楊新軒

摘? 要：AP全稱(chēng)為Advanced Placement，為美國(guó)大學(xué)先修課程，是學(xué)生申請(qǐng)國(guó)際大學(xué)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)，可有效的衡量學(xué)生專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)能力。本論文從知識(shí)構(gòu)成和考察方式兩個(gè)方面對(duì)高考和AP考試進(jìn)行客觀的比較，并分析AP化學(xué)在酸堿平衡這一章所涉及的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)總結(jié)歷年的考察本章知識(shí)點(diǎn)的習(xí)題，整合出常見(jiàn)的知識(shí)點(diǎn)考察方式，并以問(wèn)題的形式給出，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)，提高分析和做題能力。

關(guān)鍵詞：AP化學(xué);酸堿平衡;考察題型

1 課題研究背景介紹

1.1 AP課程背景簡(jiǎn)介

AP是Advanced Placement的縮寫(xiě)，中文一般翻譯為美國(guó)大學(xué)先修課程、美國(guó)大學(xué)預(yù)修課程。指由美國(guó)大學(xué)理事會(huì)（The College Board）提供的在高中授課的大學(xué)課程。美國(guó)高中生可以選修這些課程，在完成課業(yè)后參加AP考試，得到一定的成績(jī)后可以獲得大學(xué)學(xué)分。

1.2 本課題研究動(dòng)機(jī)及目標(biāo)

本文作者在西安高新一中國(guó)際課程班工作時(shí)間三年，在三年間主要教授AP化學(xué)，對(duì)于考試的題目有比較全面的認(rèn)識(shí)。學(xué)生在化學(xué)學(xué)科方面整體的成績(jī)不是很突出，所以就想要找出一個(gè)方法通過(guò)重新整合知識(shí)點(diǎn)和考法讓學(xué)生建立簡(jiǎn)單而又印象深刻的知識(shí)框架。幫助學(xué)生將不同的酸堿平衡題目找出規(guī)律，找出常見(jiàn)的考察的知識(shí)點(diǎn)和重難點(diǎn)并幫助他們突破。

2 教材內(nèi)容分析

酸堿平衡為AP化學(xué)教材的16章和17章。

第16章：

16.1? ?酸堿理論和布朗斯特酸堿理論;

16.2? ?共軛酸堿對(duì)及其相對(duì)強(qiáng)弱

16.3? ?水的自耦電離和離子積

16.4? ? pH與pOH

16.5? ?強(qiáng)酸強(qiáng)堿pH計(jì)算

16.6? ?利用電離常數(shù)計(jì)算弱酸溶液的pH值及多元弱酸pH計(jì)算

16.7? ?利用電離常數(shù)計(jì)算弱堿的pH值

16.8? ?Ka和Kb的關(guān)系

16.9? ?鹽溶液的酸堿性

16.10 結(jié)構(gòu)和酸堿性強(qiáng)弱的關(guān)系

16.11 路易斯酸堿理論

本章內(nèi)容之前是化學(xué)平衡，學(xué)生已經(jīng)初步建立分析平衡問(wèn)題的基本思路和能力。本章內(nèi)容是酸堿平衡是基礎(chǔ)研究，主要研究對(duì)象為單一溶液。布朗斯特酸堿理論中的酸堿物質(zhì)涵蓋范圍更加廣泛，學(xué)生要清楚在水溶液中酸堿都有怎樣的離子行為，所以電離方程式的書(shū)寫(xiě)就是本章第一個(gè)重點(diǎn)的內(nèi)容。

在此基礎(chǔ)之上，學(xué)生通過(guò)書(shū)寫(xiě)弱酸弱堿的電離方程式，引入新的平衡常數(shù)——電離常數(shù)，利用在化學(xué)平衡這一章所學(xué)的平衡常數(shù)的應(yīng)用：用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的限度，來(lái)用電離常數(shù)的大小判斷弱酸的酸性相對(duì)強(qiáng)弱。用共軛酸堿對(duì)電離常數(shù)之積等于水的離子積可以有效判斷弱酸共軛堿的相對(duì)強(qiáng)弱，以此理論可順利解釋強(qiáng)酸制取弱酸的反應(yīng)有較大的自發(fā)性。此為本章第二個(gè)重點(diǎn)。

pH計(jì)算的引入是酸堿平衡的一大難點(diǎn)，對(duì)于強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液的pH計(jì)算方法相對(duì)較為容易，因?yàn)槎叨际峭耆婋x，可以直接通過(guò)酸堿濃度求取氫離子濃度。而弱酸弱堿溶液pH的計(jì)算就是本章最大的難點(diǎn)。這部分理應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生列化學(xué)平衡三段式，利用平衡常數(shù)表達(dá)式來(lái)計(jì)算氫離子濃度，然后再求取pH值。弱堿的計(jì)算方法和弱酸類(lèi)似。對(duì)于多元弱酸，因?yàn)槭欠植诫婋x且各級(jí)電離常數(shù)依次減小，所以直接可以將其視為一元弱酸來(lái)計(jì)算pH值。

鹽溶液的酸堿性也是AP經(jīng)常會(huì)考的東西，主要用于判斷滴定終點(diǎn)溶液的酸堿性。在AP中，可直接利用布朗斯特酸堿理論來(lái)解釋鹽溶液的酸堿性。通過(guò)判斷組成鹽的陰陽(yáng)離子所屬物質(zhì)可以迅速的判斷鹽溶液的酸堿性，對(duì)于水解反應(yīng)，也可以直接寫(xiě)成布朗斯特酸堿電離方程式。

第17章：

17.1 同離子效應(yīng)

17.2 緩沖溶液及其pH計(jì)算

緩沖溶液的工作原理

17.3 酸堿中和滴定

強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿

強(qiáng)堿滴定弱酸

強(qiáng)酸滴定弱堿

多元弱酸滴定

鹽溶液的滴定

本章內(nèi)容主要是酸堿平衡的應(yīng)用，第一節(jié)同離子效應(yīng)為后面的緩沖溶液和酸堿中和滴定作以鋪墊，緩沖溶液是本章內(nèi)容的第一個(gè)重點(diǎn)。在強(qiáng)酸滴定弱堿的過(guò)程中或者強(qiáng)堿滴定弱酸的過(guò)程中，未到等當(dāng)點(diǎn)之前待測(cè)液構(gòu)成緩沖溶液，為共軛弱酸和共軛弱堿構(gòu)成，所以在此過(guò)程中pH計(jì)算考察次數(shù)極多。

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，所以酸堿平衡在實(shí)驗(yàn)中最常見(jiàn)的考察方法就是以滴定的形式考出。第一部分就是實(shí)驗(yàn)操作的考察，實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器，每一步的實(shí)驗(yàn)操作，特別是對(duì)于滴定管和移液管的考察尤為多。第二部分是酸堿滴定中的計(jì)算問(wèn)題，在已知標(biāo)準(zhǔn)液、待測(cè)液體積和濃度的情況下計(jì)算待測(cè)液的濃度。第三部分主要考察在滴定過(guò)程中pH的變化，特別是強(qiáng)堿滴定弱酸，在最開(kāi)始的時(shí)候?yàn)橐辉跛狍w系，可按照一元弱酸體系處理。當(dāng)開(kāi)始滴定還未到等當(dāng)點(diǎn)的期間，構(gòu)成緩沖溶液，此時(shí)可以先通過(guò)計(jì)算共軛酸堿對(duì)濃度，然后在用緩沖溶液pH計(jì)算公式計(jì)算pH=pKa+log[[A-][HA]]。此過(guò)程中最重要的點(diǎn)就是滴定半程，在半程的時(shí)候[A-]=[HA]，所以pH=pKa，這也是酸堿中和滴定第二個(gè)重要的應(yīng)用，可以通過(guò)酸堿中和滴定的曲線來(lái)求出電離常數(shù)大致的范圍。第三點(diǎn)是在等當(dāng)點(diǎn)時(shí)pH的計(jì)算，等當(dāng)點(diǎn)溶液中溶質(zhì)為NaA，此時(shí)可以按照一元弱堿處理，計(jì)算溶液的pH值。最后一點(diǎn)就是指示劑的選擇，指示劑可以認(rèn)為是不同顏色的共軛酸堿對(duì)，理論變色點(diǎn)為pH等于pKa的點(diǎn)，所以選擇指示劑的原則就是其pKa離等當(dāng)點(diǎn)pH最近。

以上就是在AP化學(xué)中酸堿平衡的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)和常見(jiàn)的考法，筆者將2002年到2018年所考到的所有關(guān)于酸堿平衡的題目選出，并對(duì)每一問(wèn)的考察知識(shí)點(diǎn)和考察方法做以總結(jié)，并通過(guò)總結(jié)、改編和整合整理出能涵蓋所有考點(diǎn)的習(xí)題。

3 AP考試題目考點(diǎn)分析

從2002—2018年的考點(diǎn)出現(xiàn)次數(shù)總結(jié)

通過(guò)對(duì)歷年的AP簡(jiǎn)答題中的酸堿平衡問(wèn)題進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于緩沖溶液的考察尤為重要，對(duì)不同酸堿平衡體系的pH計(jì)算更加考察學(xué)生對(duì)于平衡的理解，對(duì)于溶液中離子行為的圍觀認(rèn)識(shí)，有利于構(gòu)建學(xué)生的微粒觀，加深學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

而在題目逐年的分析中，筆者發(fā)現(xiàn)題目的考點(diǎn)并未發(fā)生太大的改變，但是提問(wèn)的方式有很大改變，題目從簡(jiǎn)單的計(jì)算更傾向于學(xué)生運(yùn)用所學(xué)對(duì)知識(shí)進(jìn)行主觀解釋?zhuān)@樣就需求學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更深刻的認(rèn)識(shí)。

4 題目的整合與設(shè)計(jì)

例題：

1.已知一元弱酸HA的Ka=1.0×10-5

（a）請(qǐng)寫(xiě)出HA電離方程式;? ? ? ? （電離方程式）

（b）HA的共軛堿是什么？? ? ? ? （共軛酸堿對(duì)）

（c）如果HB電離常數(shù)為1.0×10-6，則與HA相比哪一個(gè)的酸性更強(qiáng)，為什么？

A-與B-相比哪一個(gè)堿性更強(qiáng)，為什么？? ? ? ? （電離常數(shù)和酸堿性強(qiáng)弱關(guān)系）

（d）請(qǐng)寫(xiě)出HA電離常數(shù)Ka表達(dá)式;? ? ? ? （電離常數(shù)表達(dá)式）

（e）請(qǐng)計(jì)算A-的電離常數(shù)Kb;? ? ? ? （共軛酸堿對(duì)Ka和Kb關(guān)系）

（f）（i）請(qǐng)求算濃度為0.100mol/L的HA的pH值;? ? ? ? （用Ka計(jì)算一元弱酸pH值）

（ii）請(qǐng)求算此溶液中HA的電離度;? ? ? ? （電離度）

（iii）0.100mol/L的HB（一元弱酸）溶液的pH值為4.00，求其電離常數(shù)Ka;? ? ? ? （用pH值求取Ka）

（iv）濃度為0.100mol/L的H2C（二元弱酸）溶液pH值為多少？

已知： Ka1=1.0×10-5? ? ? ? ? ? Ka2=1.0×10-9? ? ? ? ?（多元弱酸pH計(jì)算）

（g）（i）請(qǐng)計(jì)算0.100mol/L的A-溶液的pH值? ? ? ? （一元弱堿pH計(jì)算）

（ii）哪些物質(zhì)是布朗斯特弱堿？? ? ? ? （對(duì)于布朗斯特酸堿理論的認(rèn)識(shí)）

（h）判斷下列物質(zhì)溶液的酸堿性并用水解方程式解釋。? ? （鹽溶液的酸堿性）

FeCl3? ? Na2CO3? ? NH4NO3? ? CH3COONa

（j）完成下面的方程式并指出那個(gè)物質(zhì)是路易斯酸;? ? ? ? （路易斯酸堿理論）

（i）NH3 + BF3

（ii）AgCl + NH3

2.已知一元弱酸HA的Ka=1.0×10-5

（a）如果加水到0.100M的HA溶液中：? ? ? ? （稀釋過(guò)程中的離子行為）

（i）pH怎么變化，為什么？

（ii）電離度怎么變，為什么？

（iii）電離常數(shù)怎么變，為什么？

（iv）如果加入NaA到溶液中，以上三項(xiàng)如何變化？

（b）已知四種混合溶液組成? ? ? ? （緩沖溶液的配置和性質(zhì)）

①0.1M的NaOH溶液100mL與0.1M的HA溶液100mL

②0.2M的NaOH溶液100mL與0.1M的HA溶液100mL

③0.1M的NaOH溶液100mL與0.2M的HA溶液100mL

④0.1M的NaA溶液100mL與0.1M的HA溶液100mL

（i）以上哪一個(gè)溶液是有效的緩沖溶液？

（ii）你還有其它方法可以制取緩沖溶液?jiǎn)幔?/p>

（iii）計(jì)算你選擇有效緩沖溶液的pH值;? ? ? ? （緩沖溶液pH計(jì)算）

（iv）哪些緩沖溶液pH>7，哪些緩沖溶液pH<7？

（v）HCO3-是一種有效的緩沖溶液?jiǎn)幔?/p>

（c）如果用0.100M的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液去滴定25.00mL未知濃度的HA溶液

（i）如果消耗氫氧化鈉溶液的體積為25.00mL，則HA溶液濃度為多少？? ? ? ? （中和滴定的計(jì)算）

（ii）在等當(dāng)點(diǎn)時(shí)，pH值大于7、小于7、還是等于7，為什么？? ?（鹽溶液酸堿性判斷）

（iii）請(qǐng)畫(huà)出滴定曲線;? ? ? ? （滴定曲線）

（iv）請(qǐng)求出下圖中ABCDE五個(gè)點(diǎn)的pH值。（酸堿中和滴定過(guò)程中pH計(jì)算）

（v）等當(dāng)點(diǎn)和滴定終點(diǎn)有什么區(qū)別？

（vi）請(qǐng)選擇最合適的指示劑并解釋? ? ? ? （指示劑的選擇）

以上兩道習(xí)題基本涵蓋酸堿平衡簡(jiǎn)答題的所有考法，每一道小題對(duì)應(yīng)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于這些知識(shí)點(diǎn)的要求，有些需要學(xué)生熟知，有些需要學(xué)生會(huì)計(jì)算，還有寫(xiě)需要學(xué)生解釋其原理。在做這些整合題的時(shí)候，相當(dāng)于有效的幫助和引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，將每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)理解透徹，可以針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)自己還原知識(shí)內(nèi)容，補(bǔ)充未涉及到的細(xì)碎知識(shí)，自我總結(jié)和梳理能力才是筆者最希望學(xué)生能通過(guò)解析整合題獲得的東西。

5教學(xué)成果反饋和反思

通過(guò)讓學(xué)生做整合題，在讓學(xué)生鍛煉讀題和做題能力的同時(shí)，也讓學(xué)生對(duì)知識(shí)和考點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和復(fù)習(xí)，讓學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)章節(jié)知識(shí)時(shí)能梳理出自己的知識(shí)框架。幫助學(xué)生提高視角，能站在出題人的角度上去思考題目，可以更加透徹的領(lǐng)悟題目的用意。在讓學(xué)生做了整合題以后，筆者和學(xué)生交流討論，學(xué)生們坦言，之前在做相關(guān)習(xí)題時(shí)主要存在的問(wèn)題是讀不懂題和不知道如何入手去解決問(wèn)題，而在有了整合題后，學(xué)生基本上每一個(gè)問(wèn)題都可以在整合題中找到相對(duì)應(yīng)的小題，可以用類(lèi)似的方法去解決問(wèn)題。解題能力提高較為顯著。

針對(duì)最近幾年的題目考察方式的分析，死板的問(wèn)題考察已經(jīng)慢慢被靈活新穎的試題背景所替換?，F(xiàn)在的題目更多的是基于一個(gè)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題引入知識(shí)點(diǎn)的考察，在解決問(wèn)題的過(guò)程中一步步引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)所學(xué)的知識(shí)去解決問(wèn)題，這也正是新課標(biāo)下要求在教育過(guò)程中提倡的學(xué)科素養(yǎng)，不僅僅讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)，要讓學(xué)生在真是的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，真是的生活中將所學(xué)知識(shí)合理的運(yùn)用并解決問(wèn)題。針對(duì)這樣的題目，如何提高學(xué)生的讀題能力是下一步需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)優(yōu)良的品質(zhì)和優(yōu)秀的學(xué)習(xí)能力，才是新時(shí)代教育工作者在培養(yǎng)國(guó)家的棟梁之才之時(shí)所需著眼的重點(diǎn)，如何有效的提高學(xué)生在處理問(wèn)題時(shí)的思維模式的高度和反應(yīng)效果便是我們?cè)谄饺战逃虒W(xué)過(guò)程中最應(yīng)該思考和反思的問(wèn)題。我們也應(yīng)該像學(xué)生一樣，在出現(xiàn)各種各樣新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)的時(shí)候，用于面對(duì)，不畏懼，不退縮，發(fā)揚(yáng)“為時(shí)創(chuàng)新，人盡其才”的高新一中精神。