基于酸碱质子理论厘清离子反应中的若干问题-《化学教学》(2020年10期).docx

龙源版权所有 基于酸碱质子理论厘清离子反应中的若干问题作者：金剑锋来源：《化学教学》2020年第10期 摘要： 以酸碱质子理论为基础，运用化学平衡原理，讨论溶液中离子反应的若干问题，帮助学生明晰电离平衡和水解平衡的本質，形成认识溶液中离子反应的基本思路。 关键词： 酸碱质子理论; 离子反应; 电离平衡; 化学平衡常数; 水解平衡 文章编号：2020 中图分类号： G633.8 文献标识码： B 1 问题的提出 无机化学反应大多数是在水溶液中进行的，参与反应的物质主要是酸、碱和盐，它们都是电解质，在水溶液中能电离出离子。因此，酸、碱、盐之间的反应实际上就是离子反应。离子反应可以分为酸碱反应、沉淀反应、配合反应和氧化还原反应四大类[1]。 现行高中化学教材在选修《化学反应原理》模块中以“溶液中的离子反应”为专题，介绍了弱电解质的电离平衡、溶液的酸碱性、盐类的水解和难溶电解质的沉淀溶解平衡四部分内容[2]。教材中对酸碱的认识是基于1887年瑞典化学家阿伦尼乌斯（Arrhenius， 1859～1927）提出的酸碱电离理论，即凡在水溶液中电离产生的全部阳离子都是H+的物质叫做酸;电离产生的全部阴离子都是OH-的物质叫做碱;酸碱反应的实质就是H+和OH-结合生成水的反应[3]。这一理论是人们对酸、碱认识由现象到本质的一次巨大飞跃，在高中阶段具有普遍的适用性。但是也存在一定的缺陷，如它无法解释物质在非水溶液中的酸碱性问题，这对学生后续学习带来一定的障碍;又如它也无法解释中学阶段的气态NH3和HCl发生中和反应并无水生成，以及下文将讨论的若干问题。授课时教师通常是按照教材顺序逐一讲解，对专题内容的前后联系认识不够深入，缺乏对知识的系统性研究，从而导致学生掌握知识的片面化和碎片化，有时甚至出现理解上的误区。 高中阶段在“溶液中的离子反应”专题中选择酸碱反应和沉淀反应为离子反应的研究对象，旨在引导学生运用前一专题所学的化学平衡原理，进一步认识水溶液体系中的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡，从而掌握离子反应进行的方向和限度，认识离子反应所遵循的基本原理，初步形成关于物质变化的科学观念[4]，以便能动地控制化学反应，从而服务于实际生产和生活。水溶液中的电离平衡和水解平衡属于单相平衡，而沉淀溶解平衡是多相平衡[5]。本文重点以酸碱质子理论为基础，讨论单相平衡中电离平衡和水解平衡的若干问题，以便帮助学生进一步明晰电离平衡和水解平衡的本质和联系，引导学生形成认识水溶液中离子反应的基本思路，回溯知识的本原，更好地建构学科知识体系，形成并发展学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”等化学学科核心素养，培养系统思维能力[6]。 2 理论的分析 2.1 酸碱质子理论 酸碱质子理论是丹麦化学家布朗斯泰德（Bronsted， 1879～1947）和英国化学家劳莱（Lowry， 1874～1936）于1923年提出。他们认为，凡能够给出质子（H+）的物质都是酸;凡能够接受质子的物质都是碱;某物质既能够给出质子，又能够接受质子，就既是酸又是碱，可称为酸碱两性物质[7]。 由此可以看出，单独一对共轭酸碱本身是不能发生酸碱反应的，也可以把通式“酸碱+H+”称为酸碱半反应。 3 问题的解决 3.1 运用酸碱质子理论修正电离平衡的表达方式 苏教版教材在用“CH3COOH+H2OCH3COO-+H3O+表示醋酸分子与水分子作用并发生电离的过程示意”后，又表述“醋酸的电离方程式可表示为CH3COOHCH3COO-+H+”，并在脚注中指出“在水溶液中，分子或离子并不是单独存在的，而是与一定数目的水分子结合在一起的。H+和H3O+都是水溶液中氢离子的简略表示方式，通常更多地用H+表示”[8]。···试读结束