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

中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：C 文章編號：1672-1578（2016）09-0154-01

中學(xué)化學(xué)教學(xué)實踐中，大部分教師都會給學(xué)生“灌輸”這樣一個結(jié)論：“氫氧化鋁沉淀能溶于強酸或強堿溶液中，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，以高強度的重復(fù)刺激進行有效強化。在應(yīng)試教育背景下，這樣的強化貫穿于整個中學(xué)化學(xué)教學(xué)過程，類似的“規(guī)律”成了中學(xué)化學(xué)課堂的重點分析對象和學(xué)生解題的金鑰匙，毋庸置疑，這種指向性高度集中的強化教學(xué)效果相當(dāng)突出，師生們在各種階段性測試和綜合性測試中屢試不爽，樂此不疲，但終究我們會發(fā)現(xiàn)，生搬硬套可以換來輝煌的成績，卻換不來學(xué)生受益終身的能力。我們傳播科學(xué)，同時也在不斷制造科學(xué)性錯誤；我們強調(diào)化學(xué)是實驗科學(xué)，卻常常拋開實驗事實在傳遞無知。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)實踐應(yīng)用的能力與習(xí)慣。

事實上，酸的酸性與溶液的酸性根本就是兩個問題，弱酸溶液的酸性在一定條件下完全有可能比強酸稀溶液更強，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度。當(dāng)強酸的濃度較小時，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，其酸度亦有可能達到溶解Al（OH）3的條件。堿溶液中的情況類似。

理論計算說明，當(dāng)弱酸水溶液中c（H+）達到一定條件時，就能部分溶解甚至完全溶解Al（OH）3；而當(dāng)強酸被稀釋到一定程度時（pH>4.7），則不能溶解Al（OH）3。利用相同的方法可以計算堿性條件下Al（OH）3開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)論均可以通過實驗證實。

可見，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)性錯誤，也毫無實際應(yīng)用的價值和意義，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行理論分析，根據(jù)科學(xué)計算結(jié)果判斷Al（OH）3的沉淀情況和溶解情況，最后通過相關(guān)化學(xué)實驗事實進行結(jié)論確證。

就學(xué)習(xí)而言，一個問題的解決往往伴隨著一個新問題的產(chǎn)生，學(xué)生正是在“解決問題——發(fā)現(xiàn)新問題——研究新問題——解決新問題”的分析過程中，不斷完善自身知識結(jié)構(gòu)并逐漸提高學(xué)科能力水平，這是一個波浪式前進、螺旋式上升的過程。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，必然會思考實際生產(chǎn)流程中沉鋁試劑的選擇，必然會對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)生知識儲備和綜合能力的局限性，可以嘗試將一個綜合問題合理地分解為若干局部問題，化整為零，引導(dǎo)學(xué)生主動應(yīng)用化學(xué)原理逐個擊破。問題設(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），實際生產(chǎn)過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，因而沉鋁過程中Al（OH）3的溶解程度其實相當(dāng)小，完全可以忽略。

在這一系列問題的分析過程中，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)動機，解決問題的過程是學(xué)習(xí)者的獨立行為，學(xué)習(xí)者獲得的能力，不再是簡單的重復(fù)和機械的再現(xiàn)，而是融合了學(xué)科經(jīng)驗、人生積累的高級加工與綜合應(yīng)用能力，是影響學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)能力與個人發(fā)展成就的重要因素。由此可見，化學(xué)學(xué)科基本素養(yǎng)的培養(yǎng)是在循序漸進、環(huán)環(huán)相扣的問題研究過程中，重點培養(yǎng)學(xué)生研究問題和解決問題的方法和能力，培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)原理和化學(xué)實驗研究化學(xué)問題的能力與習(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。