水的电离与溶液的酸碱性

时间：2022-10-05 20:18:20 化学毕业论文我要投稿

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水的电离与溶液的酸碱性

　　水的电离与溶液的酸碱性【1】

　　摘要：水是一种由氢和氧两种元素构成的无机化合物，在常温下以液态的形式存在，纯水可以导电，但是在通常情况下导电性接近于0，是一种极弱的电解质。

　　在任何稀溶液中都存在水的电离平衡，从而影响溶液的酸碱性，故研究水的电离平衡与溶液的酸碱性就显得很有必要。

　　关键词：电解质溶液;水的电离;溶液的酸碱性

　　高考中常涉及水的电离与溶液的酸碱性，且该知识点的出题思路比较灵活，常与元素及其化合物有关知识进行出题考查，难易程度弹性很大。

　　笔者根据自己在教学过程中了解的一些知识，为了帮助学生更好地了解和把握对电解质溶液中水的电离与溶液的酸碱性等知识点，现对这部分问题的理论以及部分例题进行阐述，为方便学生进行解题提供科学依据。

　　一、纯水的电离

　　水的电离属于吸热反应，升高温度平衡向正向移动，c(H+)和c(OH-)浓度同时增大，但是c(H+)和c(OH-)相等，溶液的性质不会发生改变。

　　常温下纯水电离出的c(H+)等于c(OH-)，其含量均为1×10-7mol/L，即水的离子积常数在常温下为1×10-14，氢离子指数为7，电离度α为1.8×10-9。

　　电离度具有较高的稳定性，只有在温度变化下才会出现变化，因此，当电解质溶液的温度发生变化时，水的离子积常数值和氢离子指数也会发生变化，导致溶液的酸碱性发生变化。

　　举个例子分析，在当纯水加温至100℃时，水的离子积常数值为10-12，那么此时的pH、c(H+)、c(OH-)以及电离度α的数值为多少?由于水的温度升高，水的电离度也会呈相同的变化，但c(H+)仍然等于c(OH-)，因此，溶液仍为中性，c(H+)=c(OH-)=1×10-6mol/L，pH为6，电离度α为1.8×10-8。

　　二、酸溶液中水的电离

　　由于酸溶液中的氢离子增多，导致水的电离平衡被破坏，水的电离方程式为：H2O+H2O■H3O++OH-，而酸溶液会使得水的电离平衡向左移动，导致电离度降低。

　　因此，在酸性溶液中，氢离子主要来自酸溶液，而少量的氢氧根离子来自于水。

　　举例分析，常温下pH为4的HNO3溶液中，c(OH-)以及水电离中的c(H+)和c(OH-)数值为多少?从溶液分析，硝酸为酸性较强的物质，且pH值为4，说明c(H+)的值为10-4mol/L，并根据水的离子积常数在常温下为1×10-14可得c(OH-)为1×10-10mol/L，而由于水电离的c(H+)值为10-10mol/L<1×10-4mol/L，硝酸中水的电离较小，因此可以忽略不计，而常温下纯水为c(H+)值为1×10-7mol/L>10-10mol/L，因此，可以推断出酸溶液可使水的电离度降低，相当于往纯水中加入强酸后抑制了水的电离。

　　三、碱溶液中水的电离

　　碱性溶液使得氢氧根离子增多，导致了水的电离被抑制，也使得水的电离平衡向左移动，导致水电离度减小。

　　因此，在碱性溶液中，氢氧根离子主要来自碱性溶液，而少量的氢氧离子来自水。

　　例如，常温下在pH为10的KOH溶液中，c(OH-)值以及水电离出的c(H+)和c(OH-)数值为多少?首先根据溶液的pH分析可得出，常温下KOH溶液中，c(H+)值为10-10mol/L，其c(OH+)值为10-4mol/L，并根据H2O■OH-+H+，可得水电离出c(H+)和c(OH-)都为10-10mol/L，与常温下1×10-7mol/L的c(OH-)相比较小，水的电离度降低，水电离中的c(OH-)被忽略，相当于往纯水中加入强碱后抑制了水的电离。

　　四、盐溶液中水的电离

　　盐溶液中无过多的酸或碱，其氢离子和氢氧根离子均来自于水，但是由于盐电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子与H2O发生反应，导致水的电离平衡发生移动，待水的电离平衡重新构成时，溶液中的c(H+)和c(OH-)数值不相等，溶液便呈现不同的酸碱性。

　　根据盐的类型可以分为三种情况：强酸弱碱盐溶液中水的电离、强碱弱酸盐溶液中水的电离以及强酸强碱盐溶液中水的电离。

　　在第一种情况下，水电离出的弱碱阳离子与OH-发生反应形成弱碱，使得溶液中的氢离子相对过剩，导致c(OH-)小于c(H+)，即溶液pH<7。

　　在第二种情况下，水电离产生的弱酸阴离子与氢离子反应生成酸，使得溶液中的氢氧根离子相对过剩，导致c(OH-)大于c(H+)，即溶液pH>7。

　　在第三种情况下，盐电离出的离子不会与H2O发生反应，因此与常温下纯水相同，c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，溶液pH=7呈中性。

　　虽然水的离子积常数在常温下是一个固定值，但是溶液中若是存在氢离子或氢氧根离子则可能对水的电离平衡造成影响，在实际做题训练时一定要弄清楚是哪种情况导致水的电离平衡发生移动，再具体情况具体分析，找到解决问题的方法，加快做题的速度和提高解题的能力。

　　以上是笔者归纳的一点有规律的知识点，希望有助于对这一部分内容一些迷惑的同学解决困难，提高学习成绩。

　　参考文献：

　　[1]王开山.例析与水的电离和溶液酸碱性有关试题的解答及突破策略[J].中学生数理化：高二版，2012，21(11)：38-39.

　　[2]周金玲.小议“水的电离和溶液的酸碱性”[J].软件：教育现代化(电子版)，2014，32(2)：152-153.

　　[3]马亚楼.“弱电解质的电离和溶液的酸碱性”同步测试题[J].中学生数理化：高二高三版，2014，16(9)：45-46.

　　酸式盐溶液酸碱性的教学【2】

　　摘要：通过学生的探究活动，分析弱酸的酸式盐溶液中存在的电离平衡与水解平衡，分析溶液的酸碱性和微粒浓度的大小关系，进一步延伸到正盐与一元酸混合体系中溶液的酸碱性和微粒浓度的大小关系。

　　运用分类的思想提高思维的有效性，建立溶液体系的微粒观。

　　关键词：酸式盐;电离平衡;水解平衡

　　一、问题的提出

　　电解质溶液中离子浓度大小比较的问题一直是高考化学的热点之一，考查的知识点多，灵活性、综合性较强，属于经典题型。

　　如何提高学生的理解能力，并在新课程的教学理念下提高学生的创新能力，本人在教学中进行了初步尝试。

　　新课程的教学提出以科学探究为突破口，提倡探究式学习为主的学习方式。

　　化学教学中的科学探究主要是指学生从学科领域或社会生活中选择和确定研究主题，创设类似科学研究的情境，通过学生自主、独立地发现问题，对可能的答案作出假设和猜想，并设计方案，通过实验、操作、调查和搜集证据，对获得的信息进行处理，得出初步结论的各种研究性学习活动过程。

　　通过让学生经历这些科学探究的过程，可以综合发展认识能力，提高认识品质。

　　学生在学习盐(正盐)溶液的酸碱性后，对盐类的水解有了初步的认识，同时又与前面学过的弱电解质的电离混在一起，对一般盐类都属于强电解质产生困扰。

　　对于正盐溶液中微粒浓度大小比较有了分析方法，对酸式盐的溶液中微粒浓度大小比较还需更进一步的理解。

　　通过本节课的学习，希望学生能够理解电离平衡和水解平衡对溶液酸碱性以及浓度的影响。

　　化学物质分类思想的培养有利于学生对科学方法的理解和掌握，可以帮助学生形成正确的化学物质观，即：对化学物质进行适当的分类，可以使物质系统化、条理化，可以丰富学生对化学物质的认识;不同的分类角度和维度有助于人们多角度、多层次、更全面、更深刻地认识化学物质，体会化学物质的多样性和统一性。

　　对正盐与酸式盐的组成上进行分类，对酸式盐的种类进行分类，酸式盐的溶液中包括强酸的酸式盐、中强酸的酸式盐、弱酸的酸式盐。

　　三种酸式盐有效地区分了电离、水解的相互关系，帮助学生建立从微观粒子的角度认识电解质溶液的思路，对学生的思维能力的提高有很大的帮助。

　　还可以应用在一元酸及其正盐的混合溶液体系离子浓度大小的判断上，有效促进学生能力的提高。

　　二、案例研究

　　(一)研究目的：

　　以酸式盐溶液的酸碱性为载体，从探究的视角促进学生认识发展，分析不同离子对水的电离平衡的影响，理解判断溶液酸碱性的依据，进一步完善离子浓度大小比较的方法。

　　在教学中关注学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的全面发展。

　　(二)教学过程

　　【教学目标】

　　知识与技能：

　　1.了解酸式盐的种类和实验测定溶液的酸碱性的方法。

　　2.理解电离与水解对酸式盐溶液酸碱性的影响。

　　3.理解溶液中离子浓度的大小关系。

　　过程与方法：

　　1.观察分析，动手实践，培养学生的实验操作能力和观察能力。

　　2.讨论交流，分析水解与电离对酸式盐酸碱性的影响，培养辩证思维。

　　3.归纳总结，对比分类，培养学生抽象思维能力和全面分析问题的能力。

　　情感、态度与价值观：

　　1.通过测定酸式盐溶液的酸碱性，发现问题，培养学生乐于动手的精神和善于质疑、实事求是、积极实践的科学态度。

　　2.从不同角度对物质进行分类，帮助学生学习多角度、多层次认识物质的方法，激发学生学习化学的兴趣。

　　溶液酸碱度的计算【3】

　　摘要：高中化学中关于溶液酸碱度是用溶液的pH值来衡量的，而关于溶液pH的计算，这个内容是在选修四第三章水溶液中的离子平衡中第二节水的电离和溶液的酸碱性里讲到的，书本中提及的有关溶液pH的计算过于简单，达不到高考的教学要求，而学生对计算往往是很头疼的，所以化学教师会在这个知识点上进行精讲。

　　作者就如何让学生更轻松快捷地掌握好溶液pH的计算进行了分析。

　　关键词： pH计算教学实践感悟

　　一、溶液pH计算在教材中的地位作用

　　溶液中pH的计算在整个高中化学计算体系中是占有一席之地的，也就是说，溶液pH的计算在高中化学教学中是不容忽视的、是很重要的，属于高中化学教学中的重点和难点。

　　因为其在历年的高考全国卷中出现的比较频繁，而学生在做题时通常表现为两个极端，会做的学生觉得还是比较简单的，而不做的学生则会觉得比登天还难，无从下手。

　　虽然溶液pH的计算已经有一套比较完整的教学思路，但是因为相关的计算比较繁杂，所以大部分基础比较薄弱又缺乏勤学苦练的学生掌握起来就显特别吃力。

　　往往这时候，他们会感叹，老师讲慢点。

　　可是在课时紧张的情况下，化学教师不可能在这个问题上一拖再拖，因为时间真的不允许。

　　所以，化学教师必须研究学生，钻研教材，不断地自我反思，实现教学的大发展。

　　二、溶液pH计算的含义

　　溶液中的pH指的是对溶液中存在的氢离子浓度取以10为底的负对数，即用公式表示为pH=-lgC(H■)。

　　pH通常用来衡量溶液酸碱性的强弱。

　　一般来说，常温常压时，pH小于7溶液显酸性，pH大于7溶液显碱性，pH等于7溶液显中性。

　　通常在计算溶液的pH时还会用到POH和KW来辅助计算。

　　POH是指对溶液中存在的氧氢根离子浓度取以10为底的负对数，即POH=-lgC(OH■)，而且pH+POH=14。

　　KW是指水的离子积常数，用氢离子的浓度乘以氢氧根离子的浓度，它的表达式为KW=C(H+)・C(OH-)，可以扩展到酸碱盐溶液中。

　　三、溶液pH计算的教学实践

　　1.学生对教学的反馈

　　溶液的pH计算出现在选修四第三章水溶液中的离子平衡中第二节水的电离和溶液中的pH。

　　我目前教授的班级是高二年级的(1)(2)(5)(6)班，每周每班只有3学时，而且同一学期要同时完成两本书的教学，即选修三和选修四。

　　这对于我们这样教育不发达地区的学生来说，真的让学生很吃力，而且给化学教师的教学增加难度。

　　于是，我们常常在教学的间隙听到学生的各种抱怨，所以我们除了要倾听学生的教学反馈，还要倾听他们对教学所提出的各种建议和愿望，争取达到学生和教师双方都共同相互进步。

　　(1)基础差，根本听不懂。

　　我所教授的班级中，特别是高二(5)(6)班，学生的基础很差，化学平衡这一节的内容对于他们来说像听天书一样。

　　有时候看到他们一脸无辜的样子，我也很替他们捏把汗。

　　很多学生表示不是不想学这些内容，而是心有余而力不足。

　　虽然睁着大眼睛好像很认真听课的样子，但是内心里其实是一点没有听懂。

　　(2)讲课速度快，跟不上进度。

　　我所教授的班级中，高二(1)(2)有部分学生表示，上课速度有点快，已经跟不上上课的节奏了，希望老师能够放慢速度。

　　得到这样的教学反馈，我自然会对教学进行针对性的调整，但是说实话要达到他们想要的那样慢的速度，真的是没有这么多的课时。

　　所以应该尽量上得通俗易懂，更容易让学生接受。

　　(3)课堂感觉听明白了，可是课后做题却一塌糊涂。

　　有好些尖子生平常给我的印象都非常好，课堂上积极回答问题，感觉到那些学生是真的听明白了。

　　可是在他们交上来的作业中就发现，他们居然还有很多细节上的错误，甚至是解题方向上的错误，这让我着实有点吃惊。

　　事后通过了解学生发现，他们其实对化学平衡本质认识还不到位，特别是运用三步法解决化学平衡中的相关计算时，常常会弄混淆。

　　(4)平时做题没问题，可是一到考试就头脑空白。

　　一到考试就头脑空白，这属于临场发挥问题，跟应试心理有关，主要表现在他们过于焦虑，太过担心考试的结果，害怕考不好，过度的紧张会使学生的思维陷入混乱，缺乏正确的思维。

　　但是，这也从另一个方面说明，学生的对自己的能力没有信心，而没有信心的来源主要是对化学平衡的知识掌握得不够透彻。

　　2.老师的教学对策

　　(1)补基础，细解说。

　　化学教师在教新课的时候不但要注重新课的研究，而且要注重补补旧知识。

　　比如在讲解溶液中pH的计算时，会涉及溶液中氢离子浓度和氢氧根浓度的计算。

　　而对于基础薄弱的学生来说，他们甚至已经不记得溶液中离子浓度的计算公式，特别是混合溶液中离子浓度的计算，更让他们头疼，所以我必须给他们补充溶液中离子浓度的计算这个旧知识。

　　在这个过程中，学生容易把混合前后的溶液中离子浓度搞混淆，对离子在混合前后浓度的改变够不清楚来龙去脉，而且要详细解说不同种溶液包括单一溶液和混合溶液的计算细节，争取让学生理解到本质上。

　　(2)广训练，重突破。

　　化学作为理科，广训练是必不可少的，特别是对于溶液中pH的计算，更加要精心挑选题目，加大训练量。

　　通常我会先根据自己多年的教学经验为学生挑选题目作为例题和课堂练习进行讲解训练，然后根据学生在课堂上的反应进行适当调整，最后学生会自己完成同步训练题，发现自己的不足之处，我会对这些题型进行重点讲解突破。

　　在这个过程中，我通常会选择一个或者几个学生充当小老师把他们的解题过程跟下面的其他同学分享，这样既锻炼讲题学生的自主学习能力，还提高下面学生的听课注意力，通过听取小老师的解决再对照自己的书写过程，很深刻地了解自己的优势和缺点，因为小老师作为学生中的一员，小老师的思维方式和做法在一定程度上代表大部分学生的做法，很容易产生共鸣，达到共同进步的效果。

　　(3)常梳理，善总结。

　　学生不管是勤奋的还是努力的，都有一个共同的问题，那就是为做题而做题，一味追求题量而忽略质量，能够懂得总结的学生少之又少。

　　我在实践中常常发现，学生拿来的题目居然是以前问过我的题目，也就是说，他们自己已经做过问过的题目居然没有留下任何印象，这是一个非常值得我们深思的事情。

　　所以我们平常上课一定要注意引导学生经常做知识小结，对所学的知识要及时进行梳理。

　　我常常要求我的学生每天晚上睡觉前要回忆一下当天所学的知识，就像看电影一样，让知识一点一点地呈现在脑海中。

　　此外，还要准备一个小本子把不懂的题目分类归结起来，把当时的做题感受都记录在题目的旁边，通过自己的分析获得对知识的深刻体会，这有利于提高学生的学习能力。

　　四、溶液pH计算的教学感悟

　　对于溶液pH的计算，化学教师在教学中通常都会多花一点课时来进行讲解，我们总是无数次强调，告诫学生要认真听，还要多练习，可是收效不高。

　　当我用上述对策进行教学实践时，我发现，学生确实是进步了不少，也就是说，上述对策是值得推崇的。

　　当然，为了更进一步地增强教学效果，还得加大力度研究出更切实有效的对策，让学生对溶液pH的计算不再感到害怕，让学生轻松解决溶液pH的计算问题。

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