偶看新闻樱井莉亚作品番号步兵:关于《弱电解质的电离平衡》单元教学中的几个问题
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/05/09 07:12:20
关于《弱电解质的电离平衡》单元教学中的几个问题
【问题1】为什么选择“酸和碱”作为“强电解质和弱电解质”的研究对象？
【讲述】也许，是基于这样几个方面的考虑：（1）在初中曾经学过电解质的概念，有这样一种认识固定在学生的知识和检验中，即“酸碱盐都是电解质。”以此作为切入点。（2）在学生所学的有限的物质中，大部分盐均为强电解质，只有极少数盐是弱电解质，如醋酸铅等，所以，若选择“盐”就没有普遍性。（3）“酸和碱”、“酸碱反应”是化学中常见的物质和常见的反应，更何况醋酸、盐酸，氢氧化钠和氨水，则是化学中基础性的物质，对它们的研究需要进一步深入，而它们在溶液中行为是我们研究的内容，这为今后进一步研究它们在溶液中的反应提供理论上支撑。
【问题2】从物质分类的角度，如何看待电解质和非电解质、强电解质和弱电解质？
【讲述】分类思想，是重要的化学思想之一。也正因为有了分类，才让纷繁复杂的物质世界更加有规律和有秩序，同时也让我们研究物质时，更加有“类”的概念。
电解质和非电解质，是在化合物这个概念的范围内，从它们在水溶液中或融化状态下，有无导电的性质加以区分，所以是一个性质分类。而我们之前所学的化合物，如氢化物、氧化物、酸、碱、盐等，这是从无机化合物的角度进行分类的（有机化合物的分类则主要是根据官能团进行分类的），前两种是从物质的组成的角度分类的，后三者则是从物质的性质角度加以区分，当然，这种性质与导电的性质没有必然的联系。于是，这样三种化合物的分类，就有了“交叉”，比如，醋酸，就属于电解质、酸、羧酸等，但主要是前面两种分类的“交叉”。学生在理解这些“交叉”时，常常有这样的一些误区。
如，CO2的分类问题，属于氧化物，但属于非电解质就不好理解了，因为“CO2在融化状态下不导电，但是在水溶液中能够导电”这样的认识，其实水溶液中的导电不是CO2本身电离的导致溶液导电，而是其与水反应生成碳酸电离的离子的缘故，所以只能是碳酸是电解质，而CO2则属于非电解质，同样的解释也适用于NH3的分类问题。
但Al2O3则不一样，它既是氧化物，又是电解质。这是工业上冶炼铝的基本依据。这对课本上“酸、碱、盐等是电解质”这一个叙述作了一个注解。同样，对于一些难溶性的盐，如：BaSO4、CaCO3等是电解质，可以如上解释。
【问题3】强电解质和弱电解质之间的本质区别在哪里？如何从定性和定量的角度认识弱电解质的电离平衡？
【讲述】在电解质的分类中，溶液中有无电离平衡是强电解质和弱电解质的本质区别之所在。
理解弱电解质的电离平衡，可类似于理解化学平衡的方式，即：“逆”、“等”、“动”、“定”、“变”。有一个重要的物理常数，即电离平衡常数，反映弱电解质的电离程度大小。
在理解“弱电解质”时，往往这样理解“在溶液中部分电离的电解质”。那么这样的“部分”是多少呢？是1/2呢？还是1/3呢？这是我们平时理解的“部分”，其实“弱电解质的部分电离”中“部分”绝不是1/2、1/3的问题，而是百分之几、千分之几、万分之几的问题，这样的“部分”是一个非常少的概念。
如25ºC 0.1mol/L 的CH3COOH溶液中仅有1.34%发生电离成H+和CH3COO－、即10000个分子中仅有134个发生电离，其它9866个仍然以CH3COOH分子存在。所以，在弱电解质的溶液中，还主要是以弱电解质分子形式存在。化学上常用电离方程式描述它们在溶液中的状态。于是，我们就想到写离子方程式时，弱电解质要写成分子形式，就不难理解了。
影响弱电解质电离平衡的主要因素有，不同的弱电解质，由于是结构上的原因，其电离平衡是不一样的，所以反映出来的常数也不一样，如：HF，Ka＝3.5×10－4；HAc ，Ka＝1.8×10－5，常常用电离平衡常数的大小反映电解质的强弱（同样的的温度下）。有时，常用电离度（α），代替Ka 进行比较，这是有条件的，即：同一温度、同一浓度。
同一弱电解质在不同的情况下，其Ka是不一样的，如不同的温度下，由于弱电解质的电离是一个吸热过程，温度越高，越有利于电离，所以，Ka、α随温度的升高而增大。如不同的浓度下，浓度越小，越有利于电离，但Ka不变，α变大，这里可以定性解释，也可以定量解释。
在影响电解质电离平衡的因素中，还有外加电解质，有些是反应的问题，有些是同离子效应的问题，具体情况具体分析，这也是勒沙特列原理的具体应用。
在教材的资料卡中介绍了多元弱酸的电离情况，一级电离大于二级电离，二级电离大于三级电离，如何理解这样的问题呢，其实，以碳酸为例，Ka1＝4.3×10－7，Ka2＝5.6×10－11，这些数据可以说明。当然，也可以定性说明。所以，对于多元弱酸而言，以一级电离为主，写电离方程式也是如此。
【问题4】溶液的导电性与溶液中电解质的强弱有无关系？
【讲述】这里首先分析清楚，溶液的导电性与什么相关，它是与溶液中离子浓度的大小有关的。溶液中离子浓度的大小是与电解质本身的浓度以及其电离程度相关的。
于是，这里就有几种情况，如BaSO4的水溶液，其实大家都知道，BaSO4是不溶于水的，因此其在溶液中的浓度是非常小的，尽管其已电离程度100％，但仍然是溶液中的离子浓度非常小，故导电能力非常之差。还有一种情况，如氨水溶液，一水合氨是一个弱电解质，但浓氨水的浓度是比较大的，两相抵消，溶液中的离子浓度仍然处于一个较高的水平，其导电能力并不弱。
所以，溶液的导电性与溶液中电解质的强弱并无直接关系。
【问题5】如何运用电离平衡的理论，解释一些基本现象，如：Al(OH)3的两性问题、冰醋酸加水稀释的导电问题、氯水久置成分的变化问题、0.1mol /L、1 mol /L的氨水中C（OH－）大小与10倍之间的关系问题，等等。
【讲述】要解释这些现象，关键是要分析清楚这些物质（微粒）在溶液中有着怎样的行为，即存在怎样的一种电离平衡问题，然后再分析清楚外界条件对这个平衡是怎样的一种影响，在考虑这个问题的时候，还要看矛盾的主要方面。
比如，冰醋酸加水稀释时，溶液的导电性如图所示，为什么会出现这样的情况呢？这是因为一开始，只是冰醋酸的一种状态，没有水的存在，冰醋酸无法电离，故不能导电。随着水的逐渐加入，虽然冰醋酸的浓度再减小，但其电离程度却在增大，且从图中分析出，导电能力再增强，这说明溶液中的离子浓度再增大。但上述两个因素却是矛盾关系，但可以知道，电离程度增大却是占主导地位。那么，C点的情况，则相反。再比如，在稀溶液中氨水中，尽管本身浓度相差10倍，但稀溶液的电离程度较大，因此，C（OH－）的之间的倍数则没有10倍多。
【问题5】为什么选择“水”作为常见的弱电解质的研究对象？
【讲述】水是生命之源，水是最重要的溶剂。许多生物、地质和环境化学反应以及多数化工产品的生产都是在水溶液中进行的。所以，研究溶液中的离子反应，这里的“溶液”当然是指“水溶液”，这里就绕不开一个话题即为作为最重要的溶剂水而言，有怎样行为呢？
我们知道，纯水是极弱的电解质，它能微弱地电离生成H3O＋和OH－，H2O＋H2O H3O＋＋OH－，简写为H2O H＋＋OH－。在25ºC时，1L纯水中只有1×10－7mol H2O电离，C(H＋)=C(OH－)=1×10-7mol/L。令Kw=C(H＋)·C(OH－)。25ºC时Kw=1×10－14，100ºC时Kw=1×10－12 。Kw称水的离子积常数。温度升高，Kw增大，说明升高温度，促进了水的电离，所以，判断水的电离和其他弱电解质一样，是一个吸热过程。水是一种极弱的电解质，从上述数据“1L纯水中只有1×10－7mol H2O电离”可以判断，1L水相当于55.55mol的水，即55.55×107个水分子中才有1个电离。
酸溶液或碱溶液，可相当于在水中加入酸或碱，那么对水的电离则是一个抑制作用，于是溶液中的C(H＋)、C(OH－)的大小就不再相等，于是溶液就呈现出一定的酸碱性，这就为《第二单元溶液的酸碱性》提供了知识基础。
对于一些盐溶液而言，可能会呈现一定的酸碱性，这也是这些盐电离出的阴、阳离子与溶液中的H＋或OH－，结合生成弱电解质，从而促进的水的电离，导致溶液中的C(H＋)、C(OH－)的大小就不再相等，这就是盐类的水解，同样为下一阶段的学习奠定基础。
选择“水”作为常见弱电解质的研究对象，其意义不仅仅在于它一个最重要的溶剂，同时还在于进一步巩固弱电解质电离平衡的相关原理，以及为“溶液的酸碱性”、“盐类的水解”这些重要内容提供知识的支持。
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【问题1】为什么选择“酸和碱”作为“强电解质和弱电解质”的研究对象？
【讲述】也许，是基于这样几个方面的考虑：（1）在初中曾经学过电解质的概念，有这样一种认识固定在学生的知识和检验中，即“酸碱盐都是电解质。”以此作为切入点。（2）在学生所学的有限的物质中，大部分盐均为强电解质，只有极少数盐是弱电解质，如醋酸铅等，所以，若选择“盐”就没有普遍性。（3）“酸和碱”、“酸碱反应”是化学中常见的物质和常见的反应，更何况醋酸、盐酸，氢氧化钠和氨水，则是化学中基础性的物质，对它们的研究需要进一步深入，而它们在溶液中行为是我们研究的内容，这为今后进一步研究它们在溶液中的反应提供理论上支撑。
【问题2】从物质分类的角度，如何看待电解质和非电解质、强电解质和弱电解质？
【讲述】分类思想，是重要的化学思想之一。也正因为有了分类，才让纷繁复杂的物质世界更加有规律和有秩序，同时也让我们研究物质时，更加有“类”的概念。
电解质和非电解质，是在化合物这个概念的范围内，从它们在水溶液中或融化状态下，有无导电的性质加以区分，所以是一个性质分类。而我们之前所学的化合物，如氢化物、氧化物、酸、碱、盐等，这是从无机化合物的角度进行分类的（有机化合物的分类则主要是根据官能团进行分类的），前两种是从物质的组成的角度分类的，后三者则是从物质的性质角度加以区分，当然，这种性质与导电的性质没有必然的联系。于是，这样三种化合物的分类，就有了“交叉”，比如，醋酸，就属于电解质、酸、羧酸等，但主要是前面两种分类的“交叉”。学生在理解这些“交叉”时，常常有这样的一些误区。
如，CO2的分类问题，属于氧化物，但属于非电解质就不好理解了，因为“CO2在融化状态下不导电，但是在水溶液中能够导电”这样的认识，其实水溶液中的导电不是CO2本身电离的导致溶液导电，而是其与水反应生成碳酸电离的离子的缘故，所以只能是碳酸是电解质，而CO2则属于非电解质，同样的解释也适用于NH3的分类问题。
但Al2O3则不一样，它既是氧化物，又是电解质。这是工业上冶炼铝的基本依据。这对课本上“酸、碱、盐等是电解质”这一个叙述作了一个注解。同样，对于一些难溶性的盐，如：BaSO4、CaCO3等是电解质，可以如上解释。
【问题3】强电解质和弱电解质之间的本质区别在哪里？如何从定性和定量的角度认识弱电解质的电离平衡？
【讲述】在电解质的分类中，溶液中有无电离平衡是强电解质和弱电解质的本质区别之所在。
理解弱电解质的电离平衡，可类似于理解化学平衡的方式，即：“逆”、“等”、“动”、“定”、“变”。有一个重要的物理常数，即电离平衡常数，反映弱电解质的电离程度大小。
在理解“弱电解质”时，往往这样理解“在溶液中部分电离的电解质”。那么这样的“部分”是多少呢？是1/2呢？还是1/3呢？这是我们平时理解的“部分”，其实“弱电解质的部分电离”中“部分”绝不是1/2、1/3的问题，而是百分之几、千分之几、万分之几的问题，这样的“部分”是一个非常少的概念。
如25ºC 0.1mol/L 的CH3COOH溶液中仅有1.34%发生电离成H+和CH3COO－、即10000个分子中仅有134个发生电离，其它9866个仍然以CH3COOH分子存在。所以，在弱电解质的溶液中，还主要是以弱电解质分子形式存在。化学上常用电离方程式描述它们在溶液中的状态。于是，我们就想到写离子方程式时，弱电解质要写成分子形式，就不难理解了。
影响弱电解质电离平衡的主要因素有，不同的弱电解质，由于是结构上的原因，其电离平衡是不一样的，所以反映出来的常数也不一样，如：HF，Ka＝3.5×10－4；HAc ，Ka＝1.8×10－5，常常用电离平衡常数的大小反映电解质的强弱（同样的的温度下）。有时，常用电离度（α），代替Ka 进行比较，这是有条件的，即：同一温度、同一浓度。
同一弱电解质在不同的情况下，其Ka是不一样的，如不同的温度下，由于弱电解质的电离是一个吸热过程，温度越高，越有利于电离，所以，Ka、α随温度的升高而增大。如不同的浓度下，浓度越小，越有利于电离，但Ka不变，α变大，这里可以定性解释，也可以定量解释。
在影响电解质电离平衡的因素中，还有外加电解质，有些是反应的问题，有些是同离子效应的问题，具体情况具体分析，这也是勒沙特列原理的具体应用。
在教材的资料卡中介绍了多元弱酸的电离情况，一级电离大于二级电离，二级电离大于三级电离，如何理解这样的问题呢，其实，以碳酸为例，Ka1＝4.3×10－7，Ka2＝5.6×10－11，这些数据可以说明。当然，也可以定性说明。所以，对于多元弱酸而言，以一级电离为主，写电离方程式也是如此。
【问题4】溶液的导电性与溶液中电解质的强弱有无关系？
【讲述】这里首先分析清楚，溶液的导电性与什么相关，它是与溶液中离子浓度的大小有关的。溶液中离子浓度的大小是与电解质本身的浓度以及其电离程度相关的。
于是，这里就有几种情况，如BaSO4的水溶液，其实大家都知道，BaSO4是不溶于水的，因此其在溶液中的浓度是非常小的，尽管其已电离程度100％，但仍然是溶液中的离子浓度非常小，故导电能力非常之差。还有一种情况，如氨水溶液，一水合氨是一个弱电解质，但浓氨水的浓度是比较大的，两相抵消，溶液中的离子浓度仍然处于一个较高的水平，其导电能力并不弱。
所以，溶液的导电性与溶液中电解质的强弱并无直接关系。
【问题5】如何运用电离平衡的理论，解释一些基本现象，如：Al(OH)3的两性问题、冰醋酸加水稀释的导电问题、氯水久置成分的变化问题、0.1mol /L、1 mol /L的氨水中C（OH－）大小与10倍之间的关系问题，等等。
【讲述】要解释这些现象，关键是要分析清楚这些物质（微粒）在溶液中有着怎样的行为，即存在怎样的一种电离平衡问题，然后再分析清楚外界条件对这个平衡是怎样的一种影响，在考虑这个问题的时候，还要看矛盾的主要方面。
比如，冰醋酸加水稀释时，溶液的导电性如图所示，为什么会出现这样的情况呢？这是因为一开始，只是冰醋酸的一种状态，没有水的存在，冰醋酸无法电离，故不能导电。随着水的逐渐加入，虽然冰醋酸的浓度再减小，但其电离程度却在增大，且从图中分析出，导电能力再增强，这说明溶液中的离子浓度再增大。但上述两个因素却是矛盾关系，但可以知道，电离程度增大却是占主导地位。那么，C点的情况，则相反。再比如，在稀溶液中氨水中，尽管本身浓度相差10倍，但稀溶液的电离程度较大，因此，C（OH－）的之间的倍数则没有10倍多。
【问题5】为什么选择“水”作为常见的弱电解质的研究对象？
【讲述】水是生命之源，水是最重要的溶剂。许多生物、地质和环境化学反应以及多数化工产品的生产都是在水溶液中进行的。所以，研究溶液中的离子反应，这里的“溶液”当然是指“水溶液”，这里就绕不开一个话题即为作为最重要的溶剂水而言，有怎样行为呢？
我们知道，纯水是极弱的电解质，它能微弱地电离生成H3O＋和OH－，H2O＋H2O H3O＋＋OH－，简写为H2O H＋＋OH－。在25ºC时，1L纯水中只有1×10－7mol H2O电离，C(H＋)=C(OH－)=1×10-7mol/L。令Kw=C(H＋)·C(OH－)。25ºC时Kw=1×10－14，100ºC时Kw=1×10－12 。Kw称水的离子积常数。温度升高，Kw增大，说明升高温度，促进了水的电离，所以，判断水的电离和其他弱电解质一样，是一个吸热过程。水是一种极弱的电解质，从上述数据“1L纯水中只有1×10－7mol H2O电离”可以判断，1L水相当于55.55mol的水，即55.55×107个水分子中才有1个电离。
酸溶液或碱溶液，可相当于在水中加入酸或碱，那么对水的电离则是一个抑制作用，于是溶液中的C(H＋)、C(OH－)的大小就不再相等，于是溶液就呈现出一定的酸碱性，这就为《第二单元溶液的酸碱性》提供了知识基础。
对于一些盐溶液而言，可能会呈现一定的酸碱性，这也是这些盐电离出的阴、阳离子与溶液中的H＋或OH－，结合生成弱电解质，从而促进的水的电离，导致溶液中的C(H＋)、C(OH－)的大小就不再相等，这就是盐类的水解，同样为下一阶段的学习奠定基础。
选择“水”作为常见弱电解质的研究对象，其意义不仅仅在于它一个最重要的溶剂，同时还在于进一步巩固弱电解质电离平衡的相关原理，以及为“溶液的酸碱性”、“盐类的水解”这些重要内容提供知识的支持。
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谪居黄城中，把盏临风，牵黄擎苍叹英雄。昔日汴河风光处，履履难重。成败任西东，此恨无穷，为了豪情谁与同？一蓑烟雨平生任，踏雪飞鸿。