割補(bǔ)法在結(jié)晶水合物析出問(wèn)題中的應(yīng)用

周昌勇

摘要：結(jié)晶水合物析出問(wèn)題一直是溶解度計(jì)算教學(xué)中的難點(diǎn)。結(jié)合例題，借用數(shù)學(xué)中的割補(bǔ)思想，通過(guò)建構(gòu)模型能較好地解析結(jié)晶水合物的析出問(wèn)題。該方法比較直觀、可操作性強(qiáng)，且利于培養(yǎng)學(xué)生的形象思維和演繹推理能力。

關(guān)鍵詞：割補(bǔ)法；結(jié)晶水合物析出；溶解度計(jì)算

文章編號(hào)：1005–6629（2013）8–0059–03 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

溶解度計(jì)算是中學(xué)化學(xué)計(jì)算中的重難點(diǎn)，特別是結(jié)晶水合物的溶解度計(jì)算令很多學(xué)生望而生畏。關(guān)于溶解度的計(jì)算也有不少好的方法，如圖示法[1]和圖解法[2]等都是比較實(shí)用的方法，何道體老師[3]還利用質(zhì)量百分比與溶解度的關(guān)系專(zhuān)門(mén)探討了結(jié)晶水合物的溶解度計(jì)算，但涉及的問(wèn)題都比較簡(jiǎn)單。高中化學(xué)特別是競(jìng)賽中的該類(lèi)問(wèn)題通常涉及到結(jié)晶水合物的析出，通常采用溶解度的基本公式分析比較繁瑣，在實(shí)際教學(xué)中很難讓學(xué)生理解。筆者一直思考找到一種通俗易懂、便于操作的方法。本文借用割補(bǔ)法對(duì)結(jié)晶水合物的析出問(wèn)題進(jìn)行了探討。割補(bǔ)法就是通過(guò)對(duì)圖形的分割、補(bǔ)全，將復(fù)雜圖形簡(jiǎn)單化。本文的割補(bǔ)法就是把加進(jìn)或者分離的溶質(zhì)通過(guò)割補(bǔ)的方式進(jìn)行還原，以建構(gòu)飽和溶液平臺(tái)為切入點(diǎn)進(jìn)行探討。割補(bǔ)法通過(guò)建構(gòu)模型把抽象的化學(xué)問(wèn)題情景化、可視化、操作性強(qiáng)，在實(shí)際教學(xué)中容易被學(xué)生接受和理解。該方法不僅突破了通常方法僅從溶解度的定義角度分析的難教難學(xué)的瓶頸，而且培養(yǎng)了學(xué)生的形象思維以及學(xué)科方法間互相滲透的能力。

1 飽和溶液中加入溶質(zhì)結(jié)晶水合物析出問(wèn)題

1.1 模型的建構(gòu)

模型1：某溫度時(shí)X的溶解度為S，在足量的該飽和溶液中加入無(wú)水X為m克，充分?jǐn)嚢韬笪龀鯴·nH2O的質(zhì)量為多少？

解析：設(shè)溶質(zhì)的式量為M，析出晶體質(zhì)量為W克，通過(guò)割補(bǔ)法建構(gòu)模型如下：析出的晶體中分離出來(lái)，而剩下的仍是飽和溶液，依據(jù)溶解度公式計(jì)算如下：

從析出的W克晶體入手，把蒸發(fā)的m克溶劑再與析出W克晶體混合，該體系仍是飽和溶液，依據(jù)圖2得出如下關(guān)系：

整理得公式1.2： W=

1.2 應(yīng)用

例1 （1986年高考試題）在一定溫度下，向足量的飽和Na2CO3溶液中加入1.06 g無(wú)水Na2CO3，攪拌后靜置，最終所得晶體的質(zhì)量為（ ）

A.等于1.06 g B.大于1.06 g而小于2.86 g

C.等于2.86 g D.大于2.86 g

解析：該題通常按邏輯推理分析，“加入1.06 g無(wú)水碳酸鈉后，會(huì)析出帶有10個(gè)結(jié)晶水的晶體，從而質(zhì)量增加到2.86 g，而原溶液溶劑的質(zhì)量減少，會(huì)導(dǎo)致原飽和溶液中也會(huì)析出一部分晶體，因此析出的晶體質(zhì)量大于2.86 g”。下面利用模型1進(jìn)行定量計(jì)算：

2 向不飽和溶液中加入溶質(zhì)結(jié)晶水合物析出問(wèn)題

2.1 模型建構(gòu)

對(duì)于不飽和溶液中加入溶質(zhì)析出晶體問(wèn)題，一般需要提供2組或2組以上數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，下面擬表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型建構(gòu)，然后用割補(bǔ)法推出相關(guān)公式：

已知溶解度為S，溶質(zhì)的分子量為M，析出的晶體帶有n個(gè)結(jié)晶水，析出晶體的質(zhì)量為W克，則可得下面的基本關(guān)系：

4 結(jié)束語(yǔ)

以上是利用割補(bǔ)法對(duì)若干典型的結(jié)晶水合物析出問(wèn)題進(jìn)行了應(yīng)用，該方法借助圖形把復(fù)雜或難于理解的問(wèn)題變成容易理解的圖形，比較直觀。在具體操作上首先建構(gòu)模型演繹出一般規(guī)律和方法，然后回歸到具體問(wèn)題上，有益于培養(yǎng)學(xué)生的形象思維和演繹能力，同時(shí)也有助于提升學(xué)生注重學(xué)科方法之間互相滲透的思維品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱麗.圖示法解析溶解度計(jì)算題[J].蒙自師范高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2001，（12）：56～58.

[2]姜國(guó)慶.圖解-溶解度計(jì)算題的敲門(mén)磚[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育，2000，（12）：42～43.

[3]何道體.結(jié)晶水合物的溶解度計(jì)算探討[J].玉溪師專(zhuān)學(xué)報(bào)，1988，（4）：68～69.