從氫氧化鋁的溶解談中學(xué)化學(xué)素養(yǎng)養(yǎng)成

劉水秀

摘 要：本文分析了Al（OH）3沉淀形成條件、Al（OH）3在酸堿溶液中的溶解條件，從理論計(jì)算角度研究工業(yè)沉鋁生產(chǎn)條件的選擇，探討優(yōu)秀化學(xué)思維品質(zhì)和良好化學(xué)思維習(xí)慣的培養(yǎng)思路，以及中學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成途徑。

關(guān)鍵詞：沉淀 溶解 酸性 酸度 學(xué)科素養(yǎng) 思維品質(zhì) 思維習(xí)慣

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 文章編號(hào)：1672-1578（2016）09-0154-01

中學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，大部分教師都會(huì)給學(xué)生“灌輸”這樣一個(gè)結(jié)論：“氫氧化鋁沉淀能溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液中，難溶于弱酸或弱堿溶液中”，并由此衍生出一系列的習(xí)題和解析，以高強(qiáng)度的重復(fù)刺激進(jìn)行有效強(qiáng)化。在應(yīng)試教育背景下，這樣的強(qiáng)化貫穿于整個(gè)中學(xué)化學(xué)教學(xué)過(guò)程，類(lèi)似的“規(guī)律”成了中學(xué)化學(xué)課堂的重點(diǎn)分析對(duì)象和學(xué)生解題的金鑰匙，毋庸置疑，這種指向性高度集中的強(qiáng)化教學(xué)效果相當(dāng)突出，師生們?cè)诟鞣N階段性測(cè)試和綜合性測(cè)試中屢試不爽，樂(lè)此不疲，但終究我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，生搬硬套可以換來(lái)輝煌的成績(jī)，卻換不來(lái)學(xué)生受益終身的能力。我們傳播科學(xué)，同時(shí)也在不斷制造科學(xué)性錯(cuò)誤；我們強(qiáng)調(diào)化學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，卻常常拋開(kāi)實(shí)驗(yàn)事實(shí)在傳遞無(wú)知。培養(yǎng)學(xué)生良好的化學(xué)素養(yǎng)，應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生正確的化學(xué)思維方式，引導(dǎo)學(xué)生理解正確的化學(xué)分析方法，積極完善化學(xué)理論分析、化學(xué)實(shí)踐應(yīng)用的能力與習(xí)慣。

事實(shí)上，酸的酸性與溶液的酸性根本就是兩個(gè)問(wèn)題，弱酸溶液的酸性在一定條件下完全有可能比強(qiáng)酸稀溶液更強(qiáng)，決定Al（OH）3沉淀能否溶解的，是溶液的酸度而不只是酸的強(qiáng)度。當(dāng)強(qiáng)酸的濃度較小時(shí)，其酸度可能并不足以溶解Al（OH）3，而當(dāng)弱酸的濃度較大時(shí)，其酸度亦有可能達(dá)到溶解Al（OH）3的條件。堿溶液中的情況類(lèi)似。

理論計(jì)算說(shuō)明，當(dāng)弱酸水溶液中c（H+）達(dá)到一定條件時(shí)，就能部分溶解甚至完全溶解Al（OH）3；而當(dāng)強(qiáng)酸被稀釋到一定程度時(shí)（pH>4.7），則不能溶解Al（OH）3。利用相同的方法可以計(jì)算堿性條件下Al（OH）3開(kāi)始溶解和完全溶解所需的理論pH范圍、部分弱堿溶液濃度與pH值的關(guān)系，同樣可以說(shuō)明，Al（OH）3能部分溶解于一定濃度的濃氨水中。上述結(jié)論均可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

可見(jiàn)，就Al（OH）3的溶解條件而言，撇下環(huán)境與條件的任何結(jié)論或“規(guī)律”都可能存在明顯的科學(xué)性錯(cuò)誤，也毫無(wú)實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值和意義，科學(xué)的化學(xué)思維方式應(yīng)當(dāng)是明確沉淀的形成條件與溶解條件，結(jié)合弱電解質(zhì)電離平衡和沉淀溶解平衡原理進(jìn)行理論分析，根據(jù)科學(xué)計(jì)算結(jié)果判斷Al（OH）3的沉淀情況和溶解情況，最后通過(guò)相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行結(jié)論確證。

就學(xué)習(xí)而言，一個(gè)問(wèn)題的解決往往伴隨著一個(gè)新問(wèn)題的產(chǎn)生，學(xué)生正是在“解決問(wèn)題——發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題——研究新問(wèn)題——解決新問(wèn)題”的分析過(guò)程中，不斷完善自身知識(shí)結(jié)構(gòu)并逐漸提高學(xué)科能力水平，這是一個(gè)波浪式前進(jìn)、螺旋式上升的過(guò)程。因此，當(dāng)學(xué)生深刻理解了Al（OH）3的形成條件和溶解條件之后，必然會(huì)思考實(shí)際生產(chǎn)流程中沉鋁試劑的選擇，必然會(huì)對(duì)鋁鹽用氨水沉鋁的合理性持懷疑態(tài)度，這種情況下，以科學(xué)的探究獲得一個(gè)合理的解釋成為消除疑惑的唯一選擇。具體操作上，考慮到學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備和綜合能力的局限性，可以嘗試將一個(gè)綜合問(wèn)題合理地分解為若干局部問(wèn)題，化整為零，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)應(yīng)用化學(xué)原理逐個(gè)擊破。問(wèn)題設(shè)置及目的如下表：

分析結(jié)果表明，Al（OH）3在濃氨水中的溶解度原本就不大（微溶），實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可以綜合各方面因素選擇合適的氨水濃度，再加上沉鋁過(guò)程中氨水反應(yīng)后產(chǎn)生大量的NH4+抑制了NH3·H2O的電離，因而沉鋁過(guò)程中Al（OH）3的溶解程度其實(shí)相當(dāng)小，完全可以忽略。

在這一系列問(wèn)題的分析過(guò)程中，化學(xué)原理和化學(xué)方法僅僅是工具，決定解決什么問(wèn)題、選擇什么工具、怎么使用工具的，是學(xué)習(xí)者的自主原發(fā)動(dòng)機(jī)，解決問(wèn)題的過(guò)程是學(xué)習(xí)者的獨(dú)立行為，學(xué)習(xí)者獲得的能力，不再是簡(jiǎn)單的重復(fù)和機(jī)械的再現(xiàn)，而是融合了學(xué)科經(jīng)驗(yàn)、人生積累的高級(jí)加工與綜合應(yīng)用能力，是影響學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)能力與個(gè)人發(fā)展成就的重要因素。由此可見(jiàn)，化學(xué)學(xué)科基本素養(yǎng)的培養(yǎng)是在循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題研究過(guò)程中，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法和能力，培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)原理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究化學(xué)問(wèn)題的能力與習(xí)慣。優(yōu)秀的化學(xué)思維品質(zhì)和良好的思維習(xí)慣才是化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的核心。