是非電解質(zhì)、是強(qiáng)電解質(zhì)還是弱電解質(zhì)、在稀溶液中可否完全電離、依什么樣的規(guī)律電離成自由移動離子；沒有注意幫助學(xué)生掌握借以判斷反應(yīng)是否有沉淀、水（難電離物質(zhì)）、氣體生成所必備的知識，學(xué)習(xí)效果必然不佳。如果形成性練習(xí)的選擇、運用要求過急、過高，學(xué)生難免會出現(xiàn)囫圇吞棗，隨意拆分化學(xué)式、拼湊離子方程式等問題，甚至對離子反應(yīng)的分析、書寫產(chǎn)生畏懼心理。

離子方程式的書寫不僅是技能問題，需要對要表述的離子反應(yīng)的本質(zhì)有比較深刻的理解。幫助學(xué)生形成正確運用離子方程式描述離子反應(yīng)的能力，不能靠熟記“離子方程式書寫方法（步驟）”和大量的機(jī)械操練。問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)只有29.9%的教師認(rèn)同“離子方程式是表述離子反應(yīng)的工具，只有理解所要表述的反應(yīng)的本質(zhì)才能正確書寫”的看法。不少教師沒有意識到，離子反應(yīng)的分析、離子方程式的書寫，只能在元素化合物教學(xué)中結(jié)合電解質(zhì)溶液間的反應(yīng)事例，逐步擴(kuò)展、逐步提高。不能希望靠“四步法真經(jīng)”一步教會、學(xué)會。如何把握學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律，幫助學(xué)生深刻理解離子反應(yīng)的本質(zhì)和描述方式，是提高離子方程式書寫教學(xué)效果的關(guān)鍵。endprint

3 關(guān)于電解質(zhì)溶液“三大平衡”的教學(xué)問題

電解質(zhì)溶液的教學(xué)，要求學(xué)生會運用有關(guān)原理來分析、判斷和比較電解質(zhì)水溶液的pH、離子濃度的大小，加深對有關(guān)電解質(zhì)溶液的基本概念和基本知識的理解，提高靈活運用有關(guān)知識分析、解決問題的能力。

分析、判斷電解質(zhì)溶液中氫離子濃度或某種離子濃度大小的問題，涉及溶液濃度、溶液pH、電解質(zhì)電離、強(qiáng)弱電解質(zhì)、電離平衡及其移動、電離平衡常數(shù)、電離度、水的電離、鹽的水解等重要化學(xué)概念和原理知識。在不少中學(xué)教學(xué)實際中，一些教師認(rèn)為要達(dá)到上述要求，必須在電解質(zhì)溶液的教學(xué)中，尤其在高三總復(fù)習(xí)中，補充講解和練習(xí)有關(guān)電解質(zhì)溶液物料平衡方程、電荷平衡方程、質(zhì)子條件方程的教學(xué)內(nèi)容。他們在教學(xué)中用不少時間給學(xué)生補充擴(kuò)展大學(xué)分析化學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生做大量練習(xí)，削弱了上述基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)和基本觀念的教育。問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有34%的教師認(rèn)為，“電解質(zhì)溶液三大守恒，雖然課標(biāo)不要求，教科書沒寫，但是對于分析判斷電解質(zhì)溶液中各組分濃度大小、溶液的pH等問題是非常有用的，應(yīng)該補充”。僅有4.1%的教師認(rèn)為“這些內(nèi)容是大學(xué)分析化學(xué)處理酸堿平衡有關(guān)計算問題的學(xué)習(xí)內(nèi)容，中學(xué)生對酸堿質(zhì)子理論理解不深，質(zhì)子條件方程不是課標(biāo)學(xué)習(xí)要求，難度大，不宜、也不必講授”。

要用中學(xué)化學(xué)電解質(zhì)溶液的教學(xué)要求分析、判斷補充講解電解質(zhì)溶液“三大平衡”教學(xué)內(nèi)容的必要性。中學(xué)電解質(zhì)溶液教學(xué)中應(yīng)該幫助學(xué)生形成的幾個基本觀念中，就包含了物料平衡、電荷平衡的基本含義：

（1）電解質(zhì)溶液是電中性的。電解質(zhì)溶液中存在帶電的自由移動離子，但是，從整體看，電解質(zhì)溶液總是呈電中性的，因為溶液中陰、陽離子所帶電荷電性相反，總量相等。

（2）電解質(zhì)溶液中的各種組分，會發(fā)生電離或水解等變化，但這些變化也遵循質(zhì)量守恒定律。電解質(zhì)溶液各組分無論發(fā)生電離、水解或其他化學(xué)變化，變換存在的形式，但組成該組分的各元素的原子總數(shù)不會發(fā)生變化。

這些觀念的形成，并不一定需要靠到高三總復(fù)習(xí)時補充物料平衡方程、電荷平衡方程知識來達(dá)到。高考中諸如下述關(guān)系式的理解和掌握，應(yīng)是平時教學(xué)的基本其求：

就質(zhì)子條件方程（或質(zhì)子平衡方程）的教學(xué)而言，有的教師認(rèn)為，應(yīng)補充講解質(zhì)子平衡，讓學(xué)生掌握“酸堿反應(yīng)結(jié)果，有些物質(zhì)失去質(zhì)子，有些物質(zhì)得到質(zhì)子，堿得到的質(zhì)子的量（mol）與酸失去的質(zhì)子的量（mol）相等”，難度大，學(xué)生不好理解，只講“電解質(zhì)溶液中各組分，包括水，在發(fā)生變化中可以得到或失去質(zhì)子（H+），但質(zhì)子的總的物質(zhì)的量是相等的”。讓學(xué)生據(jù)此判斷、比較、電解質(zhì)溶液中各種離子濃度大小關(guān)系或計算溶液的pH。近幾年來，有關(guān)中學(xué)化學(xué)質(zhì)子平衡的教學(xué)和討論，十分熱鬧。各種化學(xué)教學(xué)刊物、網(wǎng)絡(luò)上，有不少介紹、分析文章。例如，有教師以2009年江蘇高考化學(xué)試題13為例，詳細(xì)分析如何應(yīng)用質(zhì)子平衡判斷該題D選項的正確性。文章還指出江蘇2008年高考化學(xué)選擇題12、2014年高考化學(xué)試題選擇題14等難度較大的選項都可以用質(zhì)子平衡方程來分析解答[4]。

中學(xué)化學(xué)的教學(xué)和高考大綱都沒有掌握、應(yīng)用質(zhì)子平衡方程的要求。大學(xué)分析化學(xué)講解、討論電解質(zhì)溶液的質(zhì)子條件是為了定量地處理酸堿平衡有關(guān)計算的問題。純粹為了解答某些練習(xí)、試題，孤立地講授質(zhì)子平衡方程，做各種關(guān)系式變換的操練，是否有助于電解質(zhì)溶液原理的理解和應(yīng)用能力的提高？對于基礎(chǔ)好、學(xué)有余力的學(xué)生，做適當(dāng)?shù)奶岣呤强梢缘模珜τ诙鄶?shù)學(xué)生還是不補充為好。

近幾年高考中常見有關(guān)電解質(zhì)溶液pH、離子濃度的綜合分析試題，大都著眼于考查考生是否具備依據(jù)試題的情景和提供的信息（尤其是實驗的數(shù)據(jù)圖表），用最基礎(chǔ)、最核心的知識做分析、比較和推理，得出正確認(rèn)識的能力。并不需要在知識學(xué)習(xí)的深度和廣度上，補充電解質(zhì)溶液“三大平衡”，做擴(kuò)展延伸。例如，2012年高考北京化學(xué)試卷中的一道試題（為節(jié)省編幅，試題文字略有改動）：

（1）利用上表數(shù)據(jù)判斷NaHSO3溶液顯性，用化學(xué)平衡原理解釋： 。

解答思路：由表中信息分析，可知NaHSO3溶液為酸性溶液，c（H+）>c（OH-）。

（2）吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是（選填字母）：

不少教師在教學(xué)實踐中也發(fā)現(xiàn)，花時間補充講解電解質(zhì)溶液“三大平衡”，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而且學(xué)習(xí)效果也不理想；提高講授知識的深廣度，輔以大量練習(xí)，并不是有效提高學(xué)生分析、解決問題的能力的好方法。但受從眾心理的影響，為應(yīng)付“萬一出現(xiàn)的考題”，仍然照樣做講解、練習(xí)。

嚴(yán)格依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、依據(jù)學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律實施教學(xué)，切實做到在加強(qiáng)最基礎(chǔ)、最核心知識的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生分析、解決問題的能力，需要真正認(rèn)真地對待和落實。

參考文獻(xiàn)：

[1]王晶主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)1[M].北京：人民教育出版社，2014：36.

[2]王晶主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2014：47.

[3]王明召主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2006：102～105.

[4]周惠忠.雙組分混合溶液中質(zhì)子守恒式的書寫[J].化學(xué)教學(xué)，2015，（3）：67～69.endprint