高三化学复习中对酸碱中和反应理解的误区及防治对策

蒋腊梅（中华中学　江苏南京　210019）

高三化学复习中对酸碱中和反应理解的误区及防治对策

蒋腊梅
（中华中学江苏南京210019）

摘要：文章以学生的易错问题作为教学资源，探讨高三化学复习中怎样解决学生对酸碱中和反应理解的误区。

关键词：中和反应；强弱电解质；水解平衡

中图分类号：

文章编号：1008-0546（2015）04-0080-03G632．41

文献标识码：B

中和反应学生初三化学学习中就很熟悉。但是，在学习了弱电解质的电离平衡、pH和盐的水解平衡后，由于对弱电解质的电离平衡、水解平衡、pH含义等理解不透彻，思考问题常常出现思维的盲点，导致分析具体酸碱反应时错误频出。另外，试题中对酸碱反应情况的考察角度也不断发生了变化，解决问题的思维层次要求进一步提高，以致使该部分内容成为学生高三化学复习的一个分化点。常见的错误有以下三种情况。

一、对酸碱完全中和的判断出错

例1：等体积pH＝2的CH3COOH溶液和0．01mol／L 的CH3COOH溶液，分别与0．01mol／L的NaOH溶液反应时，需要NaOH溶液的体积的大小关系？

很多同学错误认为两种酸的浓度是一样的，与碱反应情况完全相同，所以要完全中和消耗的NaOH溶液的体积也一样多。

错因：对于弱电解质电离产生的离子浓度和弱电解质本身的浓度辨析不清，错误认为pH＝2的CH3COOH溶液和0．01mol／L的CH3COOH溶液没有差别。

例2：室温下，将pH＝9的NaOH溶液与pH＝4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH＝7，则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为_______。

考虑该中和反应时，学生考虑到硫酸是二元酸，将pH＝4的H2SO4溶液的氢离子浓度扩大两倍来处理，得出20：1的错误结果。

错因：没有真正理解pH的含义。由pH得出的已经是溶液氢离子浓度，与原来是几元酸已经无关。对于H2SO4这样的强酸，这个浓度已是酸全部电离出来的氢离子，不能再乘以二。

二、中和反应后溶液中水解的离子辨析不清

例3：已知：常温下，A酸的溶液pH＝a，B碱的溶液pH＝b。若A的化学式为HR，B的化学式为MOH，且a＋b＝14，两者等体积混合后溶液显碱性。则混合溶液中必定有一种离子能发生水解，该水解反应的离子方程式为______。

错误认为既然酸碱中和后溶液呈碱性，则生成的盐是强碱弱酸盐，发生水解的是酸根离子。

错因：将酸碱中和知识与盐类水解平衡知识发生混淆。中和反应后所得溶液的酸碱性要分两种情况来讨论，即酸碱完全中和和没有完全中和。酸碱完全反应时，反应后溶液的酸碱性由所生成的盐的性质决定，溶液可能为酸性、中性或碱性。不完全中和时，不特别强调，一般酸过量显酸性，碱过量显碱性，当然，具体问题还要具体分析。上题中，换算后发现，混合前酸中的氢离子浓度和碱中的氢氧根离子浓度相等，若是强酸和强碱，则反应后是中性；若酸是弱的，碱是强的，中和后应该是酸过量很多，溶液是酸性的；现在反应后显碱性，说明是酸是强的，碱是弱的，由于反应后剩余大量的碱而是溶液呈碱性。所以，此时发生水解的是盐中的金属离子。

三、中和后溶液中离子浓度大小不会比较

例4：已知某温度下CH3COOH的电离常数K＝1．6×10－5。该温度下向20 mL 0．01 mol／L CH3COOH溶液中逐滴加入0．01 mol／L KOH溶液，其pH变化曲线如图所示（忽略温度变化）。

b点溶液中离子浓度大小顺序可能为_______。

大部分学生知道，b点时溶液中c（H＋）＞c（OH－），

从而得出溶液中离子浓度大小为：c（CH3COO－）＞c（K＋）＞c（H＋）＞c（OH－）。

错因：根源还出在对0．01 mol／L KOH溶液逐滴加入20 mL 0．01 mol／L CH3COOH溶液中中和反应的认识上。b点时，由于滴加KOH溶液的体积未知，因此，溶液中的c（K＋）与c（H＋）相对大小不定，所以b点有3种可能情况：

c（CH3COO－）＞c（H＋）＞c（K＋）＞c（OH－）；

c（CH3COO－）＞c（H＋）＝c（K＋）＞c（OH－）；

c（CH3COO－）＞c（K＋）＞c（H＋）＞c（OH－）。

例5：常温下，用0．100 0 mol／L NaOH溶液分别滴定20．00 mL 0．100 0 mol／L盐酸和20．00 mL 0．100 0 mol／L醋酸溶液，得到2条滴定曲线，如图所示。

若以HA表示酸，下列说法正确的是（）

A．滴定盐酸的曲线是图2

B．达到B、D状态时，两溶液中离子浓度均为c（Na＋）＝c（A－）

C．达到B、E状态时，反应消耗的n（CH3COOH）＞n（HCl）

D．当0 mL＜V（NaOH）＜20．00 mL时，对应混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序均为c（A－）＞c（Na＋）＞c（H＋）＞c（OH－）

解析：选B。0．100 0 mol／L的醋酸的pH＞1，故图2是滴定醋酸的曲线，A错；在B、D状态时，pH＝7，c（H＋）＝c（OH－），根据电荷守恒，c（Na＋）＝c（A－），B正确；B点和E点滴入的NaOH都是a ml，此时盐酸恰好pH＝7，说明完全反应，由于CH3COOH完全反应时所需NaOH溶液与盐酸一样多，故NaOH和CH3COOH恰好完全反应，此时消耗的n（HCl）＝n（CH3COOH），C项错；当V（NaOH）接近20．00 mL时，CH3COOH几乎完全反应，溶液可能显碱性，c（OH－）＞c（H＋），故D项错。

仔细研究会发现，貌似不一样的错误，但是根源都出在对弱电解质的电离平衡、pH的含义和盐类水解平衡的理解不透彻上，以致在解决问题时思维发生混乱。从以下几个方面入手：

首先，理清离子浓度与溶质本身的浓度间的关系是关键。对于弱电解质来说，弱电解质本身的浓度和由它产生的离子浓度间差异很大，复习时一定要让学生理解这一点。由于教材中该知识点是通过对概念的定性描述来说明两者间的关系的，往往不易认识到位。可以给学生一个大致的量化的概念，让他们按照一般弱电解质的电离为百分之一来考虑。这样，大致可以知道弱电解质电离出的离子浓度仅是弱电解质本身浓度的百分之一。具体来说，如pH＝2的溶液中，氢离子浓度是10－2mol／L，但这仅仅是百分之一的CH3COOH电离产生的，还有百分之九十九的分子没有电离，所以的CH3COOH浓度比氢离子浓度大很多，即c（CH3COOH）＞＞10－2mol／L。该溶液与碱发生反应时的情况与等体积的0．01mol／L的CH3COOH溶液与碱反应时消耗的碱的体积是不一样的。

其次，理性分析酸碱反应的本质。我们知道，酸和碱反应的本质是酸电离的氢离子和碱电离的氢氧根离子反应：H＋＋OH－=H2O。对于酸碱反应本质的理解，强酸和强碱反应的情况很容易判断。但是，一旦其中有一种是弱电解质的情况，经常出现错误。如CH3COOH和NaOH溶液的反应，消耗NaOH的能力不是由开始时CH3COOH溶液中的氢离子浓度决定的，因为随着反应的进行，原来没有电离的CH3COOH分子又会电离提供氢离子和碱反应，溶液能中和的NaOH的量与溶液中总共n（CH3COOH）相关。自然，等体积的pH＝2的CH3COOH溶液和0．01mol／L的CH3COOH溶液中含有的n（CH3COOH）不一样，完全中和需要的n（NaOH）不同，前者比后者要大很多。反之，若加入等体积的0．01mol／L NaOH溶液，则pH＝2 的CH3COOH溶液中的酸会过量很多，反应不完全，反应后是醋酸钠和大量醋酸的混合溶液，显酸性；而与0．01mol／LCH3COOH刚好完全反应，反应后仅是醋酸钠溶液，由于醋酸根离子水解使溶液显碱性。

再者，合理归纳、总结，提升问题解决的本质。可将相关典型问题进行归纳、辨析，然后对比提升，由具体到抽象，掌握反应的一般规律，从而彻底学会解决该部分问题的思路和方法。

典型问题一：室温时，将浓度和体积分别为c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合，下列关于该混合溶液的叙述错误的是（）

A．若pH＞7，则一定是c1V1＝c2V2

B．在任何情况下都是c（Na＋）＋c（H＋）＝c（CH3COO－）＋c（OH－）

C．当pH＝7时，若V1＝V2，则一定是c2＞c1

D．若V1＝V2，c2＝c1，则c（CH3COO－）＋c（CH3COOH）

＝c（Na＋）

解答本题应注意以下两点：

（1）首先要判断发生反应后溶液的成分；

（2）两种物质的相对量不同决定了反应后溶液的pH。

解析：选A。c1V1＝c2V2时，NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好完全反应，生成的CH3COONa为强碱弱酸盐，水解呈碱性，c1V1＞c2V2时，NaOH溶液过量也使溶液呈碱性，A项错误；无论二者恰好完全反应还是其中一种物质过量，溶液中只有Na＋、H＋、CH3COO－、OH－四种离子，由电荷守恒可知c（Na＋）＋c（H＋）＝c（CH3COO－）＋c（OH－），B项正确；NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好完全反应时溶液呈碱性，只有CH3COOH溶液稍过量，中和后溶液pH＝7，若V1＝V2，则一定是c2＞c1，C项正确；若V1＝V2，c2＝c1，则二者恰好完全反应，由物料守恒可知c（CH3COO－）＋c（CH3COOH）＝c（Na＋），D项正确。

典型问题二：pH＝2的CH3COOH溶液，体积为VamL，加入pH＝12的NaOH溶液VbmL，若完全反应，Va和Vb关系是什么？完全反应后溶液的pH__ 7（填＞、＜、＝）。若Va＝Vb，分析反应的情况。

变式训练：0．01mol／LHCl溶液和0．01mol／L NH3· H2O溶液反应呢？

pH＝2的HCl溶液和pH＝12的NH3·H2O溶液反应呢？

最后，要将同类知识的相关问题融会贯通，优化思维品质。与该部分理论知识紧密相关的还有金属与酸的反应问题，考察的也是对若电解质电力平衡的理解。如：

（1）将等质量的Zn粉分别投入：a：10 mL 0．1 mol·L－1HCl和b：10 mL 0．1 mol·L－1醋酸中。（填“＞”、“＝”或“＜”）

①若Zn不足量，则反应速率a___ b，

②若Zn过量，产生H2的量a__ b。

（2）将等质量的Zn粉分别投入pH＝1，体积均为10 mL的a：盐酸；b：醋酸中。

①若Zn不足量，则起始反应速率a___ b，

②若Zn过量，产生H2的量a___ b。

解析：（1）①因为盐酸是强酸，而醋酸是弱酸，盐酸中的c（H＋）远远大于醋酸的c（H＋），故盐酸反应速率较大；②虽然一强一弱，但最终电离出的n（H＋）相同，当锌足量时，产生的H2的量相同；（2）pH相同意味着c（H＋）相同，故起始反应速率相同；盐酸和醋酸，由于一强一弱，醋酸的浓度要远远大于盐酸的浓度，在相同体积的情况下，醋酸的物质的量远远大于盐酸，故产生H2的量醋酸大于盐酸。解决问题的关键还在于对弱电解质的电离平衡的认识要深刻、准确。

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．04．030