有關(guān)“沉淀溶解平衡常數(shù)”的相異構(gòu)想問題淺析

李杰春

摘 要 學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識時存在的“相異構(gòu)想”問題，是導(dǎo)致化學(xué)教學(xué)效率低的原因之一。本文就高中生在學(xué)習(xí)沉淀溶解平衡常數(shù)時產(chǎn)生的相異構(gòu)想的原因，明確學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)概念和規(guī)律時存在的困難，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐尋求提高化學(xué)教學(xué)效率的策略。

關(guān)鍵詞 高中化學(xué)；沉淀溶解平衡常數(shù)；相異構(gòu)想

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）25-0166-01

高中生由于知識經(jīng)驗(yàn)的欠缺，思維的獨(dú)立性和成熟性也沒有形成，看待和分析問題容易被表象所迷惑，不易看不到事物的本質(zhì)，從而對物或概念產(chǎn)生相異構(gòu)想。當(dāng)學(xué)生帶著這些相異構(gòu)想學(xué)習(xí)新知識時，不自覺的將其遷移進(jìn)新知識中，影響科學(xué)概念的建立，甚至在新舊知識的交叉融合中產(chǎn)生新的相異構(gòu)想，從而降低學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。探查出學(xué)生對某部分知識存在的相異構(gòu)想可以為學(xué)生制定更匹配的教學(xué)策略，使教學(xué)有的放矢，更有針對性，提高學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效率。

沉淀的生成和溶解是生活中和科學(xué)研究中的重要現(xiàn)象，沉淀溶解平衡是高中化學(xué)教學(xué)中的重難點(diǎn)。在沉淀溶解平衡的學(xué)習(xí)中，為了能夠使學(xué)生掌握沉淀溶解平衡的知識和原理，筆者主要通過典型的試題分析沉淀溶解平衡產(chǎn)生相異構(gòu)想問題淺析，以供同行參考。

沉淀溶解平衡的概念：在一定溫度下，當(dāng)沉淀溶解和沉淀生成的速率相等時，形成電解質(zhì)的飽和溶液達(dá)到平衡狀態(tài)，我們把這種平衡狀態(tài)稱作沉淀溶解平衡。

如果需要計(jì)算，就需要利用溶解平衡常數(shù)，簡稱溶度積，記作Ksp。以Mg（OH）2為例，溶度積Ksp[Mg（OH）2]= c（Mg2+）·c2 （OH-）。等式左邊表示溶度積，右邊表示各離子物質(zhì)的量濃度以分子式相應(yīng)系數(shù)為冪的乘積，我們知道三者中任意二者的值，就可以推算出第三者的值。假如我們知道Ksp[Mg（OH）2]和c（OH-），那么c（Mg2+）=Ksp（Mg（OH）2）/ c2 （OH-）。如果溶液中存在多種溶質(zhì)，則分別列出各自的平衡方程，再根據(jù)離子之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)值。

例：已知25℃時，BaCO3的溶度積Ksp=2.58×10-9，BaSO4的溶度積Ksp=1.07×10-10，則下列說法不正確的是 （ ）

A.25℃時，當(dāng)溶液中c（Ba2+）﹒c（SO42-）=1.07×10-10時，此溶液為BaSO4的飽和溶液

B.因?yàn)镵sp（BaCO3）>Ksp（BaSO4），所以無法將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3

C. 25℃時，在含有BaCO3固體的飽和溶液中滴入少量Na2SO4溶液后有BaSO4沉淀析出，此時溶液中c（CO32-）﹕c（SO42-）≈24.11

D.在飽和的BaCO3 溶液中加入少量Na2CO3固體，可使c（Ba2+）減小，BaCO3的溶度積不變

【解析】錯誤的分析：學(xué)生錯誤選D。認(rèn)為c（Ba2+）減小，Ksp（BaCO3）也減小。其原因是在一系列平衡常數(shù)的學(xué)習(xí)時，產(chǎn)生知識的混亂，沒有理解沉淀溶解平衡為動態(tài)平衡、Ksp只和溫度有關(guān)。在溫度一定時Ksp為定值，即c（Ba2+）﹒c（CO32-）不變，c（Ba2+）減小，則c（CO32-）必然增大。

抓住概念的本質(zhì)是解決相異構(gòu)想的根本原因：在眾多外界條件下，Ksp只和溫度有關(guān)，在溫度一定的條件下，Ksp是一定值，和外加物質(zhì)沒有任何關(guān)系。在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)、突出問題的本質(zhì)，或是在問題解決落實(shí)中適當(dāng)設(shè)計(jì)問題陷阱，暴露學(xué)生相異構(gòu)想問題，從而進(jìn)行更正，都是有效教學(xué)的策略。

另外溶度積常數(shù)不僅適用于單一的溶液，在混合溶液中也適用。類似水的離子積常數(shù)。例如：氯化銀懸濁液中加氯化鈉溶液，c（Cl-）增大，c（Ag+）減小。但是c（Cl-）和c（Ag+）的乘積不變。因?yàn)槿芏确e常數(shù)只與溫度有關(guān)。

根據(jù)溶度積常數(shù)的大小，可判斷實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的難易程度。在工業(yè)上可進(jìn)行除雜。例如要除去銅離子可加入硫離子，因?yàn)镃uS的Ksp很小。類型相同Ksp大的向Ksp小的轉(zhuǎn)化容易，二者Ksp相差越大轉(zhuǎn)化越完全，反之Ksp小的向Ksp大的轉(zhuǎn)化困難。

溶度積常數(shù)、溶解度和物質(zhì)的量濃度之間的換算也是重要問題。如BaSO4的溶度積（25℃時）Ksp=1.1×10-10求c（Ba2+）和c（SO42-）。按照學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)BaSO4為沉淀，不能形成溶液，故c（Ba2+）和c（SO42-）均為0，但是經(jīng)過計(jì)算可知，c（Ba2+）和c（SO42-）不為0，只是數(shù)值很小而已。即沉淀的飽和溶液是極稀的，其密度可以認(rèn)為是1g·mL-1，由Ksp（BaSO4）=1.1×10-10可知其飽和溶液中c（Ba2+）= c（SO42-）=√Ksp mol·L-1=√1.1×10-5 mol·L-1，并非學(xué)生認(rèn)為的濃度為零。

在教學(xué)中對學(xué)生已有的知識進(jìn)行充分細(xì)致地測查和準(zhǔn)確到位的把握，是進(jìn)行科學(xué)教育的基礎(chǔ)和前提?？刹捎枚喾N診斷措施，主動搜集信息，有針對性地了解學(xué)生的相異構(gòu)想，對我們在教學(xué)中有的放矢地設(shè)計(jì)教學(xué)策略是至關(guān)重要的。由于不同學(xué)生的已經(jīng)驗(yàn)和思維方式不同，學(xué)習(xí)相同內(nèi)容時獲取的學(xué)習(xí)結(jié)果也不盡相同，我們需以積極的態(tài)度對待這種差異。教學(xué)中設(shè)計(jì)有針對性的問題，通過交流討論，讓學(xué)生有機(jī)會表述自己的見解，這樣不僅可以促進(jìn)學(xué)生對知識有更全面的理解，還可誘導(dǎo)學(xué)生暴露其產(chǎn)生的相異構(gòu)想。隨著概念的不斷建構(gòu)和發(fā)展，已有的相異構(gòu)想轉(zhuǎn)化的同時又有可能伴生或衍生新的相異構(gòu)想，因此教師要通過練習(xí)、作業(yè)、考試等各種反饋渠道，即時監(jiān)控學(xué)生相異構(gòu)想的變化，并不斷調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)策略。所以，轉(zhuǎn)變相異構(gòu)想的有效教學(xué)策略之一是教師在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)能引起學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突的教學(xué)情境，選擇和呈現(xiàn)問題時，以其無力解決的“沖突”動搖其頑固的相異構(gòu)想，感到必須修正原來的錯誤觀念或模糊認(rèn)識，以此為契機(jī)和動力，遵循科學(xué)、準(zhǔn)確和指向準(zhǔn)確的原則，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知順應(yīng)，形成與科學(xué)觀念一致的新概念。