论苏联教育版中的沉淀与溶解平衡单元_溶解度论文

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沉淀溶解平衡是苏教版《化学反应原理》一书中专题三第4单元的内容。经过教学实践,笔者发现有些地方值得探讨。

一、有关教科书中沉淀溶解平衡表达式

对于如何用化学方程式表示溶解平衡,教科书以AgCl为例,表达如下[1]:

这样书写的缺点在于不能与弱电解质的电离平衡有效区分,可能会使人误解AgCl为弱电解质。其实,对于溶解平衡,大学教科书规范书写如下:

在实际教学中,笔者发现学生显然能很快掌握这样的书写方法。

二、有关教科书的一个结论

教科书在讲述完如何表示难溶物质的溶度积常数后,列出一张常见难溶电解质的溶度积常数和溶解度表格。对于这张表格,教科书有一句话,“难溶电解质的的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力。表3-14列举了一些常见难溶电解质的溶度积常数和溶解度”[1]。

这一知识的出现显然是受化学课程标准的影响,在课程标准中对于沉淀溶解平衡的要求为:“能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质。”

表3-14的出现显然想用数据说明教科书中“的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力”这一结论。在实际教学中,有同学提出氯化银与硫酸钡两个物质数据不协调的质疑(氯化银的数据大于硫酸钡而溶解度却小于后者),但考虑到氯化银与硫酸钡的式量不同,如果把溶解度理解成物质的量浓度而非初中意义上的以克为单位的溶解度,两者数据就协调了。尽管如此,这一结论果真正确吗?

影响物质溶解度的因素除了溶度积外,还有离子活度、离子水解程度、固有溶解度[2]等因素,用图1可清楚表示影响溶解度的因素。从图1不难发现,溶度积常数只不过是表示那些简单离子浓度之间的关系,所以,如果我们不考虑其他因素,而单纯通过溶度积常数计算溶解度,往往会产生很大的误差,有些误差值可能高达十倍!

通过上述分析我们不难得出结论,溶度积常数可以用来判断一定浓度的离子混合是否有沉淀生成、可以解释沉淀的转化,却不能用来判断溶解度的大小,因为影响溶解度的其他因素都与溶度积常数无关,更不能得出“难溶电解质的的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力”这一结论。为更直观说明这一问题,笔者查阅了相关文献[4],找出一组与此结论相反的难溶物质(两者化学式都是AB型,前者的值大于后者,而溶解度却小于后者)。

由此可见,溶度积常数能用来描述沉淀溶解平衡,但不能用来推断溶解度的大小,所以教科书中的表述有欠缺。

三、有关教科书中的实验设计

为了说明微溶化合物是能相互转化的,教科书设计了AgCl、AgBr、AgI的转变实验,具体实验步骤如下[1]:

1.按下列实验步骤进行实验,观察并记录实验现象。

[实验1]取一支试管,向其中滴加2mL硝酸银溶液,然后向其中逐滴加入氯化钠溶液。

[实验2]向实验1的试管中滴加碘化钾溶液。

[实验3]向实验2的试管中滴加硫化钠溶液。

这一实验显然是帮助学生理解沉淀转化的本质:当离子积大于溶度积时就有沉淀产生,反之就有沉淀溶解。但经过实践,笔者以为这一设计存在一些缺陷。

缺陷一:在实验1中没有说明加入的氯化钠是否过量,如果不过量,整个实验是没有多大意义的(因为如果当有银离子存在时,溴离子、碘离子的加入当然会导致沉淀产生)。

缺陷二:从实验1到实验3,沉淀的颜色是从白色变为黄色最终变为黑色,颜色越来越深,不利于学生观察原先沉淀缓慢转化成后续沉淀的过程。整个实验在试管中进行,演示效果也较为差劲。

缺陷三:从氯化银、碘化银到硫化银,物质的溶解度和溶度积常数都是在逐渐减小,所以学生并不能通过这个实验真正体会离子积在沉淀转化中的作用。

为了弥补这些缺陷,笔者设计了一个实验。实验步骤具体如下:

1.取0.05mol/L的100mL硝酸银溶液放入250mL烧杯中。

2.往烧杯中加入2滴浓度为0.5mol/L黄色铬酸钠溶液,观察现象。

3.逐滴加入浓度为0.2mol/L氯化钠溶液1 mL~2mL,观察现象。

4.再加浓度为0.2mol/L氯化钠溶液25mL,观察现象。

这个实验颜色由深变浅,现象较为明显,学生在实验中可以观察到红色物质慢慢变成白色物质的过程。促使笔者推荐这一实验的另外一个原因为铬酸银的溶度积常数为(小于氯化银的数据),这一数据的反差让学生深刻体会离子积在沉淀转化中的作用,从而帮助学生理解沉淀转化的本质,最终帮助学生达到课程标准所说的“能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质”的要求。

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