摘要：文章利用pH傳感器探究了溫度對三種鹽溶液pH的影響，得出了鹽溶液pH和pOH隨溫度的變化規(guī)律。分析利用pH表征溶液酸堿性的局限性，厘清學習過程產(chǎn)生的迷思概念。

　　關(guān)鍵詞：pH傳感器;pH和pOH與溫度的關(guān)系;鹽溶液的酸堿性;迷思概念

　　一、問題的提出

　　鹽的水溶液并非都顯中性，而且酸性或堿性的強弱也不相同，這是因為有些鹽溶入水溶液之后，它們電離出來的陰陽離子會破壞純水中[H+]與[OH-]的等量關(guān)系，發(fā)生水解反應(yīng)，從而使得其溶液顯示一定的酸堿性。實驗表明，強酸強堿鹽溶液呈中性，強酸弱堿鹽溶液呈酸性，強堿弱酸鹽溶液呈堿性。

　　鹽類水解的逆反應(yīng)是中和反應(yīng)，故而得出鹽類水解是一個吸熱反應(yīng)。根據(jù)平衡移動原理，即溫度越高，水解程度越大。例如用純堿溶液清洗油污時，由于升溫可以促進碳酸鈉的水解，使其溶液中[OH-]增大，加熱可以增強其去油污力。那么隨著溫度升高，溶液中的pH如何變化。經(jīng)查閱資料，筆者通過實驗探究得到了碳酸鈉溶液隨著溫度升高，其溶液的pH逐漸減小，即溶液中的[H+]增大的結(jié)論。其他的鹽溶液也有這樣的現(xiàn)象嗎?鹽溶液隨著溫度升高，溶液中[H+]與[OH-]都增大，那么溶液的酸堿度如何變化呢?

　　二、實驗探究

　　1.實驗儀器和藥品。

　　實驗儀器：智能手機、pH溫度檢測APP、pH傳感器、溫度傳感器、可加熱磁力攪拌器、250mL燒杯、50mL燒杯。實驗藥品：0.1mol/L碳酸鈉溶液、0.1mol/L氯化鈉溶液、0.1mol/L氯化銨溶液。

　　2.實驗裝置。

　　將裝有鹽溶液的燒杯置于磁力加熱攪拌器上，并放入小磁子，把溫度和pH傳感器插入溶液中。再將pH傳感器與智能手機相連，點擊啟動pH溫度檢測APP，此時測定的溫度和pH的變化實時在智能手機屏幕上以曲線的形式顯示出來。

　　3.實驗過程。

　　(1)配制0.1mol/L的Na2CO3、NaCl、NH4Cl溶液各150mL，然后放入冰箱，使其溶液的溫度降低，以便能采集更大溫度范圍的數(shù)據(jù)。(2)用量筒量取25mL0.1mol/L碳酸鈉溶液倒入100mL燒杯中，并放入磁力攪拌子，將燒杯置于可加熱磁力攪拌器上，開啟電源、加熱按鈕，并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。

　　(3)用濾紙將pH傳感器(蒸餾水洗凈)和溫度傳感器擦干凈后插入燒杯中，打開手機軟件。(4)開啟可加熱磁力攪拌器，勻速攪拌。啟動后，采集溶液pH和溫度數(shù)據(jù)。(5)重復以上操作，分別采集0.1mol/LNaCl溶液和0.1mol/LNH4Cl溶液在不同溫度下的pH值.

　　4.實驗結(jié)果與討論。

　　將測量數(shù)據(jù)導入Excel表格中，得到pH-T曲線。由于pH探頭測量溶液的溫度范圍是0℃-80℃，所以只能得到這個溫度范圍的測量數(shù)據(jù)。查閱不同溫度下溶液的Kw值，根據(jù)pOH=pKwpH，得到三種鹽溶液在不同溫度下的pOH值，通過Excel自動生成圖線功能，可以得到同等溫度下三種鹽溶液的pOH隨溫度的變化曲線。

　　對于強堿弱酸鹽Na2CO3溶液的pH和pOH都隨溫度的增大而減小，即溶液中[H+]和[OH-]濃度是隨溫度的升高逐漸增大。這是因為當溶液溫度升高時，溫度對溶液中存在的兩個主要的平衡體系均有影響。一個是碳酸根離子的水解平衡：CO32-+H2O⇋HCO3-+OH-，溫度升高會促進水解，使得溶液中的OH-濃度增大，pOH減小;一個是H2O的電離平衡：H2O⇋OH-+H+，溫度升高，促進電離，使得溶液中H+濃度增大，所以溶液的pH減小。但是不論溫度怎么變，溶液中一直有pOH[H+]，所以溶液一直呈堿性，而且因為[OH-]隨溫度升高而增大，所以溶液的堿性增強。

　　對于強酸強堿鹽NaCl溶液的pH和pOH值也隨溫度的升高而同等程度減小。即溶液中[H+]和[OH-]濃度隨溫度的升高同步地逐漸增大。這是因為NaCl溶液中只存在水的電離平衡：H2O⇋OH-+H+，溫度升高，促進電離，但是[OH-]和[H+]是同等程度增大的，所以溶液不論溫度如何變化，始終有[OH-]=[H+]。因此，溶液的pH值雖然隨著溫度升高而減小，但是溶液一直呈中性。

　　強酸弱堿鹽NH4Cl溶液的pH和pOH值也是隨著溶液溫度的升高而降低，即溶液中[H+]和[OH-]隨溫度的升高而增大。這是因為溫度對NH4Cl溶液存在兩個平衡體系均有影響。銨根離子的水解平衡：NH4++H2O⇋NH3∙H2O+H+，溫度升高，促進水解，使得溶液中的[H+]增大，pH減小。水的電離平衡：H2O⇋OH-+H+，溫度升高，促進電離，[OH-]增大，pOH減小。但是不論溶液溫度如何變化，始終有pH[OH-]，所以溶液一直呈酸性，而且溫度升高，酸性增強。

　　三、實驗結(jié)論

　　為了方便表示溶液的酸堿度，在中學化學課程中引入了用pH表示酸堿度的方法，但是用pH表示溶液酸堿度有諸多條件限制，一般只能表示在常壓和室溫(25℃左右)下溶液的酸堿度。學生由于受思維定式的影響，很容易對溶液pH的大小和溶液的酸堿性的強弱關(guān)系發(fā)生混亂，會錯誤地認為pH增大，就是堿性增強，pH減小，溶液的酸性增強，而忽略了溫度、壓力和濃度對pH的影響，從而產(chǎn)生迷思概念。比如學習了鹽類水解的知識后，溫度升高，根據(jù)平衡移動理論，Na2CO3溶液的堿性增強，那么學生會很容易錯誤地認為溶液的pH隨溫度的升高而增大，如果通過實驗發(fā)現(xiàn)pH減小的現(xiàn)象，會感到驚訝。

　　本文選取了中學常見的三種鹽溶液：強堿弱酸鹽Na2CO3溶液、強酸強堿鹽NaCl溶液、強酸弱堿鹽NH4Cl溶液的pH分別隨溫度的變化，可以看出，不管是何種鹽溶液，它們的pH都隨溫度的升高而不同程度的降低，但是切不可認為溶液的堿性減弱或者酸性增強。此外，筆者對0.1mol/LNaHCO3溶液進行實驗，發(fā)現(xiàn)當溶液的溫度逐漸上升時，溶液的pH值有微弱的上升趨勢。這可能是因為在NaHCO3溶液中的HCO3-同時存在電離和水解的過程，溫度的變化對水解和電離的影響程度不同造成的。當溶液溫度改變時，pH值不便于表示溶液的酸堿度。判斷溶液酸堿性的變化，首先比較[H+]和[OH-]的相對大小，再判斷溶液中[H+]和[OH-]的變化趨勢。

　　當溶液中始終有[H+]=[OH-]時，無論溶液中的[H+]和[OH-]是增大還是減小，溶液一直是中性;當[H+]>[OH-]時，[H+]增大，溶液酸性增強，反之減小;當[H+]<[OH-]時，溶液中[OH-]增大，堿性增大，反之減小。綜上所述，一般升高溶液的溫度，正鹽溶液的pH值都會不同程度地減小，但是強酸強堿鹽溶液一直呈中性;強堿弱酸鹽溶液堿性增強;強酸弱堿鹽溶液酸性增強。

　　四、對教學的啟示

　　中學化學中鹽類的水解是落實新課程標準關(guān)于“變化與平衡”核心素養(yǎng)的重要載體，同時可以幫助學生強化水溶液中微粒觀的建構(gòu)，使其認識到微粒的運動和微粒之間的相互作用是有驅(qū)動性和競爭性的，并且外界條件的改變對它們的影響程度可能會有所不同。在教學中教師要重視學科概念的建立過程，引導學生探究概念的內(nèi)涵和外延，摒棄為了單純提高學生解題能力而直接拋給學生現(xiàn)成結(jié)論的做法。只有這樣，當在以后的學習中發(fā)現(xiàn)某些問題時，學生才會有探究的思路和興趣。

　　參考文獻：

　　[1]韋英俊.碳酸鈉溶液pH的探討[J].中學化學教學參考，2016，(1)：141-142.

　　[2]高建偉，蔣紅年.Na2CO3水解過程溶液pH與溫度關(guān)系的探究[J].化學教學，2013，(12)：57-59.

　　[3]蔡邦宏.水的離子積與水的電導率及強酸強堿的中和[J].佛山科學技術(shù)學院學報(自然科學版)，1999，(1)：73-75.

　　[4]朱韶紅，王東.轉(zhuǎn)化初中化學迷思概念的實驗教學研究—以溶液酸堿性教學為例[J].化學教與學，2017，(2)：22-24.

　　[5]陳莉.高中《化學反應(yīng)原理》迷思概念診斷研究[D].長沙：湖南師范大學，2016.

　　化學教育論文范文：高中化學教學中如何實現(xiàn)教育模式創(chuàng)新

　　在新課改逐漸推進的時代，傳統(tǒng)高中化學教學缺陷日益凸顯，下面文章就首先對此展開介紹，在傳統(tǒng)教學缺陷基礎(chǔ)上，探究高中化學教學過程中面臨的壓力，在壓力前提下，高中化學教學需要不斷改革創(chuàng)新，這樣才能應(yīng)對其中出現(xiàn)的問題，文章也是從目前基本的化學教學狀況出發(fā)，對高中化學教學模式進行實時性的創(chuàng)新與改革有著非常重要的意義。