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关于稀释对弱电解质的电离平衡影响的诠释

2014-02-20师桂芳

中学课程辅导·教学研究 2014年1期
关键词:化学平衡

摘要:弱电解质的电离平衡是高中化学基本理论的重点内容,也是高考的重要考点。关于弱电解质的电离平衡的移动,中学教材一带而过。稀释对弱电解质的电离平衡影响更是其中的难点,很多教师讲得轻描淡写模棱两可,学生学得一头雾水模糊不清。针对这一现象,笔者对这部分内容加以诠释,并结合自主探究的实际课堂教学,使学生所学知识更加系统化、综合化。同时也能激发学生的学习兴趣,开启学生的学习动力,让学生有所思考、有所探索,从而促进学生开动脑筋,用智慧融合知识体系,获得自主探究学习和深度学习的效果,为学生终身发展奠定坚实的基础。

关键词:电离平衡;化学平衡;弱电解质;平衡移动原理

中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2014)01-0116

电离平衡属于化学平衡中的一种,化学平衡所具有的特征电离平衡同样也具有,即逆、动、等、定、变,逆——弱电解质的电离是可逆的;动——与化学平衡一样,电离平衡也是动态平衡,即分子电离成离子的速率(离子化速率)、离子结合成分子的速率(分子化速率)均不为零;等——达到平衡时,离子化速率与分子化速率相等;定——各微粒(如离子、分子)的浓度不再发生变化;变——电离平衡是在一定的条件下(如浓度、温度)建立的,如果条件改变时,弱电解质的电离平衡也会发生移动。化学平衡移动原理同样也适用于电离平衡。其中加水稀释是改变浓度的一种方式,稀释对弱电解质的电离平衡的影响,既是电离平衡的重点,也是难点,更是各级各类考试的重要知识点。而教材中没有详细的解释,使学生对稀释弱电解质溶液电离平衡的移动只限于记结论,而对于其实质模糊不清。甚至有些教师也摸棱两可,只强调移动的方向,而忽视了其内在原理,从而使学生的学习不深刻,制约了学生分析能力和探究精神的培养,也不利于学生主动学习和创新思维的形成。针对这一现象,笔者让学生分组讨论探究,力争从不同角度分析,通过反复讨论、交流、总结,达成共识。在此,笔者把对这部分内容的诠释与各位同仁分享。

一、从溶液体积变化解释

加水稀释,溶液体积增大,离子互相碰撞而结合成分子(分子化)的机会减少,导致分子化速率减小,小于离子化速率,电离平衡向离子化的方向移动,即向电离的方向移动,从而得出结论:在其他条件不变的情况下,稀释促进弱电解质的电离。

二、从浓度变化解释

以醋酸的电离为例:CH3COOH CH3COO- +H+,加水稀释,c(CH3COOH)、c(CH3COO-)、c(H+)都减小; c(CH3COOH ) 减少,离子化速率减小;c(CH3COO-)、c(H+)减小,分子化速率减少。但离子化速率只受CH3COOH一种微粒浓度影响,而分子化速率受CH3COO-、H+两种微粒浓度的影响,导致分子化速率减的程度更大,使分子化速率小于离子化速率,电离平衡向电离的方向移动。从而得出结论:在其他条件不变的情况下,稀释促进弱电解质的电离。

三、从平衡移动原理解释

平衡移动原理指在其他条件不变的情况下,改变影响平衡的其中一个条件,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。加水稀释弱电解质溶液,使溶液中的单位体积内的粒子数减少,按照平衡移动原理电离平衡就向粒子数增多的方向移动,而电离方向就是粒子数增多的方向。所以,在其他条件不变的情况下,稀释促进弱电解质的电离。

四、用类比法解释

合成氨反应:N2+3H2 2NH3,当该反应在一定条件下达到化学平衡时,减小压强,增大容器的体积,根据平衡移动原理,该化学平衡向气体体积增大的方向移动,即向气体分子数增大的方向移动。以醋酸为例:CH3COOH CH3COO-+H+,加水稀释,增大了溶液的体积,平衡也应该向粒子数增大的方向移动,即向电离方向移动。所以,在其他条件不变的情况下,加水稀释,促进弱电离质的电离。

五、从水合离子的角度解释

我们知道电解质在水溶液中电离生成的阴、阳离子在水溶液中都是以水合离子形式存在,在学习中,为了简便,我们通常仍用普通离子代替水合离子。所以醋酸的电离方程式可以写作CH3COOH+H2O CH3COO-+H3O+,此时可以暂时把H2O看作化学平衡中一种普通的反应物,加水稀释,相当于增大反应物的量,平衡向正反应方向移动,即向电离的方向移动,从而得出结论:在其他条件不变的情况下,加水稀释,促进弱电解质的电离。

六、从质量作用定律解释

以醋酸电离为例:CH3COOH CH3COO-+H+,在一定温度下达到电离平衡,根据质量作用定律,v(离子化)=k1c(CH3COOH),v(分子化)=K2c(CH3COO-)c(H+),且v(离子化) = v(分子化)[v(离子化) ——离子化速率,v(分子化)——分子化速率]。现加水稀释使醋酸溶液体积变为原来的二倍,瞬间CH3COOH、CH3COO-、H+的浓度均变为原来的一半,则V′(离子化)=1/2K1c(CH3COOH),V′(分子化)=1/4k2c(CH3COO-)c(H+),V′(离子化)=2V′(分子化),即v′(离子化)>v′(分子化),电离平衡就向电离的方向移动。所以,在其他条件不变的情况下,加水稀释,促进弱电解质的电离。

七、从电离常数解释

一定温度下,CH3COOH CH3COO-+H+达到电离平衡时,电离常数K=■是一个定值。加水稀释一倍,Qc=■=1/2■=1/2K温度不变,电离常数不变,此时Qc

八、从水分子的作用力变化解释

电解质在水溶液中的电离,从根本上来解释,可以形象的看做是水分子作用于溶解在水中的电解质,加水稀释弱电解质溶液,水越多,作用力越大,越有利于弱电解质的电离。所以,在其他条件不变的情况下,加水稀释,促进弱电解质的电离。

综上所述,只要我们认真探究、钻研教材,可以从不同角度多种方位去解释加水稀释对弱电离质电离平衡的影响。这样一来,既加强了学生对知识理解的深刻性,又夯实了知识的综合性,同时也培养了学生的探究精神和创新意识。其实,作为教师,我们就得深钻教材,透过教材的表面挖掘其实质和精髓,这才能从照本宣科式的教学方法中脱离出来,成为一名深受学生欢迎的能力型乃至艺术型的大师。

作者简介:师桂芳,1989年7月毕业于内蒙古师范大学,中学高级化学教师。包头市名师,包头市高中化学学科带头人,包头市优秀教师,包头市骨干教师,全国奥林匹克高中化学竞赛优秀教练员,包头一中化学竞赛主教练,包头一中化学教研组组长。

(作者单位:内蒙古包头市第一中学 014040)

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