“沉淀溶解平衡”教學實踐及反思

（福州第一中學，福建福州350001）

“沉淀溶解平衡”教學實踐及反思

馬東

（福州第一中學，福建福州350001）

“沉淀溶解平衡”的教學中，課前認真鉆研教材，認識教材的地位與價值及難點的處理方法，預設學生可能出現的問題，對癥下藥；課后教師交流討論并及時提出寶貴改進建議，提升了駕馭教材的能力，加快了青年教師的成長。

沉淀溶解平衡；溶度積常數；教學反思

在“沉淀溶解平衡”教學中筆者發現，學生對沉淀溶解平衡概念的建立存在認識的偏差，對可能出現的問題主要進行以下幾點預設：（1）難溶等同于不溶。（2）沉淀的生成，反應迅速、現象明顯，學生常形成沉淀是單向的錯覺，當這個過程停止時，難溶物便不再溶解，割裂了沉淀和溶解兩個過程，妨礙可逆反應的建構。［1］（3）作為描述難溶電解質沉淀溶解平衡限度的兩個不同階段的物理量，通常認為Ksp越小的物質，溶解度也越小。（4）無法靈活運用Ksp解決離子濃度問題，不知Ksp適用的條件。

一、教材的研究

蘇教版教科書的編寫順序是先概念再運用。概念提出環節順序為：實驗驗證難溶≠不溶→沉淀溶解平衡定義→溶度積常數→沉淀溶解平衡的影響因素。沉淀溶解平衡建立過程，教材中的處理方式，“25℃時，AgCl的溶解度為1.5×10-4g，在有AgCl沉淀生成的溶液中存在著如下平衡：AgCl?Ag++Cl-”。這段話高度概括了以下內容：（1）難溶電解質AgCl有溶解度，達到飽和溶液時才建立了沉淀溶解平衡；（2）難溶氯化銀溶于水存在著溶解和沉淀兩個過程。這里省略了沉淀平衡的建構過程，而這恰恰是教學難點所在，教學中不應回避，應該將微觀的過程宏觀地展示出來，將難溶物的溶解和沉淀兩個對立統一的過程，融合起來。

二、教學的實踐

針對以上認識障礙，結合對教材及教學重難點的分析，筆者在備課中展開了以下的教學嘗試并將教學錄像和教學設計及時與組內教師交流。

1.教學流程

2.以問題為著手點，突破學生認識障礙

（1）三部曲攻破難溶≠不溶

第一步：創設情景，展示溶洞（成分難溶電解質CaCO3）圖片，結合化學式CaCO3討論溶洞的“溶”含義。

【設計意圖】創設情景認知沖突，獲得難溶物也會溶解的認識。

第二步：提供數據實證難溶≠不溶。提供25℃時部分固體的溶解度表供學生參考。

【設計意圖】培養學生通過數據獲得信息的能力，展示溶解度數據，給學生具體的難溶、微溶、可溶、易溶的典型代表，并突出不同類型的難溶物溶解度也有差異，雖然溶解度小，但也會溶解，沒有絕對不溶的物質。

第三步：設計并動手實驗證明難溶≠不溶。（以PbI2為例）

學生分組討論從物理和化學兩個角度獲得以下實驗方案。

方案1：測定溶解后上層清液的導電性變化。

方案2：測定溶解后溶質(PbI2)質量的變化。

方案3：利用實驗證明溶解后上層清液中I-或Pb2+存在。

對實驗方案可行性進行分析，選擇方案3，并進行實驗探究，獲得難溶≠不溶，沒有絕對不溶物質的認識。

【設計意圖】提升設計實驗的能力，選擇PbI2為研究對象有以下優點：黃色固體，PbI2懸濁液密度大易于沉降，靜置后上層清液為無色，20℃溶解度為0.063g，I-濃度較大，易于檢驗，現象明顯。

（2）建立沉淀和溶解同時進行的對立統一思想

【實驗】借助實物投影儀來展示：先取3mL0.1mol· L-1Pb(NO3)2溶液，再加入1滴0.1mol·L-1KI溶液，靜置后取上層清液，加入AgNO3，產生黃色沉淀，說明I-有剩余，證明該反應有一定限度，是可逆反應。

【設計意圖】培養學生定量觀，反應具有一定的限度，是可逆反應。正向沉淀，逆向溶解，同時深化對有沉淀生成的離子反應的再認識：即有沉淀生成的離子反應不能進行到底，沉淀的生成就是難溶電解質溶解平衡的建立。

【類比總結】沉淀溶解平衡的定義、特點（逆、等、動、定、變）；影響平衡移動因素。

【實驗】取上述實驗所得的上層清液，即飽和PbI2溶液加入碘化鉀溶液，再次形成黃色沉淀。

【設計意圖】可逆反應具有“逆、等、動、定、變”的特點，條件（影響平衡的外因，如濃度、溫度、壓強等）改變，平衡會移動，該過程為動態平衡，再次證明該反應為可逆反應。此時外因可以選擇濃度，也可以選擇溫度，如加熱PbI2濁液。但鑒于溶解度隨溫度變化不明顯，此處實驗效果不理想。

（3）利用數據揭開溶度積Ksp和溶解度的面紗

一定溫度下的飽和溶液，難溶電解質達到了溶解的限度，溶解度是從質量的角度，溶度積則是從濃度的角度來衡量溶解的限度，兩者有區別也有聯系。常見難溶電解質的溶度積常數和溶解度見表1。

表1 常見難溶電解質的溶度積常數和溶解度（25℃）

對比AgCl、AgBr和Agl、AgCl和BaSO4、AgCl和Ag2CrO4溶度積常數和溶解度數據。

【拓展視野】已知25℃下，BaSO4的溶度積為1.1× 10-10，求：它在純水中的溶解度？

【總結規律】在相同溫度下，對于相同類型的難溶電解質（如AgCl、AgBr、AgI）而言，Ksp越小，溶解度s也越小；但是，若類型相同，Ksp卻相差不大，溶解度還與摩爾質量有關；若類型不同，則不能通過Ksp數據判斷溶解度大小。

【選擇原則】計算溶解度時難溶物的選擇原則：難溶電解質包括難溶強電解質和難溶弱電解質，上述計算只適用于難溶強電解質，且產生的離子不水解的情況。而難溶弱電解質如Fe(OH)3溶解的部分并不能完全電離，溶解后存在分子和離子共存的現象，溶解的濃度不等于產生Fe3+的濃度；或者強電解質如Ag2S溶解產生的S2-會水解，促使平衡正移，Ag2S溶解度增大，因而S2-平衡濃度也不等于Ag2S溶解的濃度。［2］

（4）廢液處理

【拓展性實驗】信息提示：Ksp(PbI2)=7.1×10-9，Ksp(PbS)=9×10-29。假設一次演示實驗僅取用0.3gPbI2，按《國家生活飲用水衛生標準》鉛含量＜0.01mg/L計算，0.3gPbI2全部溶于水將造成270t水污染。增加實驗處理環節：向PbI2的懸濁液中加入硫化鈉溶液，由黃色沉淀轉化為黑色沉淀現象非常明顯，為沉淀溶解平衡的應用即沉淀的轉化埋下伏筆。通過信息應用將綠色化學理念滲透入教學環節。［3］

三、教學反思

此課在課后與組內教師進行了充分交流，在對課堂教學給予充分肯定的同時，也提出了寶貴的建議，精選如下：（1）蘇教版教材中選擇PbI2為代表證明難溶≠不溶，但事實上PbI2本身就是微溶物，不是難溶物，因此不能用來證明難溶物的特點。如果把PbI2換成難溶物氫氧化鎂，并利用酚酞溶液檢驗溶解后產生的氫氧根離子，實驗的科學性就會更加完善。（2）在實驗操作中是不是難溶物溶解產生的離子都可以通過物理或化學方法檢驗出來呢？探索這個問題時，首先查閱資料：Ksp(PbI2)=7.1×10-9，Ksp(CuS)=1.27×10-36；對比發現Ksp(CuS)值很小，溶解平衡限度很小，實踐操作中很難采用化學方法檢測CuS溶于水產生的Cu2+和S2-。探討這個問題即可以加深對Ksp應用的認識，同時也對離子檢驗問題形成了辯證的思想認識。（3）針對沉淀溶解平衡的建立過程，也可以變更為以下思路：先實驗證明溶解和沉淀同時進行，如在PbI2上層清液加入KI溶液，可再次形成沉淀。在先證明了平衡的存在后，引出平衡的概念，最后歸納平衡的特點。教學思路變更為“動態平衡→概念、特點”。這種思維方法進行了大膽的教學嘗試，針對學生的不同發展情況靈活使用教材，使課堂教學更加高效，讓教師和學生共同融入了知識的探索過程中，拓展了教育教學的內涵。

［1］詹崇明,黃愛民.《沉淀溶解平衡》（第1課時）教學設計［J］.中小學教學研究，2012（2）.

［2］北京師范大學無機化學教研室.無機化學［M］.北京：高等教育出版社，2011.

［3］王孝軍.令人喜令人憂的沉淀溶解平衡實驗［J］.中學化學教學參考，2013（7）.

（責任編輯：張賢金）