李發(fā)順

摘 要：弱電解質(zhì)電離平衡是繼化學(xué)平衡學(xué)習(xí)之后，化學(xué)變化從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的再一次認(rèn)識(shí)，通過“電離平衡建立”“電離平衡表征”“電離平衡特征”等知識(shí)原理的構(gòu)建過程，幫助學(xué)習(xí)者建立起自然體系中“變化觀念與平衡思想”，并為后續(xù)認(rèn)識(shí)溶解與結(jié)晶平衡、水解平衡、酸堿平衡等奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)的背后是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者實(shí)踐與客觀世界（文本、實(shí)驗(yàn)）、伙伴世界（師生伙伴）和自我世界對話的過程。

關(guān)鍵詞：變化與平衡；弱電解質(zhì)；模型構(gòu)建

上好課首先要解決“教什么”而不是“怎么教”的問題，受教育者今天學(xué)習(xí)這些知識(shí)的目的，是為了明天他們能夠創(chuàng)造出更多新鮮美好的東西，所以課堂教學(xué)中“教什么”比“怎么教”更重要[1]。教師知道為什么這樣教是教學(xué)法的問題，教師知道教學(xué)內(nèi)容中知識(shí)的內(nèi)在邏輯和學(xué)習(xí)意義則是育人的問題。筆者以“弱電解質(zhì)電離平衡”這一內(nèi)容為載體，從“到底需要教什么”談學(xué)科素養(yǎng)落地，兼談教師素養(yǎng)的發(fā)展。

一、弱電解質(zhì)電離平衡建立

酸與堿的初步認(rèn)識(shí)到理論形成，經(jīng)歷了兩個(gè)世紀(jì)，人們知道酸能使紫羅蘭花顯紅色，并沒有人關(guān)注到底是H+使紫羅蘭花變紅色，還是酸分子使紫羅蘭花變紅色。隨著酸堿電離理論的建立與發(fā)展，將酸定義為電離出來的陽離子全部是H+的化合物，既然酸能夠電離出H+，則酸在水溶液中是以離子形式、分子形式，還是離子、分子共同存在呢？

二、弱電解質(zhì)電離平衡表征

對于電解質(zhì)的電離過程的變化，用微觀的符號(hào)表征，這就是電離方程式，至于電離程度大小又怎樣表示？可以是溶液中電解質(zhì)相關(guān)微粒濃度大小，也可以是一定物質(zhì)的量濃度電解質(zhì)電離的分子濃度占原始分子濃度的百分比，還可以是電離出離子濃度與分子濃度的比例關(guān)系，甚至是某種微粒產(chǎn)生與消耗速率快慢的相對大小……學(xué)生學(xué)習(xí)了弱電解質(zhì)電離平衡后，需要知道電解質(zhì)在溶液中變化和化學(xué)平衡一樣，既有電離與結(jié)合的快慢，也有電離與結(jié)合的多少，怎樣通過一般規(guī)律（化學(xué)平衡）來進(jìn)行表征，更需要了解這種電解質(zhì)在水溶液體系中各微粒存在的相對多少，延伸到在其他溶劑中存在的相對多少，這才是學(xué)習(xí)“弱電解質(zhì)電離平衡”的意義。

教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐過程中類比平衡轉(zhuǎn)化率很容易找到電離度（α）的概念，同時(shí)還需要引導(dǎo)學(xué)生找c（H+）/c（CH3COO-）、c（CH3COO-）/

c（CH3COOH）比值的意義，甚至可以說c（CH3COO-）/c（CH3COOH）的比值更有意義，因?yàn)槠渚鶃碜杂谌苜|(zhì)，而c（H+）來自于溶質(zhì)與溶劑的電離，這是表征平衡的第一種方式——電離度。同樣在引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)電離平衡常數(shù)的過程也一樣有意義，并不僅僅局限在只求算[cCH3COO-·c（H+）c（CH3COOH）]值的規(guī)律，還可以求算c（CH3COO-）·c（H+）值的規(guī)律，然后通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)某一值才具有特殊的規(guī)律與意義，這才引出表征平衡的第二種方式——電離平衡常數(shù)。既然是平衡常數(shù)，就要關(guān)注體系中各微粒的濃度，所以更有助于學(xué)生理解CH3COO-、H+、CH3COOH的狀態(tài)都是“aq”。

教與學(xué)重在過程，并不是直接告訴學(xué)生去求算[cCH3COO-·c（H+）c（CH3COOH）]和[c（已電離醋酸濃度）c（醋酸初始濃度）][×100%]，這兩個(gè)表達(dá)式分別代表電離平衡常數(shù)和電離度，而最需要的是學(xué)生在對各種表達(dá)方式進(jìn)行求算與意義分析過程中，獲得對電離平衡常數(shù)（K）與電離度（α）的認(rèn)識(shí)與建構(gòu)，這才是學(xué)習(xí)[3]。

三、弱電解質(zhì)電離平衡特征

從化學(xué)平衡到電離平衡，構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知模型，學(xué)生在構(gòu)建與運(yùn)用中感悟到勒夏特列原理遷移運(yùn)用。平衡的特征聽課中經(jīng)常見到老師們用“逆、動(dòng)、等、定、變”五個(gè)字來概括和表示，然后逐字展開分析。這些特征從哪里來？為什么會(huì)有這五個(gè)特征呢？到底弱電解質(zhì)電離平衡特征背后是什么呢？這就是“道”的問題。電解質(zhì)溶于水后，離子化和分子化同時(shí)存在，當(dāng)兩者速率相等了，就達(dá)到了電離平衡，若離子化一直進(jìn)行，而分子化速率為0，則終將完全電離，這就是強(qiáng)電解質(zhì)的特征。以醋酸為例，我們研究“CH3COOHCH3COO-+H+”，需要討論下述三個(gè)問題：（1）電離平衡與溫度有什么關(guān)系？電離涉及到鍵的斷裂，加熱提供能量，能加快電離與結(jié)合速率，促進(jìn)反應(yīng)向需要吸收熱量的方向進(jìn)行，導(dǎo)致CH3COO-、H+濃度增大，而CH3COOH分子濃度減少，增大電離度和電離平衡常數(shù)，從本質(zhì)中認(rèn)識(shí)到電離度、電離平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系。（2）電離平衡與電解質(zhì)濃度有什么關(guān)系？若向原平衡體系加水，單位體積內(nèi)溶質(zhì)分子與溶質(zhì)離子濃度減小，反應(yīng)將向增加溶質(zhì)微粒數(shù)量的方向進(jìn)行，以增加微粒間碰撞概率，但電離與結(jié)合速率都減慢了，電離度增大了，由于沒有與外界進(jìn)行能量交換，平衡常數(shù)并沒有發(fā)生變化。若是增加CH3COOH分子濃度，平衡會(huì)怎樣變化？電離與結(jié)合速率怎樣變化？上述加水稀釋或增加電解質(zhì)濃度，與化學(xué)平衡中加壓縮小容器體積（減小擴(kuò)大體積）的氣體反應(yīng)體系有什么相似？例如，增加電解質(zhì)濃度，相當(dāng)于加壓平衡向縮體方向移動(dòng)；加水稀釋，相當(dāng)于減壓平衡向擴(kuò)體方向移動(dòng)等。（3）加入電解質(zhì)對原電離平衡有怎樣的影響？若向原平衡體系中加入結(jié)合H+或CH3COO-的微粒，則原平衡體系怎樣變化？如是增加H+或CH3COO-濃度呢，平衡體系又怎樣變化？如果是加入NaCl固體（不考慮溶液體積變化），電離平衡怎樣變化？構(gòu)建起一個(gè)電離平衡移動(dòng)判斷模型[定的量變化（濃度、溫度）→動(dòng)的量變化（速率）→平衡移動(dòng)（減弱這種改變）→建立新的定量（濃度、溫度）]，即當(dāng)體系受外界改變，引起微粒濃度變化，平衡向減弱這種改變的方向移動(dòng)。

四、弱電解質(zhì)電離平衡在問題解決中的運(yùn)用

學(xué)習(xí)弱電解質(zhì)電離平衡，有什么意義？下面不妨來反芻幾個(gè)典型的運(yùn)用。

（1）以前我們通常說鹽酸、硫酸、硝酸是強(qiáng)酸（酸類物質(zhì)中的強(qiáng)電解質(zhì)），而醋酸、碳酸是弱酸（酸類物質(zhì)中的弱電解質(zhì)）。首先我們來看上述幾種酸在水中的電離平衡常數(shù)（25℃）。Ka1（H2CO3）=4.3×10-7，Ka2（H2CO3）=Ka（HCO3-）=5.6×10-11，Ka（CH3COOH）=1.8×10-5，因?yàn)镵越大，酸性越強(qiáng)，強(qiáng)酸的K趨向無窮大，所以上述幾種酸性強(qiáng)弱為：CH3COOH>H2CO3>HCO3-，而HCl、H2SO4、HNO3則全部電離，事實(shí)如此嗎？老師們都很清楚，上述三種酸在水溶液體系中被拉平了都是強(qiáng)酸，如果將上述三種酸溶解在CH3COOH體系，就會(huì)出現(xiàn)電離程度的差異，而且都不會(huì)完全電離，這里不表述。雖然中學(xué)教學(xué)中沒有這種層次的要求，但至少要給學(xué)習(xí)者這樣的想法：強(qiáng)酸一定是完全電離的嗎？弱酸也有相對強(qiáng)弱之分，強(qiáng)酸相比也有相對強(qiáng)弱之分嗎？

五、教學(xué)啟示

（一）教師對文本的理解有多深，學(xué)生的思考就有多遠(yuǎn)

教師的作用不只是把文本內(nèi)容告訴學(xué)生，把知識(shí)嚼碎后傳遞給學(xué)生，重要的是看到文本背后的東西，有什么蘊(yùn)義，有什么邏輯，有什么外延，更重要是將自己的理解、科學(xué)家的研究方式、思考的角度都融合到教學(xué)設(shè)計(jì)之中。這里首先要提教師對文本的理解，人教版小學(xué)語文四年級下冊有一篇“自然之道”的文章，描述了人、食肉鳥與小海龜故事，蘊(yùn)育了“人法地、地法天、天法道，道法自然”的自然之道[4]。畢華林教授對化學(xué)觀有詳細(xì)的分類與闡述，何彩霞教授關(guān)于“弱電解質(zhì)電離平衡”教學(xué)設(shè)計(jì)，重視學(xué)生“化學(xué)平衡觀”和“微粒觀”的建立為目標(biāo)[5]。筆者對化學(xué)教學(xué)也曾提出自己的四個(gè)觀點(diǎn)：“結(jié)構(gòu)觀、轉(zhuǎn)化觀、平衡觀、守恒觀?！薄叭蹼娊赓|(zhì)電離平衡”的教學(xué)，如果教師的理解僅在認(rèn)識(shí)弱電解質(zhì)電離是可逆的，存在電離平衡，用“”表示電離過程，用K和α進(jìn)行平衡表征，然后分析加水、加溶質(zhì)、加熱等對電離平衡移動(dòng)的學(xué)習(xí)，這僅是知識(shí)的傳遞、結(jié)果的呈現(xiàn)罷了。教師的作用是引導(dǎo)學(xué)生怎樣去研究其存在平衡，為什么這樣表示？外界條件改變后，電離與結(jié)合速率變化導(dǎo)致電離平衡怎樣減弱影響，將其與化學(xué)平衡融通，描述溶液中電解質(zhì)的平衡狀態(tài)，看似一個(gè)新的獨(dú)立體系，實(shí)則都是用“減弱這種改變”進(jìn)行思考，打開平衡體系的表征與探討思維，并為后續(xù)其他平衡學(xué)習(xí)作好方法的積累、思維邏輯構(gòu)建。

（二）學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者與客觀世界、伙伴世界和自我世界的對話過程

對于傳授者而言，更多的是為學(xué)習(xí)者提供資源、提供機(jī)會(huì)、提供時(shí)空，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者去發(fā)現(xiàn)情境中顯性和隱性的知識(shí)，建構(gòu)自己的知識(shí)體系，形成研究問題的方法程序。對于學(xué)習(xí)者來說，客觀世界是研究的對象，包括文本、實(shí)驗(yàn)、視頻、習(xí)題、別人的解讀，學(xué)習(xí)者要通過自己閱讀、觀察、想象和理解，獲得對客觀世界的認(rèn)識(shí)，這里關(guān)于CH3COOH和HCl相關(guān)實(shí)驗(yàn)、教材文本和課堂資源都是幫助學(xué)習(xí)者認(rèn)識(shí)“弱電解質(zhì)電離平衡”的客觀世界。傳授者和共同學(xué)習(xí)者是同伴世界，學(xué)習(xí)者要借助他們之間的交流、辯解、探討，通過合作與支持求解問題，獲得同伴世界的支撐與幫助。在上述過程中，學(xué)習(xí)者對弱電解質(zhì)電離過程的認(rèn)識(shí)、弱電解質(zhì)電離平衡的表征、弱電解質(zhì)電離平衡移動(dòng)及“變化觀念與平衡思想”的形成與認(rèn)同，科學(xué)研究方式思維邏輯的形成。這就是學(xué)習(xí)者與客觀世界、伙伴世界和自我世界對話的過程[6]。

參考文獻(xiàn)：

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[5]何彩霞.以化學(xué)觀念統(tǒng)領(lǐng)具體知識(shí)的教學(xué)——以“弱電解質(zhì)的電離”為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012（6）：3-5.

[6]王云生.課堂轉(zhuǎn)型與學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)——中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)改革探索[M].上海：上海教育出版社，2016：42-43.