“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”教學(xué)案例

李春華

摘 要：本案例通過系列問題為主線的探究活動，將沉淀溶解平衡建立、理解和應(yīng)用形成問題串，由簡單到復(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)實驗研究方法，形成沉淀溶解平衡解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；案例描述；探究方法

中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）23-091-1

【案例描述】

1.新課引入。通過一組補充實驗，幫助學(xué)生回顧溶解平衡的相關(guān)知識，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)溶解的問題”來研究作鋪墊。

【補充實驗】 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在水溶液里達到溶解平衡狀態(tài)時有何特征？（2）欲使該溶液中NaCl析出的方法有哪些？

【補充實驗】 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，進而使溶液中Na+和Cl-結(jié)晶速率加快，所以有NaCl晶體析出。

【問題】 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“固體溶解的問題”來討論。這是因為“生成沉淀的離子反應(yīng)”常常給人的印象是一種單向的變化過程，是不可逆的，而“固體溶解”卻是一種雙向互變的、動態(tài)的過程。因此，這種討論問題方式的改變不僅僅是為了介紹一個知識點，更是對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，常常需要擺脫定勢思維的習(xí)慣，學(xué)會變換角度來觀察問題并對問題進行重新認(rèn)識和思考，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的離子，但是與NaCl溶液混合時立即會出現(xiàn)白色沉淀，這表明Ag+和Cl-之間存在著強烈的相互作用，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，對于已經(jīng)形成沉淀的AgCl來說，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，對于AgCl沉淀的生成可以有如下幾點認(rèn)識：（1）Ag+和Cl-之間存在著強烈的相互作用；（2）AgCl在水中的溶解度確實很??；（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，這些都不是絕對的。當(dāng)我們將“生成沉淀的離子反應(yīng)”轉(zhuǎn)化成“固體溶解的問題”來討論時，我們所研究的對象就自然地處于動態(tài)地、變化的狀態(tài)之中，我們對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，實際是分別圍繞著難溶電解質(zhì)溶解平衡中兩個不同的方面進行討論。這部分設(shè)計了兩個【思考與交流】活動，主要是激發(fā)學(xué)生的思維，起一個導(dǎo)向作用，至于討論問題的廣度和深度須視學(xué)生實際情況而定。

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?。??？梢栽谥攸c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：

（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，有時還需要考慮溶液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的條件為中心，了解幾種促使沉淀溶解的基本方法，如通過溫度的改變、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，還可以簡略介紹配位化合物的形成或氧化還原反應(yīng)等因素對難溶電解質(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)溶解平衡移動的一種特殊形式（盡管原有的難溶電解質(zhì)并沒有完全轉(zhuǎn)化為可溶物的形式）。

圍繞【實驗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)生對難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化有一個比較完整的理解。

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“固體溶解的問題”。這是因為“生成沉淀的離子反應(yīng)”常常給人的印象是一種單向的變化過程，是不可逆的，而“固體溶解”卻是一種雙向互變的、動態(tài)的過程。因此，這種討論問題方式的改變不僅僅是為了介紹一個知識點，更是對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，常常需要擺脫習(xí)慣的定勢思維模式，學(xué)會變換觀察問題的角度來重新認(rèn)識和思考，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