從氫氧化鋁的溶解談中學化學素養養成

劉水秀

摘 要：本文分析了Al（OH）3沉淀形成條件、Al（OH）3在酸堿溶液中的溶解條件，從理論計算角度研究工業沉鋁生產條件的選擇，探討優秀化學思維品質和良好化學思維習慣的培養思路，以及中學生化學學科素養的養成途徑。

關鍵詞：沉淀 溶解 酸性 酸度 學科素養 思維品質 思維習慣

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C 文章編號：1672-1578（2016）09-0154-01

中學化學教學實踐中，大部分教師都會給學生“灌輸”這樣一個結論：“氫氧化鋁沉淀能溶于強酸或強堿溶液中，難溶于弱酸或弱堿溶液中”，并由此衍生出一系列的習題和解析，以高強度的重復刺激進行有效強化。在應試教育背景下，這樣的強化貫穿于整個中學化學教學過程，類似的“規律”成了中學化學課堂的重點分析對象和學生解題的金鑰匙，毋庸置疑，這種指向性高度集中的強化教學效果相當突出，師生們在各種階段性測試和綜合性測試中屢試不爽，樂此不疲，但終究我們會發現，生搬硬套可以換來輝煌的成績，卻換不來學生受益終身的能力。我們傳播科學，同時也在不斷制造科學性錯誤；我們強調化學是實驗科學，卻常常拋開實驗事實在傳遞無知。培養學生良好的化學素養，應該是培養學生正確的化學思維方式，引導學生理解正確的化學分析方法，積極完善化學理論分析、化學實踐應用的能力與習慣。

事實上，酸的酸性與溶液的酸性根本就是兩個問題，弱酸溶液的酸性在一定條件下完全有可能比強酸稀溶液更強，決定Al（OH）3沉淀能否溶解的，是溶液的酸度而不只是酸的強度。當強酸的濃度較小時，其酸度可能并不足以溶解Al（OH）3，而當弱酸的濃度較大時，其酸度亦有可能達到溶解Al（OH）3的條件。堿溶液中的情況類似。

理論計算說明，當弱酸水溶液中c（H+）達到一定條件時，就能部分溶解甚至完全溶解Al（OH）3；而當強酸被稀釋到一定程度時（pH>4.7），則不能溶解Al（OH）3。利用相同的方法可以計算堿性條件下Al（OH）3開始溶解和完全溶解所需的理論pH范圍、部分弱堿溶液濃度與pH值的關系，同樣可以說明，Al（OH）3能部分溶解于一定濃度的濃氨水中。上述結論均可以通過實驗證實。

可見，就Al（OH）3的溶解條件而言，撇下環境與條件的任何結論或“規律”都可能存在明顯的科學性錯誤，也毫無實際應用的價值和意義，科學的化學思維方式應當是明確沉淀的形成條件與溶解條件，結合弱電解質電離平衡和沉淀溶解平衡原理進行理論分析，根據科學計算結果判斷Al（OH）3的沉淀情況和溶解情況，最后通過相關化學實驗事實進行結論確證。

就學習而言，一個問題的解決往往伴隨著一個新問題的產生，學生正是在“解決問題——發現新問題——研究新問題——解決新問題”的分析過程中，不斷完善自身知識結構并逐漸提高學科能力水平，這是一個波浪式前進、螺旋式上升的過程。因此，當學生深刻理解了Al（OH）3的形成條件和溶解條件之后，必然會思考實際生產流程中沉鋁試劑的選擇，必然會對鋁鹽用氨水沉鋁的合理性持懷疑態度，這種情況下，以科學的探究獲得一個合理的解釋成為消除疑惑的唯一選擇。具體操作上，考慮到學生知識儲備和綜合能力的局限性，可以嘗試將一個綜合問題合理地分解為若干局部問題，化整為零，引導學生主動應用化學原理逐個擊破。問題設置及目的如下表：

分析結果表明，Al（OH）3在濃氨水中的溶解度原本就不大（微溶），實際生產過程中可以綜合各方面因素選擇合適的氨水濃度，再加上沉鋁過程中氨水反應后產生大量的NH4+抑制了NH3·H2O的電離，因而沉鋁過程中Al（OH）3的溶解程度其實相當小，完全可以忽略。

在這一系列問題的分析過程中，化學原理和化學方法僅僅是工具，決定解決什么問題、選擇什么工具、怎么使用工具的，是學習者的自主原發動機，解決問題的過程是學習者的獨立行為，學習者獲得的能力，不再是簡單的重復和機械的再現，而是融合了學科經驗、人生積累的高級加工與綜合應用能力，是影響學習者終身學習能力與個人發展成就的重要因素。由此可見，化學學科基本素養的培養是在循序漸進、環環相扣的問題研究過程中，重點培養學生研究問題和解決問題的方法和能力，培養學生利用化學原理和化學實驗研究化學問題的能力與習慣。優秀的化學思維品質和良好的思維習慣才是化學學科素養的核心。