“難溶電解質的溶解平衡”教學案例

李春華

摘 要：本案例通過系列問題為主線的探究活動，將沉淀溶解平衡建立、理解和應用形成問題串，由簡單到復雜，由單一到綜合，引導學生逐步深入理解沉淀溶解平衡，并學習實驗研究方法，形成沉淀溶解平衡解決問題的能力。

關鍵詞：化學教學；案例描述；探究方法

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）23-091-1

【案例描述】

1.新課引入。通過一組補充實驗，幫助學生回顧溶解平衡的相關知識，為后面將“有難溶物生成的離子反應”轉化為“難溶電解質溶解的問題”來研究作鋪墊。

【補充實驗】 展示室溫下NaCl的飽和溶液，并明確NaCl的溶解是在水分子的作用下實現的。

【討論】 （1）可采用什么方法判斷該溶液是否為NaCl的飽和溶液？NaCl在水溶液里達到溶解平衡狀態時有何特征？（2）欲使該溶液中NaCl析出的方法有哪些？

【補充實驗】 取4mL NaCl飽和溶液，滴加1～2滴濃鹽酸（約12mol/L），即可觀察到大量白色沉淀產生。（提示：常溫下NaCl飽和溶液的質量分數約為26.5%，密度約為1.20g/cm3，物質的量濃度約為5.43mol/L）

【討論】 你認為發生上述變化現象的原因是什么？

提示：根據溶液中離子的組成，析出的只能是NaCl晶體。由于濃鹽酸的加入，使c（Cl-）明顯增大，進而使溶液中Na+和Cl-結晶速率加快，所以有NaCl晶體析出。

【問題】 可溶性電解質的溶解既然存在著溶解平衡，那么難溶電解質在水中是否也存在著溶解平衡呢？

教學中，應讓學生明白：為什么要將“生成沉淀的離子反應”轉化成“固體溶解的問題”來討論。這是因為“生成沉淀的離子反應”常常給人的印象是一種單向的變化過程，是不可逆的，而“固體溶解”卻是一種雙向互變的、動態的過程。因此，這種討論問題方式的改變不僅僅是為了介紹一個知識點，更是對一種思維方式的探討。當我們需要深入了解事物變化的原因時，常常需要擺脫定勢思維的習慣，學會變換角度來觀察問題并對問題進行重新認識和思考，此外，我們關注的也不應僅僅是發生變化的事物本身，還要關注影響事物變化的環境。

以AgNO3溶液與NaCl溶液反應為例。在AgNO3溶液中，Ag+顯然是在水分子的作用下成為溶液中自由移動的離子，但是與NaCl溶液混合時立即會出現白色沉淀，這表明Ag+和Cl-之間存在著強烈的相互作用，環境的改變使離子存在的形態也發生了根本性的改變。但是，對于已經形成沉淀的AgCl來說，溶液中的水分子是否可能使其中的部分Ag+和Cl-重新溶解呢？當學生查閱了相關資料后，答案應該是肯定的。至此，對于AgCl沉淀的生成可以有如下幾點認識：（1）Ag+和Cl-之間存在著強烈的相互作用；（2）AgCl在水中的溶解度確實很小；（3）在一定條件下，AgCl在水中的溶解可以處于平衡狀態。

講解：通常，我們習慣認為AgCl是“不溶”性物質，AgNO3溶液與NaCl溶液的反應是“不可逆反應”，現在看來，這些都不是絕對的。當我們將“生成沉淀的離子反應”轉化成“固體溶解的問題”來討論時，我們所研究的對象就自然地處于動態地、變化的狀態之中，我們對生成沉淀的離子反應本質就有了更為透徹地理解，這也為后面學習沉淀的溶解與轉化奠定了基礎。

關于沉淀的生成和溶解，實際是分別圍繞著難溶電解質溶解平衡中兩個不同的方面進行討論。這部分設計了兩個【思考與交流】活動，主要是激發學生的思維，起一個導向作用，至于討論問題的廣度和深度須視學生實際情況而定。

但需要使學生明白：生成難溶電解質的沉淀，是工業生產、環保工程和科學研究中除雜質或提純物質的重要方法之一（并不是唯一方法！）。可以在重點討論溶液中Fe3+（也可以是其他離子）的沉淀方法的基礎上，大概地介紹以下幾點：

（1）沉淀劑的選擇（要求除去溶液中的某種離子，又不能影響其他離子的存在，并且由沉淀劑引入溶液的雜質離子還要便于除去）；（2）形成沉淀和沉淀完全的條件（由于難溶電解質溶解平衡的存在，在合理選用沉淀劑的同時，有時還需要考慮溶液pH和溫度的調控）；（3）不同沉淀方法的應用。①直接沉淀（為除去指定的溶液中某種離子或獲取該難溶電解質）；②分步沉淀（為鑒別溶液中含有哪些離子，或是為分別獲得不同難溶電解質）；③共沉淀（為除去一組某種性質相似的離子，加入合適的沉淀劑）；④通過氧化還原反應等方式改變某離子的存在形式，促使其轉變為溶解度更小的難溶電解質以便分離出去。

另一方面，關于沉淀溶解的討論，必須以探討影響溶解平衡移動的條件為中心，了解幾種促使沉淀溶解的基本方法，如通過溫度的改變、溶液pH的調控、弱電解質的形成等等。根據學生情況，還可以簡略介紹配位化合物的形成或氧化還原反應等因素對難溶電解質溶解平衡的影響。

4.關于沉淀的轉化，應該理解為難溶電解質溶解平衡移動的一種特殊形式（盡管原有的難溶電解質并沒有完全轉化為可溶物的形式）。

圍繞【實驗34】的討論，結合鹵化銀的轉化和硫化銀的生成，需要從溶解平衡移動的角度具體分析。

在完成上述分析之后，應引導學生寫出相關反應的離子方程式：

I-+AgCl（s）AgI（s）+Cl-

這有助于學生對難溶電解質的轉化有一個比較完整的理解。

教學中，教師應讓學生明白：為什么要將“生成沉淀的離子反應”轉化成“固體溶解的問題”。這是因為“生成沉淀的離子反應”常常給人的印象是一種單向的變化過程，是不可逆的，而“固體溶解”卻是一種雙向互變的、動態的過程。因此，這種討論問題方式的改變不僅僅是為了介紹一個知識點，更是對一種思維方式的探討。當我們需要深入了解事物變化的原因時，常常需要擺脫習慣的定勢思維模式，學會變換觀察問題的角度來重新認識和思考，并且我們關注的也不應僅僅是發生變化的事物本身，還要關注影響事物變化的環境。endprint