周俊龍 李曉亮

摘 要：根據(jù)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的內(nèi)涵，以“酸堿中和滴定曲線中的粒子濃度問題”為例，分析尋找直接證據(jù)和間接證據(jù)、構(gòu)建化學(xué)模型解決此類問題的方法。

關(guān)鍵詞：證據(jù)推理;滴定曲線;粒子濃度;解題方法

粒子濃度問題一直是高考考察的重點內(nèi)容，也是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中覺得困難的題型。此類問題要求考生能夠正確的判斷溶液中的微粒，并能準(zhǔn)確的判斷微粒之間的等式關(guān)系和大小關(guān)系，即教師教學(xué)過程中提及的“三大守恒和粒子濃度大小比較”，考生答題的正確率一直偏低。在實際教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對此類問題的理解不透徹，教師總是感到教不得法。有關(guān)粒子濃度大小的比較方法和三大守恒的判斷方法很多文獻都有詳細(xì)的討論[1-5]，但酸堿中和滴定過程中的粒子濃度問題鮮有提及，而此類問題的難度更大，學(xué)生做起來更是棘手，為了方便學(xué)生高效的解決此類問題，筆者選取具體實例，從分析模型、構(gòu)建模型及模型應(yīng)用兩個角度歸納了解決此類問題的方法。

一、分析基本模型[6]

課堂教學(xué)中我們強調(diào)的基本模型主要包括：一元正鹽（如CH3COONa、NH4Cl溶液）、二元正鹽（如Na2CO3溶液）、水解程度大于電離程度的酸式鹽（如NaHS溶液）、電離程度大于水解程度的酸式鹽（如NaHSO3溶液）、混合溶液（如等量的CH3COONa、CH3COOH的混合溶液且pH<7）等，這些基本模型的三個守恒和粒子濃度的大小關(guān)系學(xué)生必須要熟練掌握，在遇到此類問題時才能迎刃而解。

二、構(gòu)建模型及模型應(yīng)用

證據(jù)推理類的化學(xué)試題一般有兩個方面，一是直接證據(jù)，即化學(xué)試題中直接給出相應(yīng)的信息，學(xué)生能在信息中直接推理出基本模型;二是間接證據(jù)，即化學(xué)試題中沒有直接信息，而是學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中獲得的經(jīng)驗、形成的基本化學(xué)思維，通過推理題目的信息，從而與基本模型進行關(guān)聯(lián)，構(gòu)建模型并應(yīng)用模型來解決實際問題。一般解決“酸堿中和滴定曲線中粒子濃度問題”的思路和思維模型如下：

酸堿中和滴定的基本模型大致有以下幾類：

1.一元酸堿類型

常溫下向25mL0.1mol·L-1NaOH溶液中逐滴滴加0.2mol·L-1的HN3溶液（疊氮酸），pH的變化曲線如圖所示（溶液混合時體積的變化忽略不計）。下列說法正確的是（ ）

A.A點水電離出的c（H+）小于B點

B.在B點，離子濃度大小為c（OH—）>c（H+）>c（Na+）>c（N3—）

C.在C點，c（Na+）>c（N3—）

D.在D點，離子濃度大小為c（Na+）>c（N3—）>c（H+）>c（OH—）

[答案]A（本題討論的是一元弱酸滴定一元強堿過程中的相關(guān)問題，涉及了水的電離、離子濃度大小比較等知識）

[解析]A（√）。A點溶質(zhì)為氫氧化鈉，電離出氫氧根離子，抑制水的電離，因此氫氧根濃度越大，水的電離程度越小，B點為氫氧化鈉和NaN3的混合液，有可水解的鹽，促進水的電離，則水電離出的c（H+）：A點小于B點;

B（×）。B點溶質(zhì)為NaN3，以N3—的水解為主，則c（OH—）>c（H+），由于pH=8，混合液中的氫離子、氫氧根離子濃度較小，則正確的離子濃度大小為：c（Na+）>c（N3—）>c（OH—）>c（H+）;

C（×）。C點溶液的pH=7，溶液呈中性，此時

c（OH—）=c（H+），根據(jù)電荷守恒，所以C點c（Na+）=c（N3—）

D（×）。根據(jù)D點V（HN3）=25mL，所以得到等物質(zhì)量濃度的NaN3和HN3，溶液顯酸性，以HN3的電離為主，所以離子濃度大小應(yīng)為：c（N3—）>c（Na+）>c（H+）>c（OH—）

2.二元弱酸一元堿類型

常溫下，向10mL0.1mol/L的H2C2O4溶液中逐滴加入0.1mol/LKOH溶液，所得滴定曲線如圖所示.下列說法正確的是

A.KHC2O4溶液呈弱堿性

B.B點時：c（K+）>c（HC2O4﹣）>c（H2C2O4）>c（C2O42﹣）

C.C點時：c（K+）=c（HC2O4-）+2c（C2O42-）

D.D點時：c（H+）+c（HC2O4﹣）+c（H2C2O4）=c（OH﹣）

[答案]C

[解析]草酸和KOH反應(yīng)方程式依次為

H2C2O4+KOH=KHC2O4+H2O、KHC2O4+KOH=K2C2O4+H2O。

A（×）。根據(jù)反應(yīng)方程式可知A點溶質(zhì)為KHC2O4，根據(jù)圖象可知溶液顯酸性，故A錯;

B（×）。B點溶質(zhì)為KHC2O4且溶液顯酸性，說明HC2O4﹣電離程度大于水解程度，則c（C2O42﹣）>c（H2C2O4），故B錯;

C（√）。C點時，溶液的pH=7，說明c（H+）=c（OH-），根據(jù)電荷守恒關(guān)系可知c（K+）=c（HC2O4-）+2c（C2O42-），故C正確;

D（×）。根據(jù)反應(yīng)方程式，D點溶質(zhì)為K2C2O4，根據(jù)二元弱酸正鹽的質(zhì)子守恒關(guān)系可知：c（H+）+c（HC2O4﹣）+2c（H2C2O4）=c（OH﹣）。

3.酸式鹽與堿類型

室溫時，向100mL0.1mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液，得到的溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖所示，下列說法正確的是（ ）

A.滴定過程中，水的電離程度最大的點是b

B.a點時：c（SO42-）>c（NH4+）+c（NH3·H2O）

C.b點時：c（Na+）>c（SO42-）>c（NH4+）>c（OH-）=c（H+）

D.d點時：c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+2c（SO42-）

[答案]C

[解析]

A（×）。a點加入NaOH100mL，所以溶質(zhì)為等濃度的Na2SO4、（NH4）2SO4，只有NH4+促進水的電離，因此水的電離程度最大的是點a，故A錯;

B（×）。a點溶質(zhì)為等濃度的Na2SO4、（NH4）2SO4，根據(jù)物料守恒關(guān)系可知

c（SO42-）=c（NH4+）+c（NH3·H2O）

C（√）。b點溶液呈中性，說明c（H+）=c（OH-），且a到b的過程中NaOH與（NH4）2SO4反應(yīng)生成Na2SO4、NH3·H2O，所以溶質(zhì)的濃度關(guān)系為：Na2SO4>（NH4）2SO4>NH3·H2O，因此

c（Na+）>c（SO42-）>c（NH4+）>c（OH-）=c（H+）故C正確;

D（×）。D點溶質(zhì)為等濃度的Na2SO4、NH3·H2O，根據(jù)電荷守恒關(guān)系可知

c（Na+）+c（H+）+c（NH4+）=c（OH-）+2c（SO42-），故D錯。

通過對以上例題的分析，可以看出，上述試題中主要與設(shè)問相關(guān)的內(nèi)容包括以下幾個方面：

（一）化學(xué)反應(yīng)方程式：主要是酸堿中和反應(yīng)（酸堿元數(shù)相同、元數(shù)不同）、酸式鹽與堿的反應(yīng);

（二）化學(xué)的基本觀念：電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒、電離理論、水解理論;

（三）必備知識儲備：基本模型中的粒子濃度關(guān)系。

各個曲線標(biāo)注點的溶質(zhì)大部分是我們強調(diào)的基本模型，運用基本的模型進行證據(jù)推理，并運用已有模型的結(jié)論解決現(xiàn)有的問題。

三、總結(jié)與反思

化學(xué)模型的建立和判斷一般都是依托一定的化學(xué)反應(yīng)原理，學(xué)生在解答此類問題時思路不清晰的主要原因就是不理解化學(xué)反應(yīng)原理、不懂得化學(xué)知識的根源，從而導(dǎo)致了無法判斷基本模型，也就無法運用模型來分析題目。因此，教師在教學(xué)的過程中一定要夯實基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型。實際上以上題目考查的粒子濃度關(guān)系主要是學(xué)生能否根據(jù)題目的信息，進行間接證據(jù)的推理，建構(gòu)模型。只要學(xué)生的基礎(chǔ)足夠牢固，在遇到此類問題時，才能迅速地判斷出選項中出現(xiàn)的關(guān)系式具體考查的是哪種基本模型，才能快速而準(zhǔn)確的解答;才能有效地提升學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻

[1]崔麗紅.電解質(zhì)溶液中離子濃度大小的比較[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，1999（7）：47-49

[2]劉爽.電解質(zhì)溶液中離子濃度大小與“三大守恒”的解析[J].中國校外教育，2018（01）：116

[3]王士軍.離子濃度大小比較題型類解析[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（1）：50

[4]林詩成.例析離子濃度大小[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（6）：58-59

[5]梁敏.溶液中離子濃度大小K較和三大守恒規(guī)律解題技巧初探[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（5）：72-73

[5]陳珠.溶液中粒子濃度大小比較的解題模型[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（8）：61-63