“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”教學(xué)案例

李春華

摘 要：本案例通過(guò)系列問(wèn)題為主線的探究活動(dòng)，將沉淀溶解平衡建立、理解和應(yīng)用形成問(wèn)題串，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由單一到綜合，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入理解沉淀溶解平衡，并學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)研究方法，形成沉淀溶解平衡解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；案例描述；探究方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）23-091-1

【案例描述】

1.新課引入。通過(guò)一組補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生回顧溶解平衡的相關(guān)知識(shí)，為后面將“有難溶物生成的離子反應(yīng)”轉(zhuǎn)化為“難溶電解質(zhì)溶解的問(wèn)題”來(lái)研究作鋪墊。

【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)】 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(shí)現(xiàn)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(dá)到溶解平衡狀態(tài)時(shí)有何特征？（2）欲使該溶液中NaCl析出的方法有哪些？

【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)】 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(chǎn)生。（提示：常溫下NaCl飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為26.5%，密度約為1.20g/cm3，物質(zhì)的量濃度約為5.43mol/L）

【討論】 你認(rèn)為發(fā)生上述變化現(xiàn)象的原因是什么？

提示：根據(jù)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(jìn)而使溶液中Na+和Cl-結(jié)晶速率加快，所以有NaCl晶體析出。

【問(wèn)題】 可溶性電解質(zhì)的溶解既然存在著溶解平衡，那么難溶電解質(zhì)在水中是否也存在著溶解平衡呢？

教學(xué)中，應(yīng)讓學(xué)生明白：為什么要將“生成沉淀的離子反應(yīng)”轉(zhuǎn)化成“固體溶解的問(wèn)題”來(lái)討論。這是因?yàn)椤吧沙恋淼碾x子反應(yīng)”常常給人的印象是一種單向的變化過(guò)程，是不可逆的，而“固體溶解”卻是一種雙向互變的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程。因此，這種討論問(wèn)題方式的改變不僅僅是為了介紹一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，更是對(duì)一種思維方式的探討。當(dāng)我們需要深入了解事物變化的原因時(shí)，常常需要擺脫定勢(shì)思維的習(xí)慣，學(xué)會(huì)變換角度來(lái)觀察問(wèn)題并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)和思考，此外，我們關(guān)注的也不應(yīng)僅僅是發(fā)生變化的事物本身，還要關(guān)注影響事物變化的環(huán)境。

以AgNO3溶液與NaCl溶液反應(yīng)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(dòng)的離子，但是與NaCl溶液混合時(shí)立即會(huì)出現(xiàn)白色沉淀，這表明Ag+和Cl-之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，環(huán)境的改變使離子存在的形態(tài)也發(fā)生了根本性的改變。但是，對(duì)于已經(jīng)形成沉淀的AgCl來(lái)說(shuō)，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(dāng)學(xué)生查閱了相關(guān)資料后，答案應(yīng)該是肯定的。至此，對(duì)于AgCl沉淀的生成可以有如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：（1）Ag+和Cl-之間存在著強(qiáng)烈的相互作用；（2）AgCl在水中的溶解度確實(shí)很小；（3）在一定條件下，AgCl在水中的溶解可以處于平衡狀態(tài)。

講解：通常，我們習(xí)慣認(rèn)為AgCl是“不溶”性物質(zhì)，AgNO3溶液與NaCl溶液的反應(yīng)是“不可逆反應(yīng)”，現(xiàn)在看來(lái)，這些都不是絕對(duì)的。當(dāng)我們將“生成沉淀的離子反應(yīng)”轉(zhuǎn)化成“固體溶解的問(wèn)題”來(lái)討論時(shí)，我們所研究的對(duì)象就自然地處于動(dòng)態(tài)地、變化的狀態(tài)之中，我們對(duì)生成沉淀的離子反應(yīng)本質(zhì)就有了更為透徹地理解，這也為后面學(xué)習(xí)沉淀的溶解與轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)于沉淀的生成和溶解，實(shí)際是分別圍繞著難溶電解質(zhì)溶解平衡中兩個(gè)不同的方面進(jìn)行討論。這部分設(shè)計(jì)了兩個(gè)【思考與交流】活動(dòng)，主要是激發(fā)學(xué)生的思維，起一個(gè)導(dǎo)向作用，至于討論問(wèn)題的廣度和深度須視學(xué)生實(shí)際情況而定。

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

（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(zhì)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(zhì)溶解平衡的存在，在合理選用沉淀劑的同時(shí)，有時(shí)還需要考慮溶液pH和溫度的調(diào)控）；（3）不同沉淀方法的應(yīng)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(zhì)）；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(zhì)）；③共沉淀（為除去一組某種性質(zhì)相似的離子，加入合適的沉淀劑）；④通過(guò)氧化還原反應(yīng)等方式改變某離子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛雀〉碾y溶電解質(zhì)以便分離出去。

另一方面，關(guān)于沉淀溶解的討論，必須以探討影響溶解平衡移動(dòng)的條件為中心，了解幾種促使沉淀溶解的基本方法，如通過(guò)溫度的改變、溶液pH的調(diào)控、弱電解質(zhì)的形成等等。根據(jù)學(xué)生情況，還可以簡(jiǎn)略介紹配位化合物的形成或氧化還原反應(yīng)等因素對(duì)難溶電解質(zhì)溶解平衡的影響。

4.關(guān)于沉淀的轉(zhuǎn)化，應(yīng)該理解為難溶電解質(zhì)溶解平衡移動(dòng)的一種特殊形式（盡管原有的難溶電解質(zhì)并沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化為可溶物的形式）。

圍繞【實(shí)驗(yàn)34】的討論，結(jié)合鹵化銀的轉(zhuǎn)化和硫化銀的生成，需要從溶解平衡移動(dòng)的角度具體分析。

在完成上述分析之后，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式：

I-+AgCl（s）AgI（s）+Cl-

這有助于學(xué)生對(duì)難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化有一個(gè)比較完整的理解。

教學(xué)中，教師應(yīng)讓學(xué)生明白：為什么要將“生成沉淀的離子反應(yīng)”轉(zhuǎn)化成“固體溶解的問(wèn)題”。這是因?yàn)椤吧沙恋淼碾x子反應(yīng)”常常給人的印象是一種單向的變化過(guò)程，是不可逆的，而“固體溶解”卻是一種雙向互變的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程。因此，這種討論問(wèn)題方式的改變不僅僅是為了介紹一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，更是對(duì)一種思維方式的探討。當(dāng)我們需要深入了解事物變化的原因時(shí)，常常需要擺脫習(xí)慣的定勢(shì)思維模式，學(xué)會(huì)變換觀察問(wèn)題的角度來(lái)重新認(rèn)識(shí)和思考，并且我們關(guān)注的也不應(yīng)僅僅是發(fā)生變化的事物本身，還要關(guān)注影響事物變化的環(huán)境。endprint