化学家园

学习化学过程中常会出现一种现象多种解释的问题，要确信哪种解释比较合理，可采用逻辑推理方法，也可用实验验证的方法，但都少不了相关的基本知识。将此类问题编辑在一起成为专题，不仅有利于巩固和深化相关的知识，还有利于训练学生思维的敏捷性、严密性、整体性和创造性，培养学生“能将实际问题(或题设的情景)分解，找出应答的关键，能选择和调用自己贮存的知识块，将它们加以分解、迁移、转换(联想、类比、模仿、改造)、重组，使问题得到解决；并能用文字(或语言、图表)来表达自己答案的应用能力[1]。”

[例4]新教材^[7]第二册“五、在有Mg(OH)2(s)存在的饱和溶液中，存在着如下平衡:

Mg(OH)₂(s)<=>Mg²⁺ + 2OH^-，向该饱和溶液中分别加入固体CH3COONa、NH4Cl时，固体Mg(OH)2的质量有什么变化?说明原因。”

[相关知识]在中学化学教材的电解质溶液知识中学习了2个重要的平衡即电离平衡和水解平衡，是化学反应平衡知识的应用和延伸。化学平衡影响因素在电解质溶液中表现得更加细致、丰富，如温度、外加的酸、碱、盐等都有可能影响平衡。有些离子在水溶液中本身就有2种平衡并存的现象，只不过是哪一种平衡占主导而已，并且外界因素也可使主次平衡发生变化。在某平衡体系中加入弱酸根或弱碱的阳离子时，既要考虑加入离子的水解对另一平衡的影响，又要兼顾加入离子的本身对另一平衡的直接影响。

[分析]向该饱和溶液中加入固体CH3COONa的影响，易得出因为CH3COO^-水解产生了OH^-，使Mg(OH)₂(s)<=>Mg²⁺ + 2OH^-的电离平衡向逆方向移动，所以固体Mg(OH)2的质量增加。

这一结论值得商讨，饱和Mg(OH)2溶液中的c(OH^-)约为10^-4mol/L，而饱和CH3COONa溶液中的c(OH^-)<10^-4mol/L，很难使平衡向生成Mg(OH)2的方向移动，所以仅仅从这一角度分析较难得出这一结论。

在分析解释加入固体NH4Cl使固体Mg(OH)2的质量减少的原因时，由于对NH⁺₄水解性质的惯性思维，完全套用了加入固体CH3COONa的影响来解释，刚好进入本题设好的圈套中。除了NH⁺₄水解产生的H⁺对OH^-有影响，NH⁺₄对OH^-也有直接的影响，且后者的直接影响要大得多。

加入CH3COONH4固体也能使固体Mg(OH)2的质量减少，而CH3COONH4溶液接近中性，更加说明了NH⁺₄对OH^-的直接的影响。更直接的看法是:Mg(OH)2是中强碱，碱性强于NH3·H2O，所以发生了“强”碱替换弱碱的反应[8]。

[解答]向该饱和溶液中加入固体CH3COONa，固体Mg(OH)2的质量几乎不影响，由于发生CH₃COO^-+H₂O<=>CH₃COOH+OH^-，产生的OH^-浓度不够大，难以使Mg(OH)2的电离平衡向逆方向移动。向该饱和溶液中加入固体NH4Cl，固体Mg(OH)2的质量减少，由于NH⁺₄与Mg(OH)2的电离出的OH^-结合生成NH₃·H₂O，使Mg(OH)2的电离平衡向正方向移动。

[例5]已知25℃时0.1mol/L醋酸溶液的pH约为3。向其中加入少量醋酸钠晶体，待晶体溶解后发现溶液的pH增大。

对于上述现象有2种不同的解释:甲同学认为醋酸钠水解呈碱性，增大了c(OH^-)，因而溶液的pH增大；乙同学认为醋酸钠溶于水，电离出大量醋酸根离子，抑制了醋酸的电离，使c(H⁺)减少，因此溶液pH增大。(已知:25℃时，0.1mol/L氨水的电离度为1.3%，0.1mol/L醋酸的电离度为1.3%)你认为上述2种解释(“甲”或“乙”)正确。

为了验证上述哪种解释正确，继续做如下实验:向0.1mol/L的醋酸溶液中加入少量下列物质(填写编号)，然后测定溶液的pH。

A.固体CH3COOK

B.固体CH3COONH4

C.气体NH3

D.固体NaHCO3

[分析]本题同样也是要考虑CH₃COO^-水解产生的OH^-对醋酸电离平衡的影响和CH₃COO^-直接对醋酸电离平衡的影响谁占主导。

[解答]乙、B

例6]关于“电解氯化铜溶液时的pH变化”问题，化学界有2种不同的观点。

观点一，“理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的pH升高；观点二，“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时的pH的变化如图。

请回答下列问题:

(1)离子方程式表示电解前氯化铜溶液的pH处于A点的原因:_________________。

(2)“理论派”所持观点的理论依据是: _________________；

(3)你支持哪种观点: _________________ (理论派、实验派)。其理由是。

[相关知识]电解知识是氧化还原知识和原电池知识的延伸和深入。电解后所得产物，有些能溶解于电解质溶液中，有些能继续与电解质溶液中的某些微粒发生作用，有可能造成了实验与理论的区别。

[分析]此题涉及了水解平衡、电解反应和溶解平衡，同时也说明了理论与实验的区别。首先第一问分析了CuCl2溶液呈酸性的原因，从而为理论派解释电解后溶液pH升高打下基础，第二问则是进一步巩固理论派的观点，由于电解使c(Cu²⁺)浓度减少，致使水解平衡向逆方向移动，c(H⁺)浓度降低，pH升高。学生回答第三问时大部分选了“实验派”，但是回答理由时，很多学生做出了滑稽的、认为理所当然的解答，如“实验是检验真理的唯一标准”等。

[解答]

(1)Cu²⁺+2H₂O=Cu(OH)₂+2H⁺

(2)随着电解的进行，c(Cu²⁺)减少，水解平衡向逆方向移动，c(H⁺)下降，pH增大。

(3)实验派，电解时阳极产生的Cl₂溶解生成HCl和HClO，使溶液c(H⁺)增大，pH减小。

[例7]分别将等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得到的溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。甲同学提出这可能是Cu²⁺浓度差异引起的，乙同学则提出溶液呈“绿色”是Cu²⁺与NO₂混合的结果。你同意哪一种看法?(填“甲”或“乙”)，原因是；请你设计一个实验证明你的看法(简述实验方案和实验现象)。

[解答]乙、因为铜片质量相同，溶液体积相同，生成的Cu²⁺浓度相同；加热绿色溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色。

参考文献

[1]韩家勋主编.高考能力测试与试题设计.北京:北京教育出版社，2001:12-13

[2]童沈阳，金霞.化学通报，1988，(8):52-55

[3]姜淦萍.创造性化学实验.上海:科学普及出版社，2001:221-223

[4]杨承印，王立刚.化学教育，1997，(2):31-32

[5]米庆树.化学教育，1999，(7-8):72-73

[6]蒋重凯.化学教学，1999，(8):41-42

[7]、[9]人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学化学.第2册，北京:人民教育出版社，2000:79，175

[8]严宣申.化学实验的启示与科学思维的训练.北京:北京大学出版社，1993:42-43

[10]曾昭琼主编.有机化学.北京:高等教育出版社，1997:362-36