巧建模型解決向飽和氫氧化鈣溶液中加入生石灰的問題

劉小義

【摘 要】一般情況下，固體物質的溶解度隨溫度升高而增大，如硝酸鉀。但也有極少數固體，如氫氧化鈣，它的溶解度卻隨溫度升高反而減小。因為氫氧化鈣溶解度隨溫度變化而減小的特殊性，給一些相關問題的解答，帶來了思考的難度。

【關鍵詞】飽和氫氧化鈣溶液;加入;生石灰

【中圖分類號】G623.1【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）19-0-01

在初中化學關于溶解度及溶解度曲線的運用中，常常會出現氧化鈣溶于飽和石灰水的問題，例如，向20℃的飽和澄清石灰水（甲溶液）中投入適量的氧化鈣粉末，充分反應，下列說法錯誤的是

A.溶液溫度末冷卻到20℃時，溶液一定是飽和溶液

B.溶液溫度末冷卻到20℃時，溶質質量分數比甲溶液大

C.溶液溫度恢復到20℃時，溶液質量比甲溶液小

D.溶液溫度恢復到20℃時，溶液的溶質質量分數和甲溶液的相等

由于在溶解過程中即發生氧化鈣與水的反應，同時溶液的溫度也會升高，所以解決這類問題單一從理論角度不好解釋，而且學生也理解也不好。本文筆者根據多年的教學經驗，通過構建模型巧妙的解決這個問題，具體思路如下：

一、構建兩個模型

為了便于理解我們首先要構建兩個模型即的飽和溶液和不飽和溶液的模型。依據定義，在一定溫度下，向一定量溶劑里加入某種溶質，當溶質不能繼續溶解時，所得的溶液叫做這種溶質的飽和溶液。在一定溫度下，在一定量的溶劑里，還能再溶解某種物質的溶液叫做這種溶質的不飽和溶液。根據定義設計了以下兩個簡單形象的飽和溶液和不飽和溶液的模型。

二、熟悉兩種物質的相關性質

為了很好的解決問題，使思路更加明晰，學生要熟悉兩種物質的性質。

（1）熟悉氧化鈣的化學性質。氧化鈣是一種能與水發生化學反應的金屬氧化物，化學方程式：CaO+H2O═Ca（OH）2;反應中會消耗水，生成氫氧化鈣，同時反應放出大量的熱。

（2）熟悉溶解度曲線含義。

要做好這類題學生應該理解溶解度曲線圖中點的含義，這點非常重要，溶解度曲線圖中不同位置的點代表的意義各不相同。曲線下方的任意一點對應的溶液是一定溫度下的不飽和溶液;在這里特別要熟悉氫氧化鈣的溶解度曲線的含義：氫氧化鈣溶解度隨溫度上高而降低，對于飽和氫氧化鈣溶液來說，溫度升高有溶質析出，降低溫度，溶解度增大。

三、形象化描述氧化鈣溶解對飽和溶液的影響

狀態A是20℃的飽和澄清石灰水，為了便于描述反應原理，假設Ca（OH）2（a）和H2O（a）兩者恰好形成飽和溶液，Ca（OH）2（b）和H2O（b）兩者恰好形成飽和溶液。向20℃的飽和澄清石灰水（狀態A）中投入適量的氧化鈣粉末，假設加入的氧化鈣恰好將H2O（a）消耗完，則原先的溶質Ca（OH）2（a）由于沒有溶劑來溶解而全部析出，同時由于氧化鈣與水反應放出熱量使下層Ca（OH）2（b）和H2O（b）兩者恰好形成飽和溶液溫度升高，Ca（OH）2（b）會由于溫度升高溶解度降低而又部分析出，同時新生成的Ca（OH）2（c）由于沒有水來溶解也會全部析出。此時如果溫度不恢復到原來溫度，那么狀態C中此時溶劑的量由于消耗而減少，溶質的量由于析出在減小，由于狀態A中溶質溶劑的量在減少，則溶液的量在減小，同時，由于溶液的均一性，狀態A中上層和下層濃度相同，但由于加入氧化鈣導致原來Ca（OH）2（a）全部析出和H2O（a）全部消耗，而下層中Ca（OH）2（b）有部分析出，但是下層H2O（b）的質量不變，所以狀態C比狀態A濃度低，溶液的濃度在減小。

若將狀態C恢復到原來的溫度，由于溫度降低氫氧化鈣在水中的溶解度增大，則此時由于升溫導致已經部分析出的Ca（OH）2（b）會重新溶解到H2O（b）中，濃度和原來一樣。但是由于H2O（a）全部被消耗，所以溶劑的質量在減少，溶質的質量在減少，溶液的質量在減少。

通過巧妙的構建模型可以很形象化的解決向飽和氫氧化鈣溶液中加入生石灰的問題，如果在講解過程中配以動畫模擬，則效果更好，學生非常容易理解。通過運用這種思維方式我們很容易的解決本文開頭的例題，答案B

參考文獻

[1]徐宜秋;向飽和氫氧化鈣溶液中加入生石灰的問題探討[J];《數理化學習（初中版）》2013年07期.