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關(guān)鍵詞：水解 應(yīng)用 濃度 酸堿性
鹽的水解是指在溶液中鹽電離出來的陽離子（或陰離子）與水電離出來的OH—（或H+）結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)。它的實質(zhì)是純水中存在電離平衡：H2O H+ + OH—，此時C(H+) = C(OH—)，溶液顯中性。加入強堿弱酸鹽或強酸弱堿鹽時，弱離子結(jié)合H+或OH—，使水的電離平衡向電離方向移動，使得C(H+) ≠ C(OH—)，故使得溶液顯堿性或酸性；也使得這類鹽溶液中存在兩個平衡，即鹽的水解平衡和水的電離平衡；這也使整個體系處于最穩(wěn)定狀態(tài)。那么鹽類水解有那些應(yīng)用呢？下面就簡單分析一些鹽類水解的應(yīng)用：
一、溶液的配制或貯存
1、強酸弱堿鹽在配制時，因弱堿根離子發(fā)生水解，為抑制其水解，通常加入相應(yīng)的強酸，如配制FeCl3溶液時，由于Fe3+發(fā)生水解：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，從而導(dǎo)致所配溶液中的Fe3+濃度偏低，為抑制Fe3+的水解，通常將FeCl3固體溶解在相應(yīng)的濃鹽酸中，然后加水稀釋至所需濃度，這樣增大H+濃度，使Fe3+的水解平衡向
逆方向移動，F(xiàn)e3+水解程度減小。
2、強堿弱酸鹽在配制時，因弱酸根離子發(fā)生水解，為抑制其水解，通常加入相應(yīng)的強堿，如配制Na2CO3溶液時，由于CO 發(fā)生水解：CO +H2O HCO +OH— ，從而導(dǎo)致所配溶液中CO 的濃度偏低，為抑制CO 的水解，通常加入少量NaOH，這樣增加了OH—離子的濃度，使CO 的水解平衡向逆方向移動，CO 的水解程度減小。
3、保存強堿弱酸鹽溶液時，通常用帶有橡膠塞的試劑瓶，而不用玻璃塞，如Na2CO3溶液，由于其水解，導(dǎo)致水溶液顯堿性，而堿會腐蝕玻璃。
二、判斷鹽溶液的酸堿性
一般地，強堿弱酸鹽溶液，顯堿性，如（2007年全國高考題）0.1mol/L NaHCO3溶液的PH值最接近多少，因為NaHCO3是強堿弱酸鹽，HCO 會發(fā)生水解：HCO +H2O H2CO3+OH—，故溶液顯堿性，再根據(jù)水解程度很小，就可選出是C項；強酸弱堿鹽溶液，如AlCl3溶液，由于Al3+發(fā)生水解：Al3++3H2O Al(OH)3+3H+，所以其水溶液顯酸性；強酸強堿鹽溶液，顯中性，如NaCl溶液；多元弱酸的酸式鹽溶液，要視弱酸根離子的水解與電離程度的相對大小，如NaHCO3溶液顯堿性，因在溶液中，存在水解：HCO +H2O H2CO3+OH—，也存在電離：HCO CO + H+，且其水解程度大于其電離程度，故顯堿性；而NaHSO3溶液顯酸性，因在水溶液中，存在水解：HSO +H2O H2SO3+OH—，也存在電離：HSO SO + H+，且其電離程度大于水解程度，故顯酸性。
三、鹽溶液中離子濃度的比較
由于強酸弱堿鹽或強堿弱酸鹽中，弱堿根離子或弱酸根離子的水解，導(dǎo)致各離子的關(guān)系與鹽電子出的離子比例不相同。
例：（2000年廣東卷）在甲酸溶液中加入一定量的NaOH溶液，恰好完全反應(yīng)。對于生成的溶液，下列判斷一定正確的是：
A.C(HCOO-) (Na+)
C.C(OH-)> C(HCOO-) D. C(OH-)
解析：甲酸跟氫氧化鈉恰好完全反應(yīng)，即等物質(zhì)的量起反應(yīng)，生成等物質(zhì)的量的甲酸鈉和水。由于HCOO-離子的水解：HCOO-+H2O HCOOH+OH-，因此溶液中HCOO-離子濃度要比Na+離子濃度小，則A項正確，B項不正確。而水解的HCOO-離子只是很小的一部分，所以生成的OH-離子濃度遠不及HCOO-離子濃度大，即D項正確，C項不正確。
四、判斷鹽溶液蒸干時所得產(chǎn)物
1、水解生成揮發(fā)性酸的鹽溶液，蒸干時得不到原溶質(zhì)，如AlCl3 Al(OH)3
Al2O3，因AlCl3在蒸干時，Al3+發(fā)生水解：AlCl3+3H2O Al(OH)3 +3HCl ，然后2Al(OH)3 Al2O3+3H2O，所以產(chǎn)物不是AlCl3；若水解生成難揮發(fā)性酸的鹽溶液，蒸干后仍得原溶液溶質(zhì)，如Al2(SO4)3。
2、水解生成強堿的鹽溶液，蒸干后一般能得到原溶質(zhì)，如Na2CO3。
3、受熱易分解的鹽溶液，因其分解而得不到原溶質(zhì)，如NaHCO3，此因其在蒸發(fā)過程中，發(fā)生反應(yīng)：2NaHCO3 Na2CO3+CO2 +H2O ，故最后得到的不是原溶質(zhì)，而是Na2CO3。
4、在空氣中易氧化的鹽溶液，一般因氧化而得不到原溶質(zhì)，如Na2SO3，蒸發(fā)過程中，發(fā)生反應(yīng)：2Na2SO3+O2 = 2Na2SO4，故最終產(chǎn)物是Na2SO4。
5、濃縮時易結(jié)合結(jié)晶水的鹽溶液，濃縮時也得不到原溶質(zhì)，如CuSO4溶液，蒸發(fā)濃縮時并不能得到CuSO4，而是得到結(jié)晶水合物CuSO4? 5 H2O。
五、利用鹽溶液來制取H2
某些活潑金屬與強酸弱堿鹽溶液反應(yīng)而產(chǎn)生氣體。如：少量Zn投入到濃的NH4Cl溶液中，因NH 發(fā)生水解：NH + H2O NH3?H2O+ H+，導(dǎo)致溶液顯酸性，故能產(chǎn)生H2，又由于反應(yīng)消耗H+，使水解平衡向正向移動，故產(chǎn)生NH3。
六、在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用
1、泡沫滅火器原理：用Al2(SO4)3與作用，Al2(SO4)3是強酸弱堿鹽，NaHCO3是強堿弱酸鹽，混合后發(fā)生雙水解，反應(yīng)離子方程式為：Al3+ + 3HCO = Al(OH)3 + 3CO2 。
2、制取凈水劑：通常用鐵鹽、鋁鹽來制取凈水劑，如用明礬(KAlSO4?12H2O)作凈水劑，發(fā)生水解：Al3+ + 3H2O Al(OH)3+ 3H+，A l(OH)3膠體能吸附水中懸浮雜質(zhì)，起到凈水作用。
3、制取膠體：用飽和鹽溶液水解來制取膠體Fe (OH)3，如用FeCl3飽和溶液滴入沸水中制取Fe(OH)3膠體：Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3(膠體) + 3H+。
4、化肥合理使用：銨態(tài)氮肥不能與草木灰混用，因為NH 與CO 在水溶液中發(fā)生雙水解：2NH + CO = 2NH3 +CO2 ，而造成氮的損失。
5、加強洗滌效果：熱的純堿溶液去污效果更好，因為在純堿溶液中存在：CO +H2O HCO +OH—，HCO + H2O H2CO3+ OH—，升溫，使上述兩個平衡向右移動，水解程度增大，堿性增強，進而使油酯水解更徹底。
關(guān)鍵詞：鹽類水解；高中化學(xué)；高考熱點
中圖分類號：G632.3 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）04-184-01
《鹽類的水解》位于選修四第三章第三節(jié)。高考考試大綱和考試說明中必考內(nèi)容都有明確要求：了解鹽類水解的原理、影響鹽類水解程度的主要因素、鹽類水解的應(yīng)用。這一節(jié)既是高中化學(xué)的重點，又是高中化學(xué)的難點，同時也是高考的熱點。筆者現(xiàn)對鹽類的水解一節(jié)進行詳細分析，以期和廣大教師和同學(xué)們交流。
一、鹽類水解的定義
在溶液中鹽電離產(chǎn)生的離子與水電離產(chǎn)生的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)，叫做鹽類的水解。認真理解、體會定義，可以進一步知道鹽類水解的實質(zhì)。
二、鹽類水解的實質(zhì)
鹽電離出的離子與水電離出的離子反應(yīng)生成弱電解質(zhì)，破壞了水的電離平衡，促進了水的電離。注意：發(fā)生水解的鹽溶液里同時存在兩個平衡：水的電離平衡和鹽的水解平衡。
三、鹽類水解的規(guī)律
1、有弱才水解，無弱不水解；誰弱誰水解，都弱都水解。并不是所有的鹽都能水解。若能水解的話，鹽必須是強酸弱堿鹽、強堿弱酸鹽或弱酸弱堿鹽；而具體水解的離子則是弱堿的陽離子或是弱酸的陰離子。
2、越弱越水解。電解質(zhì)的電離程度越小，其離子水解的程度就越大。電解質(zhì)的電離程度越大，其離子水解的程度就越小。
四、影響鹽類水解的因素
1、內(nèi)因：由于弱電解質(zhì)的電離較微弱，且該過程可逆，是一個動態(tài)平衡；因此其電離出的離子就會水解，建立一個水解平衡。
2、外因：溫度、濃度、溶液酸堿性的變化
①溫度越高，水解程度越大（越熱越水解）。
鹽的水解是酸堿中和反應(yīng)的逆反應(yīng)。由于中和反應(yīng)放熱，故鹽的水解是一個吸熱過程。因此，溫度升高，該動態(tài)平衡向吸熱（水解）的方向移動。②濃度越小，水解程度越大（越稀越水解）。③加入其他物質(zhì)，可抑制或促進水解（具體看水解平衡是否移動及移動的方向）。
五、鹽類水解方程式的書寫
1、一般水解過程
（1）一般水解程度不大，要寫可逆符號，不寫等號；一般不標沉淀和氣體符號（劇烈的雙水解除外）。（2）多元弱酸的陰離子分步水解。要分開寫，不能合并；且以第一步水解為主（一般只寫第一步）。（3）多元弱堿的陽離子水解的過程較為復(fù)雜，故高中簡單化處理，寫水解方程式時一步寫出。（4）注意水解方程式與電離方程式的區(qū)別。
2、雙水解
（1）一般的雙水解：陰陽離子都水解，互相促進。但程度不是很大，仍能在溶液中大量共存。其水解離子方程式與一般水解相同。如NH4HCO3、（NH4） 3CO3等。（2）劇烈雙水解：陰陽離子均水解，互相促進。水解較徹底，所以不能在溶液中大量共存。其離子方程式寫等號，標沉淀和氣體符號。
六、鹽類水解的應(yīng)用
1、溶液酸堿性的判斷
（1）單一鹽溶液
①正鹽溶液的酸堿性符合“ 誰強顯誰性，同強顯中性”規(guī)律。即溶液的酸堿性和水解程度相對較?。ɑ虿凰猓┑碾x子保持一致。如：NH4Cl、NaHCO3、CH3COONH4的溶液分別顯酸性、堿性、中性和中性。②若是強堿的酸式鹽，其溶液的酸堿性，取決于酸式根離子的電離程度和水解程度的相對大小。
（2）混合溶液
① 酸與鹽：如等濃度的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液。由于一般情況下，電離都是大于水解的程度，所以顯酸性。②酸與堿混合：需要具體計算，根據(jù)計算結(jié)果具體分析。
2、鹽溶液的配置與保存
（1）在配制FeCl3、Al（NO3） 3、CuSO4、SnCl2等溶液時，為抑制水解，常先將鹽溶于其對應(yīng)的酸中，再加蒸餾水稀釋到所需濃度。（2）Na2SiO3、Na2CO3、NaAlO2等堿性溶液不能貯存在玻璃塞的試劑瓶中，就是防止SiO2與它們水解產(chǎn)生的OH-反應(yīng)。 （3）有些鹽會完全水解，如硫化鋁遇水發(fā)生完全水解，因此不能在濕態(tài)下獲得硫化鋁，只能由單質(zhì)直接反應(yīng)制取。
3、蒸干鹽溶液后所余固體的判斷
要考慮其水解后產(chǎn)生的酸或堿是否能脫離溶液。若有一方脫離，則會生成另一種物質(zhì)；如：AlCl3蒸干后得到Al（OH） 3。若不能脫離溶液，則仍是鹽本身。
4、其它應(yīng)用
一、定義：鹽的離子跟水電離出來的氫離子或氫氧根離子生成弱電解質(zhì)的反應(yīng),稱為鹽類的水解。
二、其一般規(guī)律是:誰弱誰水解,誰強顯誰性;兩強不水解,兩弱更水解,越弱越水解。
三、哪么在哪些情況下考慮鹽的水解呢?
1．分析判斷鹽溶液酸堿性時要考慮水解。
如Na2CO3溶液呈現(xiàn)堿性是由于CO32-水解
2．確定鹽溶液中的離子種類和濃度時要考慮鹽的水解。
如Na2S溶液中含有哪些離子,按濃度由大到小的順序排列:
C(Na+ )>C(S2-)>C(OH-)>C(HS-)>C(H+)
或:C(Na+) +C(H+)=2C(S2-)+C(HS-)+C(OH-)
3．配制某些鹽溶液時要考慮鹽的水解
如配制FeCl3,SnCl4 ,Na2SiO3等鹽溶液時應(yīng)分別將其溶解在相應(yīng)的酸或堿溶液中。
4．制備某些鹽時要考慮水解Al2S3 ，MgS，Mg3N2 等物質(zhì)極易與水作用,它們在溶液中不能穩(wěn)定存在,所以制取這些物質(zhì)時,不能用復(fù)分解反應(yīng)的方法在溶液中制取,而只能用干法制備。
5．某些活潑金屬與強酸弱堿溶液反應(yīng),要考慮水解
如Mg,Al,Zn等活潑金屬與NH4Cl，CuSO4 ，AlCl3等溶液反應(yīng)．3Mg+2AlCl3 +6H2O=3MgCl2+2Al(OH)3+3H2
6．判斷中和滴定終點時溶液酸堿性,選擇指示劑以及當pH=7時酸或堿過量的判斷等問題時,應(yīng)考慮到鹽的水解．如CH3COOH與NaOH剛好反應(yīng)時pH>7,若二者反應(yīng)后溶液pH=7,則CH3COOH過量。指示劑選擇的總原則是,所選擇指示劑的變色范圍應(yīng)該與滴定后所得鹽溶液的pH值范圍相一致。即強酸與弱堿互滴時應(yīng)選擇甲基橙;弱酸與強堿互滴時應(yīng)選擇酚酞。
7．制備氫氧化鐵膠體時要考慮水解。FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(膠體)+3HCl
8．分析鹽與鹽反應(yīng)時要考慮水解。兩種鹽溶液反應(yīng)時應(yīng)分三個步驟分析考慮:
(1)能否發(fā)生氧化還原反應(yīng);
(2)能否發(fā)生雙水解互促反應(yīng);
(3)以上兩反應(yīng)均不發(fā)生,則考慮能否發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。
9．加熱蒸發(fā)和濃縮鹽溶液時,對最后殘留物的判斷應(yīng)考慮鹽類的水解
(1)加熱濃縮不水解的鹽溶液時一般得原物質(zhì)。
(2)加熱濃縮碳酸的鉀鹽、鈉鹽的鹽溶液一般得原物質(zhì)。
(3)加熱濃縮易揮發(fā)性酸形成的鹽溶液．最后得到氧化物和氫氧化物的混合 物,灼燒得氧化物
(4) 加熱濃縮易揮發(fā)性酸形成的鹽溶液。最后得到相應(yīng)的鹽
(5)加熱蒸干(NH4)2CO3或NH4HCO3 型的鹽溶液時,得不到固體。
(6)加熱蒸干Ca(HCO3)2型的鹽溶液時,最后得相應(yīng)的正鹽。
(7)加熱Mg(HCO3)2、MgCO3 溶液最后得到Mg(OH)2 固體。
10．其它方面
(1)凈水劑的選擇:如Al3+ ,FeCl3等均可作凈水劑,應(yīng)從水解的角度解釋。
(2)化肥的使用時應(yīng)考慮水解。如草木灰不能與銨態(tài)氮肥混合使用。
(3)小蘇打片可治療胃酸過多。
(4)純堿液可洗滌油污。
一、教學(xué)情景的創(chuàng)設(shè)
課堂教學(xué)的情景模式，是提高學(xué)生對課程內(nèi)容的興趣的關(guān)鍵所在，只有極大地激發(fā)學(xué)生對新知識的探究欲望，才能夠更好的開啟學(xué)生對新知識的探究動力.同理，高中化學(xué)課堂教學(xué)，以高質(zhì)量高水準的課堂情境結(jié)構(gòu)，能夠更好地順應(yīng)教育事業(yè)的發(fā)展.而在高中化學(xué)課堂教學(xué)中，為提高教學(xué)的水準，我們通常是通過以下幾個步奏來完成情景模式的創(chuàng)新的.
首先通過學(xué)生的提問形式來創(chuàng)設(shè)新的課程情景模式，在課堂教學(xué)中，老師也可以通過對化學(xué)課程的設(shè)計來完成啟發(fā)學(xué)生對化學(xué)知識的聯(lián)系，從而提高對新知識的發(fā)問興趣，增加對未知領(lǐng)域的欲望.
其次，利用有效的化學(xué)實驗來完成情景模式的構(gòu)建，在教學(xué)中，如果不能夠帶來驚奇，那么就不能夠激發(fā)學(xué)生對知識的渴望，而通過有趣的實驗，學(xué)生們則可以對書本上的知識進行更為客觀上的了解，這對于進一步的探究方面，都能夠給與很好的啟發(fā).
最后，巧妙地利用假說法來給學(xué)生一種神秘感，讓其對原有的知識產(chǎn)生一定的疑惑，這樣可更自主地去探究其原理，實踐自己的假說是否合理，是否正確.
舉例來說，我們在《鹽類的水解》這一節(jié)中，就可以先通過利用化學(xué)實驗來構(gòu)建新型課堂的教學(xué)情境，首先在實驗室給學(xué)生備好相關(guān)的儀器和藥品，如：玻璃棒、醋酸鈉溶液、氯化鈉溶液、氯化銨溶液、表面皿以及pH試紙或pH指示劑.在進行試驗之前，對學(xué)生進行操作講解，在明白鹽類水解以后學(xué)生演示一下步奏，就可以開始實驗了.最終確定了三份溶液的pH以后，進行小組間討論.讓學(xué)生們自主去思考，任其在小組間進行討論，這對于激發(fā)學(xué)生的探究欲，能夠給與很好的幫助.
二、自主探究引導(dǎo)
課堂的自主探究，主要是將在新型的課堂標準中，應(yīng)用有效的教學(xué)模式來引導(dǎo)學(xué)生去自主進行知識的探究，讓其真正理解其中的道理.而這其中，老師則是作為課堂教學(xué)中的一個引導(dǎo)者而已，教學(xué)中的主角仍舊是學(xué)生.在傳統(tǒng)的教學(xué)中，我們往往忽視了學(xué)生的存在，只是單方面的進行灌輸，導(dǎo)致其思維方面出現(xiàn)了缺陷，只會一味的被動接受，這樣就大大的降低了教育的效率，同時也歪曲了教育的本意.
現(xiàn)代教育理念在宏觀上認為，學(xué)生是在探究真知的過程中的主導(dǎo).與此同時也是我們在進行教學(xué)任務(wù)中的主體存在，教師只是起到輔助的作用.建立以學(xué)為主的情景模式中，對于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)問題，不能夠依照傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué).應(yīng)當大力發(fā)揮其自主探究的發(fā)展，提高學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生能夠自主安排時間進行相應(yīng)的資料預(yù)讀，去親自設(shè)計實驗，來了解書本中的知識是否是合理的.而這也能夠給學(xué)生帶來快樂，是學(xué)生主動學(xué)習(xí)的一個良好表現(xiàn).
在現(xiàn)代社會的發(fā)展過程中，信息技術(shù)的迅速發(fā)展，在很大程度上，也影響了現(xiàn)代的教學(xué)秩序，在理念上，通過現(xiàn)代的信息教育模式，也可以通過網(wǎng)絡(luò)的信息來進行實驗的設(shè)計.理論上來說，現(xiàn)代的教學(xué)課程中，書本上列舉的實例都比較陳舊，不具備對現(xiàn)代社會的概括，若學(xué)生學(xué)完這些課程而到社會上，仍需[JP3]要適應(yīng)當代社會的實際需求，才能夠更好地理解其中顯示意義.[JP]
所以利用現(xiàn)代的信息技術(shù)，在很大程度上，可以讓學(xué)生理解現(xiàn)實中的一些真實實例，通過我們在課堂上進行的知識教學(xué)來驗證網(wǎng)絡(luò)中的一些事情，是否是真的.這對于學(xué)生在理論和實踐方面的培養(yǎng)上，都能夠更好地給與教導(dǎo)意義上的幫助，能夠很好的提高學(xué)生的動手實踐能力.
三、教師和學(xué)生之間的探究合作
在過去，教學(xué)格局和教學(xué)模式的探究，通常都是幾個老師坐在一塊來分析幾個班級的學(xué)生所呈現(xiàn)的一些基本特征，然后針對其學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題進行相應(yīng)的課程修正.而這也往往忽視了學(xué)生的感受，再怎么修正，也很難適應(yīng)全體的學(xué)生發(fā)展.
在這里，我們所要說的是，適當和學(xué)生進行師生之間的情感交流，了解學(xué)生為什么對這一課程不感興趣，通過信息的交流，來確定到每一個人身上，引證其思想上的懈怠，然后去驗證，全班同學(xué)是不是都有這樣的心理.最后讓學(xué)生自己組隊進行實驗探究，對自己所學(xué)的進行驗證.在合作探究的過程中，可以適當利用一些實踐問題進行對整體課程的探究.然后讓學(xué)生們對自己的探究結(jié)果中所出現(xiàn)的問題，進行總結(jié)，對集中體現(xiàn)的問題，來進行進一步的解說，與此同時，再利用課余時間針對一些極個別的問題，進行一對一的解說.
四、教學(xué)中的實例
以高中的鹽類水解為主要的藍本進行分析，我們可以通過以下幾個例子來進行分析.
例如在判斷弱酸強堿鹽的pH大小對比問題中，如何簡單直接地判斷其酸堿強弱，就需要通過實驗來進行驗證，只有確保其研究的有效性，才能夠更好地完成其間的研究，這對學(xué)生的能力提升方面，都能夠提供很好的保障.如：氯化鈉、硫酸銅、次氯酸鈉這三種溶液，在進行區(qū)分的時候，我們可以通過離子的顏色首先來區(qū)分出硫酸銅溶液，然后通過酚酞試液進行滴定，確定出次氯酸鈉，因為次氯酸鈉可以水解出OH-離子，這樣就會顯示堿性，對于整體的酸堿度，都會有很大的影響，且通過酚酞滴定以后，可以很好地區(qū)分出來，而作為中性鹽的氯化鈉，則不會出現(xiàn)任何的顏色變化.
大家都知道在最近幾天里，在西南發(fā)生了大干旱。新聞里那一張張圖片，都是幾個孩子睜著驚恐的眼睛，或是他們喝的水都是大鍋里的臟水，讓人產(chǎn)生深深的同情。
可是在同情的同時，我們是否有想過自己呢？也許我們一直認為水是用之不竭的，不用擔(dān)心水會不會沒有，可是看了他們的遭遇之后，是不是也會改變想法呢？水是我們生活中不可缺少的，沒有了水，人也不能生活。為此，我們更應(yīng)該節(jié)約水資源，要把可以利用的水給利用掉，而不是一味的浪費。
可我們在用著水，看著這些西南人民，我們好受嗎？我們是不是該有所醒悟呢，也許這就是我們不珍惜水的后果。那時候，即使后悔也來不及了。所以，這次的西南大旱更教育了我們要珍惜水，珍惜水等于珍惜我們的生命啊。
為了讓我們的土地不要龜裂，讓我們不要口渴了卻沒有清涼的水喝。為了不要讓世界上最后一滴水是我們的眼淚。
蒼南縣宜山一小學(xué)五年級：陳嘉琦
關(guān)鍵詞：水稻；富亮氨酸類受體蛋白激酶；非生物脅迫；生物脅迫
中圖分類號 S511 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）19-15-04
Study Progress of the Leucine-rich Receptor Like Kinase Involve in the Stress Rsponse in Rice
Shao Yingying et al.
（College of Chemistry and Life Sciences，Zhejiang Normal University，Jinhua 321004，China）
Abstract：Rice is an important food crop in China. However，with the expanding of the world's land salinization scope，decreasing of the precipitation，and the aggravating of the pest and disease damage，the product of rice was threatened severely. Plants receptor protein kinase，as a kind of membrane protein，which plays an important role in adjusting transduction process of the plant growth hormone signal and the stress response of biological and non-biological. Therefore，it aroused wide attention and has got some research results. In this paper，I will have a brief summary of the stucture and function of the leucine-rich repeat receptor-like kinases（LRKs）as well as the relationship between rice leucine-rich repeat receptor-like kinases family and the environment stress. And I hope it can provide some reference for this experiment in researching the relationship between the rice LRK gene family and resistance in rice.
Key words：Rice；Leucine-rich repeat receptor-like kinases；Non-biological stress；Biological stress
類受體蛋白激酶（receptor-likeprotein kinase，RLK）是一類定位于高等植物質(zhì)膜上的蛋白激酶，其主要包括胞內(nèi)激酶域（cytoplasmicprotein kinase domain）、胞外結(jié)構(gòu)域（extracellular domain）和跨膜結(jié)構(gòu)域（transmembran domain）[1]，屬于蛋白激酶的亞家族之一[2]。這類蛋白激酶的分子結(jié)構(gòu)和功能類似動物受體蛋白激酶[3]，并且絕大多數(shù)尚未鑒定出其配基[4]。RLK是植物體內(nèi)普遍存在的一類蛋白激酶，是多種信號識別傳遞途徑中的關(guān)鍵組分，作為質(zhì)膜受體能夠感受外界刺激，通過磷酸化作用參與胞內(nèi)信號傳遞。其中富亮氨酸重復(fù)類受體蛋白激酶（leucine-rich repeat receptor-like kinases）是植物中已知的最大的一類跨膜類受體蛋白激酶，研究表明，擬南芥中約有600個類受體蛋白激酶[5]，作為單子葉模式植物的水稻基因組中LRK數(shù)量大約是擬南芥的2倍[6]，其在植物生長發(fā)育激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及脅迫反應(yīng)中具有重要的調(diào)控功能。
1 植物體類受體蛋白激酶的結(jié)構(gòu)及分類
1.1 LRK的結(jié)構(gòu) 植物L(fēng)RK的氨基酸序列具有高度保守性，具有二葉狀（bilobal）結(jié)構(gòu)[7]，由單次跨膜域、胞外結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)激酶域3個部分組成。
1.1.1 胞外LRR域 胞外LRR域由3～27個重復(fù)的LRR基序構(gòu)成，每個基本序列都有保守序列l(wèi)xxlxxlxxlxlxxnxlvgxip，其特異性是由在保守區(qū)內(nèi)的可變氨基酸所決定的。一個LRR單元都含有一個α-螺旋和一個β折疊，它們之間是平行的關(guān)系，而這種平行關(guān)系都是對于一條軸而言的，這種獨特的結(jié)構(gòu)使LRR區(qū)域形成一個半桶形[8]。胞外結(jié)構(gòu)域主要負責(zé)與胞外的小分子、離子等信號分子特異性結(jié)合，通過激活胞內(nèi)激酶域磷酸化活性來完成跨膜信號傳遞的功能[9]。
1.1.2 單次跨膜域 單次跨膜域是細胞內(nèi)外聯(lián)系的通道，它包含22～28個氨基酸，起到將外界信號傳遞到胞內(nèi)區(qū)的作用，是信號傳遞的工具[10]。
1.1.3 胞內(nèi)域 類受體蛋白激酶的胞內(nèi)域由激酶域、上游胞內(nèi)近膜域和下游C末端域3個部分構(gòu)成。其中激酶域由11個高度保守的亞結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，而其余2個區(qū)域的保守性相對較差。胞內(nèi)近膜域在激酶的激活上起著不可缺少的作用，而目前對于C末端域的研究較少，磷酸化位點是激酶結(jié)構(gòu)域的重要特征。對于磷酸化殘基的分類有絲氨酸/蘇氨酸型和酪氨酸型2種，迄今在植物中所發(fā)現(xiàn)LRR類受體均屬于絲氨酸/蘇氨酸型[9-10]。
1.2 LRKs對植物生長發(fā)育與激素調(diào)節(jié)的作用
1.2.1 參與植物生長發(fā)育 植物生長和發(fā)育主要是通過接受來自未來的信號與啟動相應(yīng)的發(fā)育基因所決定的。研究證實CLV（CLAVATA）含有3個同源基因基因：CLV1，CLV2和CLV3，參與細胞分裂的調(diào)控作用。其中，CLV1是LRR-RLK基因中的典型基因，它由胞外21個亮氨酸結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和胞內(nèi)激酶域，其在細胞之間的通訊中起了很大的作用。近年來，在植物的不同部位都發(fā)現(xiàn)了蛋白激酶的調(diào)節(jié)發(fā)育作用。如花器官的脫落、表皮細胞特化等[8]，由此可見，LRR在植物的生長發(fā)育發(fā)育中具有至關(guān)重要的調(diào)控作用。
1.2.2 參與植物激素的信號傳遞 LRKs胞外串聯(lián)排列的LRRs基序能夠接受外來的信號，這對于激素的調(diào)節(jié)有很大的作用。除了細胞分裂素等小分子化合物以外，它還能接受一些小分子多肽類激素的信號。近年來，被稱為第六類激素的油菜素類固醇（BR）很受關(guān)注。BR能使莖伸長、幼嫩地下組織的細胞膨大，葉彎曲，如果缺少這種物質(zhì)或者對其缺失應(yīng)答，植物將會顯現(xiàn)出矮小，葉子會呈深綠色等不良性狀。BAK1（brassinoliide-insensitive1）一種富含亮氨酸重復(fù)序列的膜受體蛋白激酶，在擬南芥中研究證實其能夠作為BR受體參與植物激素的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[14-15]。
2 LRK基因與非生物脅迫的關(guān)系
水稻作為世界三大糧食作物之一，近50%的世界人口以大米為主食，我國也有近65%的人口以稻米為主食。在世界人口不斷增長，耕地面積日益減少，淡水資源不足和鹽漬化土地增多的情況下，研究水稻耐鹽機制，開發(fā)利用耐鹽育種水稻新品種，有效管理和利用鹽堿土植物資源，對農(nóng)業(yè)發(fā)展、糧食安全、生態(tài)環(huán)境等各方面都有著重要意義[16]。Junga等也發(fā)現(xiàn)辣椒的CALRR1可以在高鹽、脫落酸（ABA）和傷害等非生物脅迫條件下表達，對這些LRR型受體激酶的深入研究，使對應(yīng)答逆境脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的探索方向更為明確[17]。
2.1 LRK基因與鹽脅迫的關(guān)系
2.1.1 土壤鹽堿化及對水稻的影響 隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，一些過度利用資源所帶來的副產(chǎn)物環(huán)境問題正在肆虐，如土地鹽堿化作為危害人類生存的重大自然災(zāi)害之一，嚴重影響著水稻的種植。水稻屬于中度耐鹽作物，曾被作為鹽堿地開發(fā)的先鋒植物，但種植在鹽堿地的水稻通常會減產(chǎn)，甚至不能完成生活史[18]。研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫會延遲水稻種子萌發(fā)和出苗[19]，抑制組織和器官的生長，擾亂其生育過程，而且嚴重影響水稻光合作用，呼吸作用和物質(zhì)代謝，造成有毒物質(zhì)在體內(nèi)的蓄積。
2.1.2 耐鹽水稻的國內(nèi)外研究進展 Herralde等研究發(fā)現(xiàn)鹽害是不可修復(fù)的[20]，即使去掉壞境中的NaCl，植物受到的鹽害癥狀也不會消失，因此培育高耐鹽水稻十分重要。培育耐鹽水稻，即充分利用耐鹽基因培育出新的水稻耐鹽品種，這是提高水稻耐鹽性最經(jīng)濟、有效的方法[21]。耐鹽育種工作中最重要的途徑是利用現(xiàn)代生物技術(shù)育種。
2.1.3 LRK基因參與鹽脅迫的功能研究 為了深入了解LRK基因在鹽脅迫中的生物學(xué)功能，許多學(xué)者進行了廣泛的研究。Lee等發(fā)現(xiàn)水稻LRR類受體蛋白激酶OsRLK1能夠被低溫和鹽脅迫誘導(dǎo)表達[22]，說明該基因極有可能在水稻抵抗低溫和鹽脅迫環(huán)境中發(fā)揮作用。程彥偉利用Western和免疫組化明確了OsRPK1受鹽脅迫誘導(dǎo)，在蛋白質(zhì)水平證實該激酶為鹽脅迫響應(yīng)蛋白[23]。Xu等從煙草中分離出2個LRK基因：NtLRR1和NtLRR2，并在研究中發(fā)現(xiàn)這2個基因都參與了煙草鹽脅迫反應(yīng)的調(diào)控過程[24]。余剛等將得到的四翅濱藜LRK基因AcLRR導(dǎo)入到釀酒酵母中，發(fā)現(xiàn)其在高鹽、干旱、低溫等脅迫下的存活率明顯高于對照，表明其具有較好的抗鹽、抗旱等能力[25]。綜合上述實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LRK基因會在鹽脅迫條件下被誘導(dǎo)表達，并極有可能參與抗鹽應(yīng)答。
2.2 LRK基因與干旱的關(guān)系
2.2.1 干旱對植物的影響 干旱是影響很多農(nóng)作物產(chǎn)量的主要非生物脅迫之一，其不僅影響了作物的產(chǎn)量，而且限制了植物的廣泛分布。植物在遭受干旱、低溫等逆境脅迫時，會導(dǎo)致體內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除機制的失衡，引起膜系統(tǒng)損傷，尤其是線粒體和葉綠體的破壞，導(dǎo)致氧化脅迫[26]。尋求抗旱誘導(dǎo)基因能夠提高作物抗旱能力和培育抗旱品種打下良好的基礎(chǔ)。
2.2.2 干旱對水稻的影響 水稻耐旱性是一個包含發(fā)育、生理、生化和分子等多個方面的適應(yīng)性變化的綜合性狀，比如根的生長發(fā)育的變化、保衛(wèi)細胞的調(diào)控、滲透適應(yīng)、光合作用的改變、保護性蛋白和抗氧化蛋白的合成等。這些調(diào)控途徑的復(fù)雜性導(dǎo)致人們對它們的了解很少，所以它們?nèi)匀皇悄壳把芯康慕裹c[27]。近些年，水稻在耐旱育種方面取得了長足的進展，許多基因已被證實在耐旱中發(fā)揮了重要作用，并且實驗室測定顯示，其中一些基因的遺傳轉(zhuǎn)化可以改良水稻抗旱性。Capell等將燕麥精氨酸脫羧酶基因（Arginine deearboxylase，Adc）的水稻轉(zhuǎn)基因株系顯示在干旱條件下能夠有效的減少葉綠素損失量[28]。
2.2.3 LRK基因參與干旱脅迫的功能研究 目前，已在植物中克隆和鑒定出了高鹽、低溫和干旱等多個逆境誘導(dǎo)的相關(guān)基因。例如，Hong等從擬南芥植株克隆得到RPKI基因，是一種類似受體的蛋白激酶基因，其在植物的根、莖、葉和花中都能夠表達，在干旱或高鹽脅迫下其表達量明顯增高[29]。干旱脅迫會誘導(dǎo)有關(guān)特定基因表達，這些基因的表達和調(diào)控能使水稻抵御干旱脅迫所帶來的傷害。本實驗通過超表達過的LRK2轉(zhuǎn)基因水稻，對其進行不同的干旱脅迫處理后測定相應(yīng)的理化性質(zhì)，以期證實LRK2參與干旱脅迫的相關(guān)功能及初步探明其介導(dǎo)與干旱相關(guān)的信號通路。
3 水稻LRK基因家族與生物脅迫的關(guān)系
3.1 水稻病害現(xiàn)象 植物在生長發(fā)育過程中受到各種外界病原生物的侵擾，病原生物包括病毒、細菌、動物等不同生物類型。雖然植物自身已有較完善的抵御機制，但在自然界和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，植物發(fā)生病害的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，其中水稻的病害種類較多，主要有稻瘟?。≒yriculariagrisea）、紋枯?。≧hizoctoniasolani）、白葉枯?。╔anthomonaso―ryzae），由于其發(fā)生面積較廣，流行性強及危害嚴重，被認為是水稻的3大病害[30]。水稻白葉枯病是是水稻生產(chǎn)上的重要病害之一[31]，該病是由黃單胞桿菌水稻致病變種（Xanthomonas oryzae pv. oryzae，Xoo）引起的一種細菌性維管束病害。水稻一旦發(fā)生白葉枯病，輕則減產(chǎn)10%左右，嚴重的可減產(chǎn)50%～60%[32]，所以人們對水稻枯葉病的研究越來越多。而水稻白葉枯病防治研究的重要內(nèi)容是對抗性基因的研究，目前已有多個白葉枯菌基因組序列的完成以及水稻抗白葉枯病基因的克隆。人們對水稻抗白葉枯病的研究己經(jīng)稱為間接了解植物與微生物互作關(guān)系的一種模式。最近，許多外界所誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答和免疫反應(yīng)介導(dǎo)的相應(yīng)基因都與LRR-RLK基因有關(guān)，最典型的例子是水稻抗白葉枯病的XA21基因。因此LRK有關(guān)基因的研究對水稻白葉枯病抗性機理研究具有重要意義。
3.2 LRK基因關(guān)于植物病害的研究 目前，在植物中發(fā)現(xiàn)80多個抗病基因，其中多數(shù)抗病基因中包含一個LRR結(jié)構(gòu)域。LRR是能夠激發(fā)直接作用和決定該抗病基因的特異性，其可能參與了對類受體的識別。另有研究表明，LRR結(jié)構(gòu)在其與病原體結(jié)合時發(fā)揮了重要的作用。而有些抗性基因所編碼的蛋白質(zhì)只有信號肽和LRR區(qū)，沒有完整的激酶區(qū)，例如屬于Xa21抗病基因家族的成員之一的X21D[37]。水稻受體激酶Xa21的胞外LRR結(jié)構(gòu)能結(jié)合水稻白葉枯病原菌的無毒基因產(chǎn)物，從而使Xa21胞內(nèi)激酶自磷酸化，產(chǎn)生一系列細胞反應(yīng)，保護水稻不受該病原菌的侵害[36]。同水稻的Xa有類似結(jié)構(gòu)的BRI1是擬南芥的油菜素內(nèi)酯（brassinosteroid）的受體激酶，BRI1也是由LRR跨膜區(qū)和蛋白質(zhì)激酶區(qū)組成。何祖華等[38]將BR11的LRR區(qū)和跨膜結(jié)構(gòu)域與XA21蛋白的激酶結(jié)構(gòu)域融合，并轉(zhuǎn)入水稻懸浮細胞，發(fā)現(xiàn)新形成的受體在油菜素內(nèi)酯的處理下能啟動植物的防御反應(yīng)。以上實驗證明：決定下游的信號傳導(dǎo)途徑的是激酶區(qū)，LRR區(qū)可能與配體的結(jié)合有關(guān)，LRR對其配體結(jié)合的重要作用（病原體）。但目前已鑒定功能的RLK并不多，所以本實驗通過檢測野生型水稻與過表達的LRK2基因的水稻對白葉枯病的抗性情況，來進一步探測LRK基因有水稻抗病之間的關(guān)系。
4 結(jié)語
基于以上所述，本綜述著力于水稻富亮氨酸類受體蛋白激酶基因參與外界脅迫應(yīng)答的研究進展的分析，發(fā)現(xiàn)人們對富亮氨酸類蛋白激酶受體作用機制的研究表明：在研究水稻的抗逆性機制、開發(fā)利用抗逆性植物資源、培育抗逆性水稻新品種等方面已經(jīng)取得一定的進展，但利用LRK基因的抗逆性提高水稻耐鹽，抗旱，抗病害等抗逆性能力的研究還不深入，這也是以后研究需著力解決的突破點。
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[關(guān)鍵詞] 微波；堿性品紅；催化氧化；去除率
中圖分類號： TV 文獻標識碼： A
前言
類Fenton是在Fenton工藝中引入紫外光等以提高·OH的產(chǎn)生率，提高氧化過程的動力學(xué)速率[1]，如Fe2+/H2O2/UV等。該類技術(shù)由于處理費用高、加入的金屬離子會引入二次污染等缺點而限制了該類技術(shù)的推廣。
本研究以堿性品紅為處理對象，以國產(chǎn)顆?；钚蕴繛檩d體負載鐵、銅離子制備催化劑，對微波-類Fenton反應(yīng)降解堿性品紅染料廢水進行研究，考察了負載不同的金屬離子下的催化氧化降解反應(yīng)，探討了不同因素堿性品紅降解率的影響，旨在開發(fā)一種成本低的催化氧化方法來處理色度高、有機物濃度大、難降解的染料廢水。
1實驗部分
1.1試劑和儀器
試劑：堿性品紅（分析純），市售； H2O2（質(zhì)量分數(shù)：30%），GR，成都市科龍化工試劑廠；硝酸銅，AR，成都市科龍化工試劑廠；硝酸鐵，AR，上海強順化學(xué)試劑有限公司；
鄰菲啰啉，AR，重慶博藝化學(xué)試劑有限公司；
乙二基二硫代氨基甲酸鈉，AR，成都市科龍化工試劑廠。
儀器：MCL-2型微波化學(xué)實驗儀，四川大學(xué)無線電系；pHs-25型數(shù)顯酸度計，杭州雷磁分析儀器廠；752紫外可見分光光度計，天津市拓普儀器有限公司；DR4000分光光度計，哈希公司。
1.2 實驗內(nèi)容
1.2.1 載體活性炭制備
實驗所選用的活性炭為重慶天池化工有限公司生產(chǎn)的椰殼活性炭，參數(shù)如下：粒度0.69mm-1.65mm（10-24目）；比表面積1100±50㎡/g；碘值900-1100mg/g；苯酚吸附值150mg/g；四氯化碳吸附率50%-70%；亞甲藍吸附值180±10mg/g。
將原活性炭用高純水洗滌至洗液清澈后，在105℃下烘干后浸泡于體積分數(shù)為1%的HCl溶液中，并在20℃、200r/min條件下震蕩4h以去除活性炭表面的灰分，用高純水洗滌至洗液pH不再發(fā)生變化后，置于105℃烘箱中烘干12h。再在氮氣保護作用下進行微波改性處理，改性條件為：載氣流量30 L/h、微波功率100w、輻照時間3min，以改性后的活性炭作為載體負載催化劑。
1.2.2催化劑的制備
在焙燒管中加入3g活性炭，按所需量加入Fe（NO3）3、Cu（NO3）2溶液，浸漬24h后，于105℃烘箱中烘干12h，置于馬弗爐中300℃焙燒2h后即得到負載型催化劑。
1.2.3堿性品紅濃度的測定
① 波長掃描
配制質(zhì)量濃度為10、50、100mg/L的堿性品紅溶液，采用DR5000從190-700nm波長范圍內(nèi)掃描，結(jié)果如圖1所示。
圖1不同濃度堿性品紅溶液波長掃描曲線
發(fā)現(xiàn)在波長544nm處，不同濃度的堿性品紅溶液均顯示出穩(wěn)定的吸收峰，接下來的試驗中采用最大吸收波長544nm來進行堿性品紅溶液濃度的測定。
圖2堿性品紅濃度0-100mg/L標準曲線
② 標線制作
配制0～100mg/L濃度堿性品紅標準液，在λ=544nm處分別測定其吸光度，作出濃度-吸光度標線如圖2所示。
可以看出，堿性品紅濃度與其對應(yīng)的吸光度呈線性關(guān)系，相關(guān)性系數(shù)R2達到0.9992。利用標準曲線，通過測定堿性品紅溶液吸光度計算其濃度。
1.2.4實驗方法
取100mL質(zhì)量濃度為100mg/L堿性品紅溶液置于250mL錐形瓶中，加入一定量的催化劑、質(zhì)量濃度30%的H2O2溶液，置于微波爐中，設(shè)定好微波功率和輻照時間，開啟微波，對堿性品紅進行催化氧化降解實驗。取反應(yīng)后的上清液測定堿性品紅濃度，計算出相應(yīng)的降解率。
2 結(jié)果與討論
2.1催化劑的確定
在催化劑量0.2g、30%H2O20.1ml、微波功率300w及輻照時間4min的條件下，采用微波-類Fenton降解堿性品紅，通過堿性品紅的降解效果比較催化劑的催化性能，結(jié)果見表1。
表 1 不同催化劑對應(yīng)的堿性品紅降解率
負載金屬種類及負載量 堿性品紅降解率（%）
Fe3+-0.7wt% 42.84
Fe3+-1.0wt% 48.25
Fe3+-1.5wt% 48.30
Cu2+-0.7wt% 80.68
Cu2+-1.0wt% 92.35
Cu2+- 1.5wt% 90.69
Fe3+（0.7wt%）- Cu2+（1.0wt%） 92.85
Fe3+（1.0wt%）-Cu2+（1.0wt%） 94.25
Fe3+（1.5wt%）- Cu2+（1.0wt%） 92.42
從表1中可以看出，微波-類Fenton降解堿性品紅，由于負載金屬離子種類和負載量的不同，降解率在42%～95%之間，堿性品紅的降解效果差異很大。負載Fe3+催化劑降解率在42%～49%之間，催化效果較差；負載Cu2+催化劑降解率在80%～91%之間，催化效果優(yōu)于負載Fe3+催化劑；負載鐵銅雙金屬離子催化劑降解率在92%～95%之間，催化效果最好。因此，適宜的催化劑為Fe3+（1.0wt%）-Cu2+（1.0wt%）。
2.2 微波/催化劑/H2O2催化降解堿性品紅影響因素分析
2.2.1 初始pH的影響
初始條件： 質(zhì)量濃度為100mg/L的堿性品紅溶液100mL，催化劑投加1000mg/L，H2O2投加84.25mg/L，混合搖勻后置于微波爐中，開啟微波爐，調(diào)節(jié)功率至300w，微波輻射時間5min。不同初始pH值對水中堿性品紅降解如圖3所示。
圖3初始pH對堿性品紅降解的影響
結(jié)合圖3及其實驗數(shù)據(jù)可知，在初始pH值為2.0-2.5之間時，堿性品紅的降解率先隨著初始pH值的增大而急劇上升，降解率從45%升到87.19%，相應(yīng)的堿性品紅濃度從55mg/L降到12.81mg/L；在pH值為2.5-3.5之間，堿性品紅的降解率隨著pH值的增大變化幅度不大(87.19%-80.91%)；當pH從3.5增加到4.0時，堿性品紅后隨著初始pH值的增大而下降，降解率從80.91%%急劇降到48.93%，相應(yīng)的堿性品紅濃度從12.81mg/L升到51.07mg/L。從圖中可以看出，在初始pH=2.5時，堿性品紅的降解率達到最大值87.19%。這是由于一方面堿性品紅礦化時會產(chǎn)生CO2，空氣中也含有一定的CO2，當體系隨著pH值的升高，溶液中CO32-的濃度愈來愈大，而CO32-是一種有效的·OH清除劑，因此，較高pH會使體系生成的CO2對堿性品紅的降解造成不利影響[2]。另一方面，在高pH條件下H2O2容易分解為H2O和O2，造成H2O2的損失，給堿性品紅的降解帶來不利影響[3]。
另外，堿性品紅屬于胺類鹽酸鹽，在酸性條件下將解離成氯離子和銨類正離子。而活性炭載體零電荷pH在6.0—6.5范圍內(nèi)，在pH=2.0-4.0范圍活性炭載體表面帶正電。對于堿性品紅在活性炭載體上的附著、繼而進行催化反應(yīng)，靜電排斥作用是一個不利因素?？紤]經(jīng)濟、操作簡便性，適宜的pH取3.0。
2.2.2 催化劑投加量的影響
取100mL質(zhì)量濃度為100mg/L的堿性品紅溶液，pH取3.0，H2O2投加濃度為84.25mg/L，微波功率300w，微波輻射時間5min。不同催化劑投加量對堿性品紅降解的結(jié)果如圖4所示。
圖4催化劑投加量對堿性品紅降解的影響
可以看出，催化劑Fe3+-Cu2+/AC的投加量在500mg/L～1500mg/L之間變化時，堿性品紅的降解率變化范圍為84.36%～85.28%，相應(yīng)的堿性品紅濃度為15.64mg/L～14.72mg/L。反映出催化降解堿性品紅中，當催化劑投加量達到一定程度，催化劑對堿性品紅催化降解率提高的幅度逐漸減小，當催化劑投加量為1250mg/L時堿性品紅降解率幾乎不再變化。
非均相催化過程的基本特征是反應(yīng)發(fā)生在催化劑表面的活性位上，對于多孔催化劑，反應(yīng)主要發(fā)生在內(nèi)孔表面，反應(yīng)過程包括如下步驟：一、反應(yīng)物自流體主體穿過催化劑外表面的界面膜層的擴散；二、反應(yīng)物從外表面向內(nèi)孔表面擴散；三、反應(yīng)物在內(nèi)表面上吸附形成表面物質(zhì)；四、表面物質(zhì)反應(yīng)形成吸附態(tài)生成物；五、吸附態(tài)生成物脫附，然后沿上述相反的過程，擴散進入催化劑外面流體主體。這個過程的擴散速率、表面吸附速率、表面反應(yīng)速率的最慢速率決定著整個催化反應(yīng)過程，隨著催化劑投加量的增大，體系流體主體反應(yīng)物濃度降低、生成物濃度增加，擴散速率、表面吸附速率、表面反應(yīng)速率都受到影響。盲目增大催化劑加量并不能達到經(jīng)濟、有效的降解水中堿性品紅的目的，根據(jù)上面實驗結(jié)果，適宜的催化劑投加量為1000mg/L。
2.2.3 H2O2投加量的影響
初始條件：質(zhì)量濃度為100mg/L的堿性品紅溶液100mL， pH為3.0，加入1000mg/L催化劑，微波功率300w，微波輻射時間5min。H2O2投加量對堿性品紅降解的影響結(jié)果見圖5。
圖5H2O2投加量對堿性品紅降解的影響
可以看出，當H2O2投加量從33.70mg/L增加到67.40mg/L時，堿性品紅的降解率從92.51%上升到93.96%，對應(yīng)的堿性品紅濃度從17.49mg/L降低到16.04mg/L，變化幅度不大；當H2O2投加量從67.40mg/L增加到101.10mg/L時，堿性品紅降解率下降，從93.96%下降到82.81%，對應(yīng)的堿性品紅濃度從16.04mg/L回升到17.19mg/L，變化幅度較大；當H2O2投加量從101.10mg/L增加到134.80mg/L時，降解率又升高到86.94%，變化幅度較大。H2O2投加量在較低或較高范圍都可獲得較高的堿性品紅降解率。
在微波輻射下，通過催化劑的作用，H2O2分解可產(chǎn)生大量超強氧化性的·OH，從而促使堿性品紅降解。因此，在一定范圍內(nèi)，堿性品紅的降解率會隨著H2O2投加量的增加而上升，但由于H2O2本身同時又是·OH的猝滅劑，投加量過多會導(dǎo)致·OH的猝滅（·OH+H2O2H2O+HO2·)；生成的·OH也很容易發(fā)生自聚合反應(yīng)，重新生成H2O2 （·OH +·OHH2O2）[4]，從而不利于堿性品紅的降解，故當·OH在有機物氧化降解中發(fā)揮主要作用，應(yīng)避免投加過量H2O2。當H2O2繼續(xù)增加，一方面氧化劑濃度增大，另一方面微波作用使堿性品紅分子中各原子間鍵能受到削弱，非·OH氧化機制將在堿性品紅氧化降解過程中發(fā)揮重要作用，故微波作用下較大H2O2投加量也可獲得較高的堿性品紅降解率。但對于經(jīng)濟、高效的堿性品紅降解過程，適宜的H2O2投加量為67.40mg/L。
2.2.4 微波功率的影響
初始條件：初始pH為3.0的質(zhì)量濃度為100mg/L的堿性品紅溶液100mL，催化劑1000mg/L、H2O2濃度67.40mg/L，微波輻射時間5min。微波功率對堿性品紅降解影響的結(jié)果如圖6。
由圖6可以看出，隨著微波功率的增大堿性品紅的降解率先急劇升高，然后緩慢下降。當微波輻射功率從100w增加到300w時，堿性品紅的降解率從17.85%上升到93.96%，達到最大值，對應(yīng)的1.堿性品紅濃度為82.15mg/L～6.06mg/L；當微波功率從300w增加到500w時，堿性品紅的降解率從93.96%下降到85.39%。
這反映出，微波功率較低時，隨著微波功率的增大，高強度的微波能加劇反應(yīng)物堿性品紅分子的熱運動，削弱分子內(nèi)原子間鍵能，同時促進H2O2催化分解產(chǎn)生·OH，提高堿性品紅去除率；微波功率增加到一定程度，高強度的微波能使體系溫度驟然上升，H2O2在較高的溫度下易分解生成氧氣和水，故堿性品紅降解率逐漸下降。根據(jù)實驗結(jié)果，適宜的微波功率為300w。
圖6微波功率對堿性品紅降解的影響
2.2.5 不同輻射時間的影響
初始條件：初始pH為3.0，質(zhì)量濃度為100mg/L的堿性品紅溶液100mL，催化劑1000mg/L、H2O2濃度67.40mg/L，微波功率300w，微波輻射時間對堿性品紅降解的影響結(jié)果如圖7所示。
圖7不同輻照時間對堿性品紅降解的影響
可以看出，隨著微波輻射時間的延長，堿性品紅的降解率逐漸增加，但增加幅度逐漸降低。當輻射時間從1min增加到8min，堿性品紅降解率從39.44%提高到94.76%，對應(yīng)的堿性品紅濃度從60.56mg/L降低到5.24mg/L。當輻射時間為5min時，堿性品紅去除率為90.03%；繼續(xù)延長輻射時間引起的堿性品紅降解率變化很小，當輻射時間為6min時，堿性品紅去除率為92.76%，7min時，堿性品紅去除率為94.46%，8min時，去除率為94.76%。
這反映出，在體系開始階段，足夠的微波輻射時間，對堿性品紅在微波誘導(dǎo)下發(fā)生催化降解反應(yīng)特別重要，較長的微波輻射時間與較高的堿性品紅降解率對應(yīng)。但當微波輻射時間增加到一定程度，體系反應(yīng)物濃度越來越低、生成物濃度越來越高，內(nèi)、外擴散傳質(zhì)推動力越來越小，傳質(zhì)速率越來越低，故堿性品紅催化降解越來越少。在堿性品紅降解程度變化不大時，無謂的增加微波輻射時間意味著能量的無謂消耗，根據(jù)實驗結(jié)果，適宜的微波輻射時間為7min。
3 結(jié)論
（1）在微波-類Fenton降解堿性品紅中，負載金屬離子的種類和負載量的不同會帶來很大差異的降解效果。其中Fe3+（1.0wt%）-Cu2+（1.0wt%）/AC型催化劑催化效果最好。
（2）催化劑的投入對于降解堿性品紅是必須的，堿性品紅的降解率隨著催化劑投加量的增加而提高；初始pH在2.5～3.5時催化活性差異小，催化反應(yīng)順利進行，較高的pH不利于催化反應(yīng)的進行。
（3）對于100mL初始濃度為100mg/L的堿性品紅染料廢水，初始pH值2.5、催化劑投加量1000mg/L、H2O2投加量67.4mg/L、微波功率300w，輻射7min后堿性品紅去除率超過94%。
參考文獻
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爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007：2-11
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中的存在形態(tài)及其對H2O2的催化分解作用[J].中國造紙學(xué)報, 2006, 2(2):78-81.
知識目標
理解鹽類水解的本質(zhì)。
理解鹽類水解對溶液酸、堿性的影響及變化規(guī)律。
了解鹽類水解的利用。
能力目標
培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。
培養(yǎng)學(xué)生運用對比法和依據(jù)客觀事實解決問題的邏輯思維能力。
培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力。
情感目標
引導(dǎo)學(xué)生樹立“透過現(xiàn)象，抓住本質(zhì)”的辯證唯物主義認識觀點。
培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、勤于思考的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)建議
教材分析
“鹽類的水解”是電解質(zhì)理論的組成部分，它屬于化學(xué)基礎(chǔ)理論知識。教材把這部分內(nèi)容安排在強弱電解質(zhì)和電離平衡之后，目的是使鹽類水解過程和規(guī)律的探討能在電離理論和強弱電解質(zhì)概念的指導(dǎo)下進行,運用學(xué)生已有知識，從中發(fā)掘出鹽類水解新知識的“生長點”。
本節(jié)內(nèi)容分為三部分：建立鹽類水解的概念;探討鹽類水解的規(guī)律;運用鹽類水解的知識。其中，鹽類水解的概念是基礎(chǔ)，旨在揭示鹽類水解的實質(zhì)，并為研究鹽類水解規(guī)律提供依據(jù)。鹽類水解的規(guī)律是核心，它是鹽類水解原理的具體化，并使鹽類水解一般概念得以直接應(yīng)用。鹽類水解的利用，則是通過具體的情境和應(yīng)用實例，加深對鹽類水解及其規(guī)律的理解、鞏固?？傊?，本節(jié)教材涉及的知識面較寬,綜合性較強,是前面已學(xué)過的電解質(zhì)的電離、水的電離平衡以及平衡移動原理等知識的綜合應(yīng)用。因此，本節(jié)教材是本章的重點和難點。
教法建議
本節(jié)教師需要為學(xué)生提供鮮明的鹽類水解的實驗事實，啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生探究，深入探討實驗的微觀本質(zhì)，并利用多媒體教學(xué)手段，幫助學(xué)生實現(xiàn)從感性認識到理性認識的飛躍，以形成鹽類水解的概念;對于鹽的水解規(guī)律，要突出個別與一般的辯證關(guān)系，要依據(jù)教材的典型實例，運用歸納法揭示兩類鹽(強酸弱堿鹽、強堿弱酸鹽)水解的規(guī)律;對于鹽類水解的離子方程式和化學(xué)方程式的書寫，在教學(xué)中要強調(diào)書寫的規(guī)范要求和注意事項，并加強訓(xùn)練。最后，運用演繹法，討論鹽類水解知識在實際中的運用，加深對鹽類水解本質(zhì)及其規(guī)律的認識。具體建議如下：
1.知識準備(布置預(yù)習(xí)作業(yè))：中和反應(yīng)可表示為“酸+堿==鹽+水”，因此可把鹽理解為是由相應(yīng)的酸和堿反應(yīng)完成的，又因為酸有強酸、弱酸，堿有強堿、弱堿，所以生成的鹽就有四種，即強酸弱堿鹽、弱酸弱堿鹽、弱酸強堿鹽、強酸強堿鹽。要求上述四種類型的鹽各舉出2—3例(寫化學(xué)式)
2.采用實驗探究方法引入新課。建議將教材中的[實驗3-1]改為學(xué)生實驗，并增加一個演示實驗，即“向盛有固體Na2CO3和NH4Cl兩支試管分別注入3--4ml蒸餾水，振蕩使之溶解，再分別滴加2-3滴酚酞試液和紫色石蕊試液，觀察溶液顏色變化”，這樣使學(xué)生通過實驗現(xiàn)象，“發(fā)現(xiàn)”鹽溶液不都呈中性，引出課題。
3.對于“鹽類水解的本質(zhì)”，建議通過分析CH3COONa、AlCl3的水解，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出鹽類水解的本質(zhì)。
4.對于“強酸強堿鹽不水解”這部分內(nèi)容的教學(xué)也不容忽視，學(xué)生只有理解了強酸強堿鹽不水解才能更好地理解鹽類水解的本質(zhì)和條件;而對于“弱酸弱堿鹽的水解”只要求學(xué)生會判斷該類鹽能水解就可以了，不要擴展。
5.在講解如何書寫鹽類水解的離子方程式和化學(xué)方程式時，要強調(diào)說明以下問題：
①鹽類水解反應(yīng)一般是可逆反應(yīng)，反應(yīng)方程式中要寫“”號。
②一般鹽類水解的程度很小，水解產(chǎn)物的量也很少，通常不生成沉淀或氣體，也不發(fā)生分解，在書寫方程式時，一般不標“”或“”，也不把生成物寫成其分解產(chǎn)物的形式。(如H2CO3，NH3·H2O等)
③多元弱酸的鹽的水解反應(yīng)分步寫方程式，但以第一步為主(如H2CO3);多元弱堿鹽水解不分步寫(如AlCl3)。
④鹽類水解反應(yīng)可視作中和反應(yīng)的逆反應(yīng)。
6.“影響鹽類水解的外界因素”的教學(xué)，對于重點中學(xué)，可啟發(fā)學(xué)生運用實驗手段自主探究;對于普通中學(xué)，可采取教師演示實驗。同時使學(xué)生認識到鹽本身的性質(zhì)才是主要因素，滲透內(nèi)、外因的辯證關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】教學(xué)設(shè)計 鹽類水解 問題導(dǎo)學(xué)
【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）03-0165-02
1.教學(xué)目標
【知識與技能】引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)并理解鹽類水解的原理；引導(dǎo)學(xué)生正確書寫鹽類水解方程式。
【過程與方法】通過“活動?探究”的活動，引導(dǎo)學(xué)生體會特殊到一般，一般到特殊的演繹過程，并感受分析、歸納、綜合等方法的應(yīng)用。
【情感態(tài)度與價值觀】通過小組實驗探究培養(yǎng)學(xué)生合作精神和動手實驗的能力；通過探究實驗活動及結(jié)果分析獲得對鹽類水解相關(guān)知識的正確認識，體驗科學(xué)認知過程。
2.教學(xué)重難點
鹽類水解的原理和水解方程式的書寫。
3.教學(xué)方法
問題導(dǎo)學(xué)法、實驗探究法、演繹推理法。
4.教學(xué)內(nèi)容
【引入新課】展示氯化銨溶液作為金屬表面清洗劑的圖片，這是利用了鹽的什么性質(zhì)？（與生活聯(lián)系，激發(fā)興趣）
【問題1】我們常用酸溶液清洗金屬表面，為什么可用氯化銨溶液作為金屬表面清洗劑，所有的鹽溶液都顯中性嗎？
（設(shè)計意圖：從學(xué)生已有對氯化鈉溶液顯中性的認識出發(fā)，產(chǎn)生認知沖突）
【合作探究】（學(xué)生以小組為單位，分組做實驗、觀察、思考）
（1）分別用玻璃棒蘸取少量下列溶液，滴到pH試紙上，觀察顏色變化，并與標準比色卡比較，得出溶液的酸堿性。（教師指導(dǎo)學(xué)生pH試紙使用的正確操作）
提供：第一組溶液：濃度都為0.1mol/L NH4Cl溶液、NaCl溶液、NaClO溶液
第二組溶液：濃度都為0.1mol/L CH3COONa溶液、KNO3溶液、Al2（SO4）3溶液
（2）根據(jù)上述實驗完成下列表格。
【成果展示】學(xué)習(xí)小組展示自己的實驗結(jié)果。
（設(shè)計意圖：通過學(xué)生的自主探究活動，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生分析問題、設(shè)計實驗和動手實驗的能力，使學(xué)生認識到原來鹽溶液并不都是呈中性，還有的顯酸性，有的顯堿性。“這是為什么呢？”從而進一步激發(fā)學(xué)生求知的欲望。）
【問題2】 CH3COONa溶液為什么顯堿性？
【點撥】引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合以下問題思考分析
（1）CH3COONa溶液中存在哪些電離？
（2）離子反應(yīng)的發(fā)生的條件是什么？CH3COONa溶液中的離子間是否會引起“關(guān)聯(lián)”反應(yīng)？
（3）結(jié)果導(dǎo)致水的電離平衡有何影響？溶液中C （H+） 和 溶液中C（OH-）還相等嗎？
（設(shè)計意圖：這是一個理論探究活動，可以發(fā)揮合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，讓學(xué)生在探究鹽類水解原理的過程中體驗知識的生成過程。）
【學(xué)生展示】展示本學(xué)習(xí)小組的探究結(jié)果，并闡明自己的觀點。
【動畫展示】CH3COONa溶液水解反應(yīng)的歷程。
【總結(jié)】由于生成弱電解質(zhì)CH3COOH，使得溶液中C （H+）減小，從而使得水的電離平衡向右移動，促進水的電離，則溶液中OH-與溶液中H+濃度不再相等，即是[OH-]溶液>[H+]溶液 ，所以溶液呈堿性。
【學(xué)生活動】書寫上述過程化學(xué)方程式及 離子方程式為： CH3COO-+H2O OH-+CH3COOH
【學(xué)生展示】化學(xué)方程式可表示為：CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH
離子方程式為： CH3COO-+H2O OH-+CH3COOH
【問題3】（1）上述過程化學(xué)方程式的逆反應(yīng)有什么特點？從中可以得到什么結(jié)論？
（2）為什么上述過程化學(xué)方程式和離子方程式用“？葑”？
（3）分析并比較C （CH3COO-）與C （CH3COOH）的大小。
【點撥升華】反應(yīng)的特點：“可逆”、“微弱”
【合作討論】同學(xué)們能不能用類似的方法分析氯化銨溶液為何顯酸性？NaCl溶液為何顯中性？（讓學(xué)生先獨立思考，分析完畢后小組討論。本部分的探究過程可以讓學(xué)習(xí)小組完成，教師只強調(diào)這一過程的電離方程式書寫即可。）
（設(shè)計意圖：這個探究活動的從設(shè)計來看，好象比較簡單。實際上學(xué)生的思維量和前面探究醋酸鈉溶液為何顯堿性是一樣的。這樣處理的原因是讓學(xué)生利用剛剛獲得的經(jīng)驗，體驗成功感，感受學(xué)習(xí)的樂趣。）
【成果展示】投影展示學(xué)生的小組討論結(jié)果。
【總結(jié)】鹽溶液有的顯酸性，有的顯堿性的實質(zhì)：與水反應(yīng)有生成弱電解質(zhì)。
【點撥升華】一、鹽類的水解反應(yīng)：
4.1定義：在水溶液中鹽電離產(chǎn)生的離子與水電離產(chǎn)生的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)，叫做鹽類的水解反應(yīng)，簡稱鹽類的水解。鹽類的水解反應(yīng)是酸堿中和反應(yīng)的逆反應(yīng)。
4.2實質(zhì)：鹽電離出的離子與水電離出的離子反應(yīng)生成弱電解質(zhì)，破壞了水的電離平衡，促進了水的電離。
4.3結(jié)果：破壞了H+或OH-濃度的等量關(guān)系使溶液呈酸性或堿性。
【問題4】怎樣的鹽才會發(fā)生水解反應(yīng)？鹽溶液酸堿性如何判斷？
（設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生自主分析鹽類水解的形成條件及實質(zhì)。）
【交流討論】學(xué)生思考、討論
【遷移應(yīng)用】（1）判斷下列鹽是否能水解？
①Na2SO4 ②BaCl2 ③NH4NO3 ④CuSO4 ⑤Na2CO3
（2）判斷下列鹽溶液的酸堿性？
①Na2SO4 ②BaCl2 ③NH4NO3 ④CuSO4 ⑤Na2CO3 ⑥NaHSO4
（設(shè)計意圖：NaHSO4溶液呈酸性是自身電離的緣故，非鹽溶液的水解，進一步突出鹽類水解的實質(zhì)。）
【點撥總結(jié)】鹽是由酸和堿反應(yīng)得到的產(chǎn)物，酸堿有強弱之分，故形成的鹽也就有別。主要分為強酸強堿鹽（如NaCl、KNO3）、強酸弱堿鹽（如NH4Cl、CuSO4）、強堿弱酸鹽（如CH3COONa、Na2CO3）、弱酸弱堿鹽（如CH3COONH4）。有的鹽溶液不顯中性，是由于鹽中存在弱離子。
【點撥升華】
4.4鹽類水解的條件：鹽中必須含弱酸陰離子或弱堿陽離子。
4.5規(guī)律：（1）有弱才水解，無弱不水解；誰強顯誰性，雙強顯中性。
【問題5】相同物質(zhì)的量濃度的NaClO溶液PH值為什么比CH3COONa溶液的PH值大呢？
（設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生從更深的層次分析實驗中的數(shù)據(jù)差異，拓展思維，進一步理解鹽類水解與鹽中弱離子對應(yīng)的酸或堿的強弱有關(guān)。）
【交流討論】學(xué)生思考、討論。
【點撥升華】NaClO中ClO- 對應(yīng)的酸為HClO ， CH3COONa中CH3COO- 對應(yīng)的酸為CH3COOH ，同濃度的HClO 比CH3COOH 酸性更弱，其水解程度更大。
規(guī)律：（2）越弱越水解。
【學(xué)生活動】（1）嘗試判斷下列相同濃度的溶液，PH值由大到小的順序是
①NaCN ②CH3COOH ③NaF （查課本P80頁的電離常數(shù)）
（2）書寫下列鹽溶液的離子反應(yīng)式：①NaClO ②Al2（SO4）3 ③NaHCO3
（設(shè)計意圖：結(jié)合學(xué)生對知識的建構(gòu)，圍繞本節(jié)課的重點內(nèi)容，通過典型例子繼續(xù)強化對本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的深化。）
4.6課堂小結(jié)
5.作業(yè)
P89 2
6.板書設(shè)計
一、鹽類的水解
1）定義：在溶液中鹽電離產(chǎn)生的離子與水電離產(chǎn)生的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)，叫作鹽類的水解。
2）實質(zhì)：鹽電離出的離子與水電離出的離子反應(yīng)生成弱電解質(zhì)，破壞了水的電離平衡，促進了水的電離。
3）結(jié)果：破壞了H+或OH-濃度的等量關(guān)系使溶液呈酸性或堿性。
4）條件：鹽中必須含弱酸陰離子或弱堿陽離子。
5）規(guī)律：
（1）有弱才水解，誰強顯誰性，雙強顯中性。
（2）越弱越水解。
參考文獻：
[1]劉知新.化學(xué)教學(xué)論[M] .北京：高等教育出版社，1990