有關“沉淀溶解平衡常數”的相異構想問題淺析

李杰春

摘 要 學生在學習化學知識時存在的“相異構想”問題，是導致化學教學效率低的原因之一。本文就高中生在學習沉淀溶解平衡常數時產生的相異構想的原因，明確學生在學習科學概念和規律時存在的困難，結合教學實踐尋求提高化學教學效率的策略。

關鍵詞 高中化學；沉淀溶解平衡常數；相異構想

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）25-0166-01

高中生由于知識經驗的欠缺，思維的獨立性和成熟性也沒有形成，看待和分析問題容易被表象所迷惑，不易看不到事物的本質，從而對物或概念產生相異構想。當學生帶著這些相異構想學習新知識時，不自覺的將其遷移進新知識中，影響科學概念的建立，甚至在新舊知識的交叉融合中產生新的相異構想，從而降低學生的學習效率。探查出學生對某部分知識存在的相異構想可以為學生制定更匹配的教學策略，使教學有的放矢，更有針對性，提高學習的學習效率。

沉淀的生成和溶解是生活中和科學研究中的重要現象，沉淀溶解平衡是高中化學教學中的重難點。在沉淀溶解平衡的學習中，為了能夠使學生掌握沉淀溶解平衡的知識和原理，筆者主要通過典型的試題分析沉淀溶解平衡產生相異構想問題淺析，以供同行參考。

沉淀溶解平衡的概念：在一定溫度下，當沉淀溶解和沉淀生成的速率相等時，形成電解質的飽和溶液達到平衡狀態，我們把這種平衡狀態稱作沉淀溶解平衡。

如果需要計算，就需要利用溶解平衡常數，簡稱溶度積，記作Ksp。以Mg（OH）2為例，溶度積Ksp[Mg（OH）2]= c（Mg2+）·c2 （OH-）。等式左邊表示溶度積，右邊表示各離子物質的量濃度以分子式相應系數為冪的乘積，我們知道三者中任意二者的值，就可以推算出第三者的值。假如我們知道Ksp[Mg（OH）2]和c（OH-），那么c（Mg2+）=Ksp（Mg（OH）2）/ c2 （OH-）。如果溶液中存在多種溶質，則分別列出各自的平衡方程，再根據離子之間的關聯關系，計算出相應的數值。

例：已知25℃時，BaCO3的溶度積Ksp=2.58×10-9，BaSO4的溶度積Ksp=1.07×10-10，則下列說法不正確的是 （ ）

A.25℃時，當溶液中c（Ba2+）﹒c（SO42-）=1.07×10-10時，此溶液為BaSO4的飽和溶液

B.因為Ksp（BaCO3）>Ksp（BaSO4），所以無法將BaSO4轉化為BaCO3

C. 25℃時，在含有BaCO3固體的飽和溶液中滴入少量Na2SO4溶液后有BaSO4沉淀析出，此時溶液中c（CO32-）﹕c（SO42-）≈24.11

D.在飽和的BaCO3 溶液中加入少量Na2CO3固體，可使c（Ba2+）減小，BaCO3的溶度積不變

【解析】錯誤的分析：學生錯誤選D。認為c（Ba2+）減小，Ksp（BaCO3）也減小。其原因是在一系列平衡常數的學習時，產生知識的混亂，沒有理解沉淀溶解平衡為動態平衡、Ksp只和溫度有關。在溫度一定時Ksp為定值，即c（Ba2+）﹒c（CO32-）不變，c（Ba2+）減小，則c（CO32-）必然增大。

抓住概念的本質是解決相異構想的根本原因：在眾多外界條件下，Ksp只和溫度有關，在溫度一定的條件下，Ksp是一定值，和外加物質沒有任何關系。在教學中強調、突出問題的本質，或是在問題解決落實中適當設計問題陷阱，暴露學生相異構想問題，從而進行更正，都是有效教學的策略。

另外溶度積常數不僅適用于單一的溶液，在混合溶液中也適用。類似水的離子積常數。例如：氯化銀懸濁液中加氯化鈉溶液，c（Cl-）增大，c（Ag+）減小。但是c（Cl-）和c（Ag+）的乘積不變。因為溶度積常數只與溫度有關。

根據溶度積常數的大小，可判斷實現該反應的難易程度。在工業上可進行除雜。例如要除去銅離子可加入硫離子，因為CuS的Ksp很小。類型相同Ksp大的向Ksp小的轉化容易，二者Ksp相差越大轉化越完全，反之Ksp小的向Ksp大的轉化困難。

溶度積常數、溶解度和物質的量濃度之間的換算也是重要問題。如BaSO4的溶度積（25℃時）Ksp=1.1×10-10求c（Ba2+）和c（SO42-）。按照學生已有的經驗BaSO4為沉淀，不能形成溶液，故c（Ba2+）和c（SO42-）均為0，但是經過計算可知，c（Ba2+）和c（SO42-）不為0，只是數值很小而已。即沉淀的飽和溶液是極稀的，其密度可以認為是1g·mL-1，由Ksp（BaSO4）=1.1×10-10可知其飽和溶液中c（Ba2+）= c（SO42-）=√Ksp mol·L-1=√1.1×10-5 mol·L-1，并非學生認為的濃度為零。

在教學中對學生已有的知識進行充分細致地測查和準確到位的把握，是進行科學教育的基礎和前提。可采用多種診斷措施，主動搜集信息，有針對性地了解學生的相異構想，對我們在教學中有的放矢地設計教學策略是至關重要的。由于不同學生的已經驗和思維方式不同，學習相同內容時獲取的學習結果也不盡相同，我們需以積極的態度對待這種差異。教學中設計有針對性的問題，通過交流討論，讓學生有機會表述自己的見解，這樣不僅可以促進學生對知識有更全面的理解，還可誘導學生暴露其產生的相異構想。隨著概念的不斷建構和發展，已有的相異構想轉化的同時又有可能伴生或衍生新的相異構想，因此教師要通過練習、作業、考試等各種反饋渠道，即時監控學生相異構想的變化，并不斷調整和優化教學策略。所以，轉變相異構想的有效教學策略之一是教師在教學過程中創設能引起學生產生認知沖突的教學情境，選擇和呈現問題時，以其無力解決的“沖突”動搖其頑固的相異構想，感到必須修正原來的錯誤觀念或模糊認識，以此為契機和動力，遵循科學、準確和指向準確的原則，指導學生進行認知順應，形成與科學觀念一致的新概念。