“抗冰雪”中的食盐水解

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  2008年岁首,一场50年未遇的暴风雪袭击了近半个中国,几十厘米厚的积雪,一下子把温度拉到零下十几度,整个南中国冰封雪盖,一片素色。
  为防止雪水结冰,地方政府把大量食盐洒在路面上。不同浓度的食盐水从-1℃~-20℃才结冰,这是一个化学常识。可是在随后播出的新闻里,科技部的专家反复提醒受灾地区要防止次生灾害时,谈到大量使用食盐可能发生水质碱化,这一问题让学生糊涂了。刚开学,就有很多学生急不可待地来问我:“老师,使用食盐怎么会使水质碱化呢?”
  不错,在高中生现有的认知里,食盐是不能水解的,因而也就不能使水溶液显碱性,那可是强酸强碱盐。课本告诉我们,强酸强碱盐是不水解的啊,能水解的只有弱酸强碱盐、强酸弱碱盐以及弱酸弱碱盐三种。这样超过学生知识疆界的问题该怎样回答?不回答,怎么保护学生的求知欲和积极性?新课程理念不是从情感、态度、价值观三维角度努力启迪学生、培养学生吗?应该把生活中的化学,尤其是学生需要的化学引进课堂。
  反复思考后我发现,若以这一问题驱动学生学习,不仅可以深化盐类水解的教学,还可以进行化学平衡知识的内化;不仅可以解决学生提出的问题,还可以培养学生继续探究化学的积极性,一举多得。
  有了这样的主意,与学生共同展开的探究就有了目标。我结合学生的关注焦点和已有的知识基础,预设了这样一些问题:
  弱酸强碱盐水解后为什么溶液呈碱性?弱酸强碱盐水解的化学方程、离子方程式该怎么写?为什么这是一个动态平衡?要使这样的化学平衡移动,需要哪些外因发生改变?一旦相应的外因变化了,会产生哪些结果?NaCl溶液中有哪些离子存在?它们之间会发生哪些可能的碰撞?当条件改变使这些可能的碰撞变成现实时,会产生什么结果?
  这些问题犹如石头抛进水池,一时间激起了好多反响,大家的积极性和探索热情空前高涨。可能是今年春天的雪灾给人太深刻的印象,可能是我们的学生有太强烈的责任感,可能是这些问题与学生的需要结合得太密切,可能是学生能在自己的知识近区自主完成这样的探索吧。不管是哪种可能,反正我们的学生在这些问题的引导下,走上了自主探索、合作学习的道路。我高兴之余,还得准备应对相继而来的各种各样的问题,与学生开展各种各样的知识性互动。我兴奋而紧张。
  不久,我就陆续收到了学生们的探究答案。我发现,大家的理解比我平时的讲解要透彻得多。虽然其中有许多不到位的地方,可是他们思考了、探索了,而且有了自己的结论。在这样的基础上再开展师生互动,进行问题分析和理论讲解,深化盐类水解的知识就水到渠成了。
  我将其中几份答案整合如下。
  Na2CO3是一种强碱弱酸盐,它水解后溶液是呈碱性的,这是因为Na2CO3溶于水时,产生了大量的Na+和CO32-;水也有少量电离,产生微量的H+与OH-。这四种离子在水中相互碰撞,就有这样几种结合的可能:
  OH- + Na+→
  OH- + H+→
  CO32- + H+→
  CO32- + Na+→
  由于第一、二、四种可能的碰撞对于Na2CO3溶液已经没有新意,所以这里没有讨论的价值。惟独第三种碰撞具有新的意义,它产生了新的物质——HCO3-。
  由于HCO3-生成时需要一部分H+,这就破坏了水的电离平衡,使OH-相对增多,溶液就成了碱性。
  不错,这就是同学们平日所学。可是,这还没有解决问题。
  在NaCl溶液中,也有几种离子,这些离子也有几种可能的碰撞:
  OH- + Na+→
  OH- + H+→
  Cl- + H+→
  Cl- + Na+→
  其中第一、二、四种可能都没有意义,只有第三种可能发生的时候,溶液才有了新的变化。然而这种变化可能吗?HCL可是强电解质啊!如果不可能,为什么专家都说使用了食盐的路面和水质会变成碱性呢?如果有可能,我们平时吃盐,谁也没有发现碱性带来的苦味呀?显然,在学生的探索中生成了新问题:平时吃盐,为什么没有发现碱性的苦味?
  一个学生问了,一群学生问了。我高兴地看到,问题将学生驱动了。是我主动讲解还是继续让学生去探究?我选择了后者。
  我继续提问:“Cl-与H+平时的确不容易结合生成HCl气体,可是有没有条件让他们完成结合呢?”
  “有,加热呀。”学生几乎不加思索就集体回答。
  “是呀,如果将剩菜反复加热,你们再吃时,尝到过苦味没有啊?那可是咸得发苦的啊。”
  同学们面面相觑,平时可没有注意到这一点,而且,如今的孩子们也很少吃那种剩饭剩菜了。
  第二天、第三天,陆续有学生告诉我,真的,将吃剩下的白菜反复加热,再尝,有点苦味。我高兴地笑了,因为学生在课下实践了,主动探索了,这可是平时很少见到的现象。
  有了这一新的基础,我们的问题就看到了解决的曙光。但是,更新的问题又出现了。
  “老师,谁给马路上的食盐溶液加热啊?”同学们急不可耐地问。
  我没有急于回答他们,而是绕了一个圈子。我说:“一件湿衣服,我们要把它弄干,有几种办法?”
  “晒或者加热烘烤。”
  “要是没有太阳或热源呢?”
  “用风去吹。”因为这样的生活经验同学们都具备。
  “老师,你是说马路上的风吹,可以将HCl气体移走,从而破坏水解平衡?”
  “我没有这样说,这是你们自己探究出来的结果。”
  同学们可高兴了,这样的结果是他们没有想到的。
  “你们可以完成这样的水解方程吗?”我趁热打铁地问。
  “可以。”又是异口同声。
  于是,在第二天交来的报告里,我看到了这样的离子方程:
  Cl- + H+→HCl↑
  平时这样写这一方程是错误的,但是将反应发生的条件“加热、太阳晒或风吹”写上,它就解决了食盐水解成碱性的问题。
  “专家说,为了防止食盐水解产生的碱性,可以使用一些弱酸性物质来中和。用什么呀,老师?”
  “你说呢?”我依然将问题抛给学生。
  “我们看用NH4Cl、NaHSO4就可以了。”
  我很高兴,同学有了应用化学知识的能力。
  “老师,依据食盐水解成碱性的规律,NaNO3也可以水解吧?”
  “是呀。”
  “看来,挥发性强酸的强碱盐都具有这样的性质。”许多同学感叹说。
  我十分欣喜地望着这些可爱的孩子,他们的探究圆满成功了。
  这次雪灾造成的直接经济损失高达1111亿人民币,记得敬一丹在播音时说,这四个“1”,像不屈的战士,又像是重新站起来的人民,而我看到的则是我的学生从雪灾中得到的收获。
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