“難溶電解質的溶解平衡”教學設計、實施與反思

鄭軍 潘虹

摘要： “難溶電解質的溶解平衡”作為一節理論性相當強的平衡理論學習，與元素化合物等介紹性、識記性知識的學習方法有很大的不同，必須讓學生動手動腦。故在本節課實施中，采用啟發式教學法，借鑒蘇格拉底的產婆術，通過提出問題、助產（啟發、引導學生，使學生通過自己的思考，得出結論）、歸納和定義（使學生逐步掌握明確的定義和概念）等步驟讓學生主動參與思維活動，從而實現本節理論知識的高效建構。

關鍵詞： 難溶電解質； 溶解平衡； 教學設計

文章編號： 10056629（2018）2005305中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

1教學設計思路

本節課內容是人教版化學選修4第三章“水溶液中的離子平衡”第四節“難溶電解質的溶解平衡”。第三章“水溶液中的離子平衡”是應用第二章所學的平衡理論，進一步探討水溶液中的離子行為，而第四節“難溶電解質的溶解平衡”是繼化學平衡、電離平衡、鹽類水解平衡之后的又一個重要平衡理論。通過學習本節內容，學生能更全面地了解水溶液中離子平衡的相關理論，能用平衡移動理論去解釋難溶電解質的溶解，能更加透徹地理解在溶液中發生離子反應的本質及它們在生活中的應用[1， 2]。

鑒于本節學習內容的特點，在進行課堂教學時，采用啟發式教學法，借鑒蘇格拉底的產婆術，通過逐個深入地提出問題，有意識地引導學生進行思考，再利用實驗進行探究。通過5個教學階段步步深入地讓學生完成了難溶電解質的溶解平衡知識與已有平衡理論知識的有效建構。

首先，基于學生的知識基礎，從熟悉的部分酸、堿、鹽的溶解性表，引出難溶電解質是否完全不溶的問題，以鎂與熱水反應后的溶液滴加酚酞變紅得出溶解性表中寫有“不”的Mg（OH）2是可以極少量溶于水的，從而自然引出學習內容。

然后，學生自己動手實驗，探究溶解性表中同樣寫有“不”的AgCl是否也能極少量溶于水，進而打破已有知識觀，得出一個重要的辯證性結論： 溶是絕對的，不溶是相對的。這是因為難溶電解質在水溶液中會建立溶解平衡。

再然后，為完善溶解平衡理論，通過向飽和NaCl溶液中添加濃鹽酸，出現明顯的白色渾濁現象，證明了溶解平衡在易溶電解質中的廣泛存在。并有意識地進行了平衡知識的遷移，以化學平衡、弱電解質的電離平衡、水的電離平衡、鹽類水解平衡為基礎，從動態平衡的角度去理解沉淀溶解平衡的建立、移動及影響因素。

接下來，創設如何解救誤服AgNO3患者的情境，讓學生結合實踐舉一反三，而學生的回答也耐人尋味、引人思考。假設解救標準為c（Ag+）<10-5mol/L，則洗胃時若用2%的NaCl溶液[0.34mol/L]能否達到成功解救病人的目的呢？引入溶度積這個定量常數，通過溶度積規則解答救人問題。

最后，學以致用，將新建構的沉淀溶解平衡知識遷移并應用于沉淀先后順序的分析及工業除雜。

課堂教學中學生的參與度很高，通過層層遞進的問題解決，不斷地獲得解決問題的成就感，又在不斷地發現需要深入分析的新問題，如此螺旋前進，反復從宏觀辨識與微觀探析進行相互論證，推進了學生對難溶電解質溶解平衡的認識和理解，完善了平衡的理論知識體系。

2教學目標

能從微粒觀認識難溶電解質在水中的溶解情況及溶解平衡的建立過程；會用平衡觀對沉淀的生成與溶解進行分析；能從定量觀理解溶度積及其表達式，結合溶度積規則定量分析溶解平衡的進行方向。能運用宏觀、微觀、符號等方式描述難溶電解質、易溶電解質沉淀溶解平衡的移動規律。

通過對難溶電解質Mg（OH）2和AgCl的溶解性實驗探究、易溶電解質NaCl的沉淀實驗驗證，發展運用化學實驗作為分析手段的興趣，養成注重實證、嚴謹求實的科學態度。

3教學過程

3.1復習舊知，Mg（OH）2實驗引發認知沖突

[教師]查閱教材第91頁部分酸、堿和鹽的溶解性表（20℃），請問表格中的“溶、微、揮”，還有一個短橫線“—”，分別表示什么？

[學生]“溶”表示這種物質在水溶液中是溶解的，“微”表示這種物質微溶于水，“揮”是指這種物質具有揮發性，“—”是指這種物質不存在或者遇水就分解了，而“不溶”是指這種物質是不溶于水的。

[設問]“不”表示不溶于水，例如Mg2+、 OH-對應的Mg（OH）2。它是否就真的一點都不溶呢？

[展示教師課前對比實驗]

（1） 蒸餾水加Mg條，加熱煮沸，發生反應，滴加酚酞，溶液變紅；

（2） 蒸餾水不加Mg條，加熱煮沸，滴加酚酞，無明顯現象。

[學生]分析討論、推理形成共識： 鎂與沸水反應后的溶液呈堿性，生成的Mg（OH）2不是一點都不溶！

設計意圖： 從初三開始伴隨學生的“部分酸、堿、鹽的溶解性表”，已不知不覺成為權威的代表。殊不知隨著知識的深入學習，卻已成為一種意識禁錮，必須先破而后立。

3.2物質遷移，實驗探究引出沉淀溶解平衡

[探究實驗]“不”溶的AgCl是否也能溶解一點？

[學生交流]我們先取少量氯化銀的上層清液于試管中，再加少量硫化鈉，發現生成了極少量的黑色沉淀，應該是硫化銀，說明這個溶液中有一定的銀離子存在，即不溶的AgCl也能溶解一點。

[追問]很嚴謹！為什么會想到加硫化鈉呢？

[學生]因為氯化銀懸濁液本來是白色沉淀，加氯化鈉或濃鹽酸等將再生成白色沉淀，在懸濁液中，現象看起來不明顯。

[小結]氯化銀這個“不”，也是可以溶解一點點的。實際上，這樣的一個辯證性的結論，在一百多年前，德國科學家維特就提出過。“從嚴格的科學意義上來說，不溶物是不存在的，即使是最頑固抗水的物質也不是不溶的”。從相對論的角度來講，“溶”是絕對的，“不溶”是相對的，即不存在絕對不溶的物質。

[查閱數據]請閱讀教材第61頁一系列物質的溶解度（20℃）。氯化銀1.5×10-4g/100g H2O，硝酸銀222g/100g H2O，對比第91頁氯化銀標注的是“不溶”，此數據再次說明，它不是不溶而是難溶。常見的兩種微溶物，硫酸銀、硫酸鈣，它們的溶解度分別為多少呢？0.796g/100g H2O、 0.211g/100g H2O。

[板書]溶解性與溶解度（20℃）的關系：

[教師]在AgCl懸濁液中，一方面，在水分子的作用下，AgCl會溶解產生極少量的Ag+（aq）、 Cl-（aq）；另一方面，溶液中的Ag+（aq）、 Cl-（aq）受AgCl表面陰陽離子的吸引，會回到AgCl的表面，又結合析出沉淀。在一定溫度下，當沉淀溶解和生成的速率相等時，AgCl（s）的質量及Ag+（aq）、 Cl-（aq）的濃度保持不變，建立動態平衡： AgCl（s）

Ag+（aq）+Cl-（aq）。

[板書]

一、 難溶電解質的溶解平衡

1 概念

在一定溫度下，當沉淀v溶解=v生成，固體電解質的質量、離子濃度不變的狀態。

2 表示方法

AgCl（s）

Ag+（aq）+Cl-（aq）

BaSO4（s）

Ba2+（aq）+SO2-4（aq）

注意： 用“

”且必須注明狀態（s，aq）

3 特征： 逆、等、動、定、變

設計意圖： 學生自己設計并進行實驗，獲得真知“溶是絕對的，不溶是相對的”。分析得出新知識，難溶電解質在水溶液中必然存在溶解平衡狀態。

3.3理論辨析，平衡移動原理探討水溶液中的離子行為

[設問1]等物質的量的Ag+、 Cl-真能反應進行到底嗎？如何理解沉淀完全？

[學生]討論交流，閱讀教材，得出結論。

[板書]注： （1）難溶電解質溶解平衡的存在，決定了Ag+、 Cl-不能完全反應進行到底。

化學上，濃度<10-5mol/L，認為反應完全了。

[設問2]易溶物質是否存在溶解平衡？

[分組實驗]飽和NaCl溶液滴加濃鹽酸，觀察現象。

[學生交流分享]我們首先取少量飽和氯化鈉溶液加入到試管中，再向其中加入濃鹽酸，試管中出現白色沉淀，因此我們判斷出氯化鈉存在溶解平衡。因為只有存在溶解平衡，加入濃鹽酸后氯離子濃度迅速增大，平衡逆向移動，才會出現NaCl晶體的析出，這說明易溶電解質確實也存在溶解平衡。

[板書]注： （2）易溶物質也存在溶解平衡。

NaCl（s）

Na+（aq）+Cl-（aq）

C12H22O11（s）

C12H22O11（aq）

[過渡]由于易溶電解質的溶解方向進行的程度大，因此這里我們就僅討論難溶電解質的溶解平衡。除了改變離子濃度，還有什么因素能改變平衡？

[板書]

4 影響因素

（1） 內因： 難溶電解質本身的性質（決定因素）。

（2） 外因： 溫度、濃度。

[交流討論]根據化學平衡移動的知識，影響難溶電解質溶解平衡的因素為①溫度： 升溫，多數溶解平衡正向移動，少數物質如Ca（OH）2會逆向移動。②濃度： 加水，平衡向溶解的方向即正向移動；增大相同離子濃度，平衡逆向移動；加入消耗離子的物質，平衡正向移動。

[課堂練習]Mg（OH）2懸濁液中，Mg（OH）2（s）

Mg2+（aq）+OH-（aq）

條件移動方向Mg2+濃度OH-濃度

升溫

加少量H2O

加Mg（OH）2（s）

加MgCl2（s）

續表

條件移動方向Mg2+濃度OH-濃度

加NaOH（s）

加稀HCl溶液

加CH3COONH4濃溶液

[小結]難溶電解質的溶解平衡作為一種平衡體系，遵從平衡移動原理。

設計意圖： 對新建立的難溶電解質的溶解平衡知識進行深入探討與分析，正確理解沉淀完全問題；形成溶解平衡廣泛存在的知識觀；并利用平衡移動原理分析難溶電解質的溶解平衡的影響因素。

3.4創設情境，引入沉淀溶解平衡定量分析工具——溶度積

[情境素材]如何解救誤服AgNO3溶液的人？

[生1]口服大量濃（飽和）食鹽水。

[生2]喝牛奶。

[教師]只完成這些快速的應急方案是不夠的，接下來應該送進醫院！醫生就會進行下一步更嚴密的操作那就是洗胃，洗胃時醫生會選擇2%的氯化鈉溶液洗胃，為什么不選擇飽和溶液呢？是因為人體雖然可以接受鈉離子和氯離子，但濃度過大會引起細胞脫水，這也是不能喝海水的原因。

[過渡]入院后，醫生一般會用兩倍于生理鹽水濃度的NaCl溶液緩慢洗胃。洗胃時若用2%的NaCl溶液[0.34mol/L]能否達到成功解救病人的目的呢？標準： c（Ag+）<10-5mol/L。這是一個定量問題，我們需要利用前面所學的平衡移動的知識和接下來要學習的溶度積進行解決。

[板書]

二、 溶度積（Ksp）

1 含義： 在一定溫度下，在難溶電解質的飽和溶液中，各離子濃度冪之積為一常數，叫做溶度積常數，簡稱溶度積。用Ksp表示。

2 表達式

MmAn（s）

mMn+（aq）+nAm-（aq）

Ksp=[c（Mn+）]m·[c（Am-）]n

[學生]練習： 已知某溫度下，AgCl的Ksp=4×10-10，試寫出AgCl的溶度積的表達式。

試求AgCl飽和溶液中的c（Ag+）=。

[設問]Ksp與之前的Kw，Ka/Kb，Kh都是一系列具體的常數，那它們受什么因素影響呢？比如Kw只受什么因素的影響？

[生]溫度。

[小結]溫度升高，Kw會升高；弱酸、弱堿的電離常數，溫度升高，Ka/Kb增大；水解常數，溫度升高，Kh增大。所以我們可以總結出一個共同的規律，前三項溫度升高，K均增大。那Ksp呢，除了哪個？氫氧化鈣，其余都是溫度升高，Ksp增大。

[板書]

3 影響Ksp的因素

Ksp只與難溶電解質的性質和溫度有關，而與沉淀的量和溶液中離子的濃度無關。

Ka/KbKwKhT↗變大

Ksp（大多數T↗變大）

4 意義： 溶度積Ksp反映了物質在水中的溶解能力。

[學生]例題：

Ksp（AgCl）=1.77×10-10，

Ksp（AgBr）=5.35×10-13，

Ksp（AgI）=8.52×10-17，

溶解能力[c（Ag+）]： 。

Ksp（Ag2CrO4）=2.0×10-12？溶解能力[c（Ag+）]： AgClAg2CrO4。

注意： 對于的電解質，Ksp的數值越大，電解質在水中的溶解能力越強。

[板書]

5 應用： 溶度積規則

（1） 離子積

AnBm（s）nAm+（aq）+mBn-（aq）

Qc=c（Am+）n·c（Bn-）m

Qc稱為離子積，其表達式中離子濃度是任意的，為此瞬間溶液中的實際濃度。

（2） 溶度積規則

① Qc>Ksp時，溶液過飽和，有沉淀析出，直至達到平衡。

② Qc=Ksp時，沉淀與飽和溶液平衡。

③ Qc

[思考]已知相同條件下，Ksp（AgCl）>Ksp（AgBr），在有Cl-、 Br-共同存在的溶液中，只要滴入AgNO3溶液，就一定先有AgBr沉淀生成嗎？

[生]不一定。

[情境回歸]如何解救誤服AgNO3溶液的人？

洗胃時若用2%的NaCl溶液[0.34mol/L]能否達到成功解救病人的目的呢？解救標準： c（Ag+）<10-5mol/L。

[中毒解救]學生查閱資料，25℃ Ksp（AgCl）=1.8×10-10。

根據Ksp計算出c（Ag+）≈5.3×10-10mol/L1×10-5mol/L，所以洗胃救人成功。

[課堂小結]學生總結。

設計意圖： 從定性到定量，是平衡移動知識深入分析與應用的必然。通過創設情境，引入定量表達難溶電解質溶解能力的溶度積，為全面解決水溶液中的離子平衡問題提供了重要的分析工具。

3.5學以致用，定性、定量分析水溶液中的離子平衡問題

[小試牛刀]已知某溫度下，Fe（OH）3的Ksp=4.0×10-38， Mg（OH）2的Ksp=3.2×10-11，在該溫度下，向0.02mol/L MgCl2、 0.005mol/L的FeCl3溶液中加入KOH固體，假設溶液體積不變。

若要生成Mg（OH）2沉淀，應使溶液中c（OH-）最小為。

若要生成Fe（OH）3沉淀，應使溶液中c（OH-）最小為。

若要除去MgCl2溶液中的FeCl3，下列試劑最適合的是（）

A KOH

B NH3·H2O

C Na2CO3

D MgCO3

[學生]首先，題目告訴了c（Mg2+）為2×10-2mol/L，然后就可以將[c（OH-）]2算出來，就是用Ksp除以2×10-2mol/L，然后再算出[c（OH-）]。同理，已知Fe（OH）3的c（Fe3+），用Ksp除以c（Fe3+）等于[c（OH-）]3，然后再算出[c（OH-）]。第一個的結果算出來等于4×10-5mol/L，第二個算出來等于2×10-12mol/L。

[追問1]正確。由這樣一個計算結果發現Mg2+、 Fe3+是不是同時沉淀的？

[追問2]c（Fe3+）更小卻先沉淀，說明Fe3+、 Mg2+中誰結合OH-的能力要強一些？

[追問3]當溶液中存在MgCl2、 FeCl3時，溶液肯定呈酸性，如何除去MgCl2溶液中的FeCl3？

[追問4]除了MgCO3，還有沒有其他合理的除雜試劑？

設計意圖： 知識的遷移與應用能力，是學生對新知識建構情況的直觀反映。故設計了此環節反饋學生的學習情況。

4教學反思

本節課“難溶電解質的溶解平衡”的教學設計與實施，教學過程流暢、娓娓道來，啟發式的教學法很好地發展了學生的微粒觀、平衡觀與定量觀等核心觀念，在對本節內容高效建構的同時，培養了學生注重實證、嚴謹求實的科學態度。堅持辯證性思考與實驗分析是本節平衡理論知識優質課的一大特色，學生動手動腦相結合，教學效果很好。

在教學過程中的課堂練習環節，向Mg（OH）2懸濁液中，加CH3COONH4進行平衡移動方向、Mg2+濃度、OH-濃度變化的分析時，針對部分學生“CH3COONH4水解呈中性，因此Mg（OH）2的溶解平衡不移動”的“異常”觀點，可讓其立刻動手進行實驗、論證假設。Mg（OH）2懸濁液中加入CH3COONH4實驗現象究竟如何？可做如下實驗，取用少量的NaOH溶液與過量的MgSO4溶液制備出一定量的Mg（OH）2懸濁液，向其中滴加CH3COONH4濃溶液，沉淀立即溶解，現象非常明顯。

參考文獻：

[1]陳懿.“難溶電解質的溶解平衡的應用”教學設計[J].化學教學， 2010，（3）：43～47.

[2]吳星.對高中化學核心素養的認識[J].化學教學， 2017，（5）：3～7.