“一题复习法”突破电解质溶液离子浓度比较类问题
2020-11-17广东周曼文谢正平
广东 周曼文 谢正平
近年来，高考化学选择题难题多以图形图表形式呈现，如2019年全国卷Ⅰ中的11题，2017年全国卷Ⅰ中的13题，2017年全国卷Ⅱ中的12题考查知识点均是“酸碱中和滴定曲线”。该类题数形结合，情景陌生，立意独特，既是全卷的一大亮点，又是历年高考高频考查的难点。考生得分率普遍较低的原因是在传统的高三复习备考中，认知仅停留在对知识点的梳理和罗列，依赖重复而机械的习题训练提升解题能力。题海战术虽能提升学生解题的熟练程度，但这种基于知识记忆的浅层复习会造成知识的碎片化、理解的肤浅化、思路的单一化。基于此背景，从学生自身出发，笔者从酸碱滴定曲线出发，让学生在绘制曲线的过程中自觉将弱电解质的电离、混合溶液中离子浓度大小的比较、酸碱中和滴定及盐类水解等知识进行整合，串联形成知识结构网。帮助学生形成认知模型，提升学生的高阶思维，培养学生的深度学习能力。教学设计如下，仅供参考：
一、教学设计及过程
活动一——真题重现
【2019·全国卷Ⅰ·11】NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸H2A的Ka1=1.1×10-3，Ka2=3.9×10-6)溶液，混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示，其中b点为反应终点。下列叙述错误的是
( )
A.混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关
B.Na+与A2-的导电能力之和大于HA-的
C.b点的混合溶液pH=7
D.c点的混合溶液中，c(Na+)>c(K+)>c(OH-)
【答案】C
【分析】设计意图：构建电解质溶液离子浓度大小比较的认知属性及层级关系：
表1 电解质溶液离子浓度大小比较的认知属性
搭建学生解题的思维模型：
a点b点c点溶液中的微粒K+、HA-K+、Na+、A2-K+、Na+、A2-、OH-溶液中微粒的微观行为a点→b点过程发生:HA-+OH- A2-+H2O; HA-、A2-微弱水解,水解能力HA-
活动二：夯实基础——滴定曲线
A.0.1 mol·L-1CH3COOH溶液(pH约为3)中，离子浓度大小顺序________________。
B.同浓度CH3COOH和CH3COONa混合溶液(pH约为5)中，离子浓度大小顺序________________。
C.0.05 mol·L-1CH3COONa(pH约为9)溶液中，离子浓度大小顺序________________。
参考上述3种溶液pH(分别标记：A.B.C)，绘制常温下0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定10 mL 0.1 mol·L-1CH3COOH溶液滴定曲线。
完成下列任务
1.将A.B.C点的离子浓度顺序填在该点的附近
2.在曲线上标出以下离子浓度顺序可能出现的位置(分别标记：D.E.F)
D.c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)
E.c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
F.c(Na+)>c(CH3COO-)=c(OH-)>c(H+)
【设计意图】从已有的、熟悉的知识经验出发，体验酸碱中和滴定的过程，建立了数据与曲线的动态结合，进一步提炼、深化水溶液中离子浓度变化规律后，为后续的曲线变化埋下伏笔。
活动三：拓展一——分布曲线
25℃时，若Ka(CH3COOH)=10-5，在含CH3COOH和CH3COO-的溶液中，二者各自所占的物质的量分数：
绘制：0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定10 mL 0.1 mol·L-1CH3COOH溶液过程中，随溶液pH变化的δ(CH3COOH)、δ(CH3COO-)曲线图
完成下列任务：
(1)在δ-pH曲线图中标出pH=5的点，在pH-V(NaOH)图中，找到pH=5和pH≈5的点，分析它们的位置关系。
(2)判断正误：在pH<3的溶液中，是否存在δ(CH3COOH)=1.0，δ(CH3COO-)=0。
(3)pH从3升至9的过程中，发生的化学反应是____________________________________________。
(4)在pH>9的溶液中，c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)仍然成立？
【设计意图】借助中和滴定曲线的绘制与分布分数曲线的对比，学生在“制作”→讨论→再“制作”→再讨论的过程中，加深了对知识的理解和运用。变现成图像分析为自己“制作”图像，改变了问题呈现的方式，要求学生将陌生的情境转化成熟悉的问题，锻炼了学生分析问题，解决问题的能力。课堂上讨论的问题都是直接由课堂生成的，具有极高的真实性和针对性，学生的课堂积极性和参与性都得到提高。
活动四：拓展二——对数曲线
完成下列任务：
讨论为什么pH=9时才叫完全反应？
【设计意图】激发热情，再次体验，强化认知，增加信心，收获成功的喜悦。
活动五：拓展三——导电能力图
绘制：假设溶液的导电能力与离子浓度成正比(忽略其他因素的影响)，绘制0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定10 mL 0.1 mol·L-1CH3COOH溶液过程中，导电能力随溶液pH变化的图。
完成下列任务：
(1)对比2019·全国卷Ⅰ·11导电能力-V(NaOH)图，能说溶液的导电能力只与离子浓度有关吗？说说高考题图中c点导电能力趋势上翘的可能原因？
(2)模拟2019·全国卷Ⅰ·11C、D选项，你能说出哪些点的pH和离子浓度顺序？模拟2019·全国卷Ⅰ·11，即兴命制一道“离子浓度大小比较”选择题？
【设计意图】对接高考，揭露高考真题命制的神秘面纱，无形中让学生经历了从“做题”到“命题”全过程，学生收获信心的同时成就感爆棚。
二、课后体验及巩固
【练习1】室温下，向100 mL某浓度的二元弱酸H2A溶液中加入0.1 mol·L-1NaOH溶液，溶液的pH随V(NaOH)的变化曲线如图所示。下列有关说法错误的是
( )
A.起始时c(H2A)=0.1 mol·L-1
B.b点时：c(H2A)>c(A2-)
D.c→d段，溶液中A2-的水解程度逐渐减弱
【答案】B
【解析】
a点b点c点溶液中的主要微粒H2ANa+、HA-Na+、A2-溶液中微粒的微观行为a点→b点过程发生:H2A+OH- HA-+H2O;b点→c点过程发生:HA-+OH- A2-+H2O;b点HA-既微弱水解,也微弱电离,电离大于水解;c点以后:OH-能抑制A2-水解。C、D选项正确结合规律判断微粒的数量关系b点H2A溶液与氢氧化钠溶液恰好完全反应生成NaHA,根据n(H2A)=n(NaOH);推知c(H2A)=0.1mol·L-1。故A选项错误b点H2A溶液与氢氧化钠溶液恰好完全反应生成NaHA,溶液pH=5,呈酸性,说明HA-既微弱水解,也微弱电离,电离大于水解;c(A2-)>c(H2A)。故B选项错误
( )
A.pH=1.2时，c(H2A)=c(HA-)
B.lg[Ka2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7时，c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2时，c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
【答案】D
【练习3】(2017·全国卷Ⅰ·13)常温下将NaOH溶液添加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是
( )
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时，c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
【答案】D
【解析】思维导图呈现考生答题思维过程
高三一轮复习课的目的是夯实学生基础，培养思维能力，形成分析和解决问题的能力，最后形成学科核心素养。这节课通过新情境的创设，改变问题的呈现方式，激发了学生的学习热情，让学生全身心投入课堂，展示自己的“制作”成果，获得了强烈的成就感和自信心。这种从学生自身出发的教学设计，不仅解决了教学中重点难点内容，达到事半功倍的效果，而且由此所带来的学习热情和思维的深广度也得到了加强，提升了学科核心素养。
如何使高三一轮复习的课堂鲜活、灵动、富有个性，实现“知识、生活和生命的深刻共鸣”，既让学生碎片知识结构化，又丰富学生的认知视角，还学会用知识解释自然现象和解决遇到的问题，使得学有所长，学有所用，达到融会贯通的复习效果，是一轮复习课非常值得研究的问题。笔者建议立足于具体的学情、考情，合理整合教材或历年高考题，选择一些切入点小、角度新、针对性强的“微型考点”为复习专题(可以是一种物质、一个化学反应、一幅工业流程图或是一道错题等)，再“以真实情境为素材，以实际问题来驱动课堂”的原则来构建一轮复习课堂。如复习“水解反应”，以Fe(OH)3胶体制备实验为中心(如图)能包涵或承载多种知识与能力，在发散中提炼、升华化学知识规律的本质，能实现学生能力与素养的提升。
“Fe(OH)3胶体制备”承载水解反应的规律
