北京 譚德山 姜 成

《鹽類的水解》一節(jié)是高中化學(xué)中的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，在高考中也多次考查，本節(jié)內(nèi)容位于人教版教材選擇性必修1的第三章第三節(jié)，可以認(rèn)為是學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的弱電解質(zhì)的電離平衡、水的電離平衡以及化學(xué)平衡移動(dòng)原理等知識(shí)的綜合應(yīng)用。筆者將《鹽類的水解》一節(jié)中存在的疑難問(wèn)題進(jìn)行收集、歸納、梳理和整合，選擇具有典型性和代表性的5個(gè)問(wèn)題進(jìn)行診斷，選擇最佳的解決策略，供教師和學(xué)生參考，以減輕教師的備課壓力和學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，達(dá)到《鹽類的水解》的教學(xué)難點(diǎn)突破和促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)提高的初步效果。

表1

一、疑難問(wèn)題梳理、診斷與解決策略

1.“鹽類的水解”就是指在鹽溶液中，鹽電離出的離子和水電離出的H+或OH-結(jié)合生成弱酸或弱堿，從而使水的電離平衡正向移動(dòng)的過(guò)程。要注意這里的溶液中的主要溶質(zhì)是鹽，CH3COOH溶液中的CH3COO-也會(huì)結(jié)合H+，但是CH3COOH溶液中的主要溶質(zhì)是酸，不是鹽，CH3COO-結(jié)合H+是CH3COOH電離的逆過(guò)程，CH3COOH溶液中溶質(zhì)主要發(fā)生電離而不是水解。

以Na2CO3溶液為例，繪制出水電離出的圖1所示的H+和OH-在復(fù)雜體系中的來(lái)龍去脈，可以直觀地反映出水電離產(chǎn)生的H+濃度數(shù)值上等于水中積累的OH-濃度。

圖1

3.影響鹽類水解的因素——物質(zhì)的性質(zhì)，可總結(jié)歸納為“越弱越水解”。首先可以列舉事實(shí)進(jìn)行說(shuō)明，常見弱酸的電離程度與其對(duì)應(yīng)弱酸根離子的水解程度如表2所示。

表2

此外，鹽的水解程度可以用水解常數(shù)大小來(lái)衡量，下面以某弱酸強(qiáng)堿鹽NaA溶液為例進(jìn)行推演物質(zhì)的性質(zhì)與其水解常數(shù)的關(guān)系：

已知在NaA溶液中，存在以下平衡：

當(dāng)水解達(dá)到平衡時(shí)，溶液中還存在關(guān)系：

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可直觀得出物質(zhì)的性質(zhì)對(duì)其水解常數(shù)的影響。配制兩份溫度和濃度均相等的CH3COONa、NaClO溶液，利用手持設(shè)備分別測(cè)定兩種溶液的pH，pH越大，水解程度越大。

5.向FeCl3溶液中加入NaOH溶液對(duì)溶液中離子平衡的影響，主流的解釋有如下三種。

【觀點(diǎn)一】向FeCl3溶液中加入NaOH溶液，因?yàn)镕eCl3溶液水解呈酸性，加入堿性物質(zhì)，水解平衡受到促進(jìn)，原因就是水解產(chǎn)生的H+和OH-反應(yīng)，降低H+濃度，水解平衡正向移動(dòng)，當(dāng)然這種觀點(diǎn)忽略了一個(gè)重要的因素，F(xiàn)e3+也可以和OH-直接反應(yīng)，所以這種觀點(diǎn)經(jīng)不起推敲。

【觀點(diǎn)二】FeCl3溶液中Fe3+的濃度遠(yuǎn)大于H+的濃度，所以Fe3+最終都轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，為此反應(yīng)提供OH-的可以是NaOH溶液，也可以是水，NaOH溶液電離程度更大，提供的OH-濃度大，NaOH溶液電離出的OH-和Fe3+直接結(jié)合產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，反應(yīng)速率更快，由此造成Fe3+的濃度降低，從而使水解平衡逆向移動(dòng)，因而抑制水解。但這種觀點(diǎn)也有兩個(gè)問(wèn)題值得質(zhì)疑，一是速率和平衡是描述化學(xué)反應(yīng)的兩個(gè)維度，二是OH-和H+結(jié)合，與OH-和Fe3+相比，其速率與限度都是很大的，沒有證據(jù)表明哪個(gè)反應(yīng)更快、更徹底。

【觀點(diǎn)三】Fe3+在水溶液中是以水合離子[Fe(H2O)6]3+的形式存在的，而且水解也是分步進(jìn)行的。

向FeCl3溶液中加入NaOH溶液，對(duì)離子反應(yīng)的影響，也可進(jìn)行理論推演：

因?yàn)榧尤霘溲趸c溶液，c(OH-)增大，平衡常數(shù)K和Kw只受溫度影響，F(xiàn)e(OH)3溶解度很小，很容易飽和，濃度變化可忽略，故Fe3+濃度只有降低一種可能，表明平衡要向正向移動(dòng)，水解程度增大。

還可以設(shè)計(jì)同位素示蹤法探究“向FeCl3溶液中加入NaOH溶液對(duì)其離子平衡的影響”。向0.01 mol·L-1的FeCl3溶液中滴加0.01 mol·L-1NaOD溶液，待生成大量紅褐色沉淀后停止滴加，過(guò)濾混合溶液，檢驗(yàn)沉淀的放射性和濾液的放射性。若沉淀有放射性，則說(shuō)明生成Fe(OD)3，F(xiàn)eCl3水解被抑制；再將濾液用半透膜進(jìn)行滲析分離，取滲析液檢驗(yàn)放射性，若無(wú)放射性，前述觀點(diǎn)得到進(jìn)一步驗(yàn)證；若仍有放射性，則說(shuō)明也存在NaOD溶液與水解產(chǎn)生的H+的反應(yīng)，需要進(jìn)一步進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)，判定兩種趨勢(shì)所占比例。

二、各種不同的教學(xué)策略，在核心素養(yǎng)養(yǎng)成和“雙減”工作中的價(jià)值

《鹽類的水解》教學(xué)中采取的教學(xué)策略主要有概念、原理的分析和理解、解釋、理論推演、同位素跟蹤和實(shí)驗(yàn)探究，表3是對(duì)這些教學(xué)策略在核心素養(yǎng)養(yǎng)成和“雙減”工作中的價(jià)值反思。

表3

1.通過(guò)對(duì)鹽類水解的概念中鹽類水解主體的界定，學(xué)生有種“豁然開朗”的感覺，只有鹽類才能談水解，而其他弱酸及弱堿不涉及水解，學(xué)生理解難度大幅度降低；圖示法分析不同類型溶液中水電離出的H+濃度，直觀性極強(qiáng)，學(xué)生認(rèn)識(shí)效率提高，學(xué)習(xí)興趣提高。學(xué)生學(xué)得明白、學(xué)得容易、學(xué)得有趣，還掌握了問(wèn)題的本質(zhì)，也利于后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的推進(jìn)，減少了學(xué)困的產(chǎn)生，從根本上減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

2.分別從平衡常數(shù)和水解常數(shù)的角度進(jìn)行數(shù)學(xué)推演“物質(zhì)性質(zhì)對(duì)水解程度的影響”和“向FeCl3溶液中加入NaOH溶液”的問(wèn)題，依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)及反應(yīng)方程式的內(nèi)容，均是學(xué)生已經(jīng)習(xí)得的知識(shí)，同時(shí)也符合最近發(fā)展區(qū)理論要求，有利于學(xué)生鞏固舊知識(shí)，解決新問(wèn)題，在促進(jìn)學(xué)生“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)發(fā)展的同時(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.在分析水電離出的氫離子濃度的計(jì)算中，采用“向重水D2O中加入少量Na2CO3固體”的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)檢驗(yàn)溶液中含有重氫元素的組分，分析水電離出的氫離子的成分，很好地發(fā)展了學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)；方案明確、思路清晰，化難為易，學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)減少。“向FeCl3溶液中加入NaOH溶液對(duì)水解的影響”問(wèn)題采用“向0.01 mol·L-1的FeCl3溶液中滴加0.01 mol·L-1NaOD溶液”的實(shí)驗(yàn)方案，可以發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)，同時(shí)減輕學(xué)生理解的障礙，獲得可靠證據(jù)，進(jìn)行合理推理，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力和學(xué)習(xí)效率。