影响agcl溶解平衡常数表格

难溶电解质的溶解平衡的教学建议
一、教材的地位和作用:
从内容的编排来看,“难溶电解质的溶解平衡”编在弱电解质的电离平衡、水的电离和溶液的酸碱性、盐类水解平衡之后,目的是为了让学生能更全面地了解水溶液中离子平衡的相关理论,让他们能更透彻地理解在溶液中发生离子反应的原理、动态平衡存在的普遍性,学会辨证地看待问题,分析问题、处理问题。
二、新课标和2010年考纲对本节内容的要求:
1、新课标的要求:能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质。
2、2010年高考考纲要求:了解难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质。
三、教学目标
1、知识与技能:让学生掌握难溶电解质的溶解平衡及其应用,并能运用平衡移动原理去分析、解决沉淀的生成、沉淀的溶解和沉淀的转化问题。培养学生的知识迁移能力、动手实验能力和逻辑推理能力。
2、过程与方法:引导学生根据实验现象,利用已有的知识经验,分析推理出新的知识,得出合理、正确的结论。
3、情感态度与价值观:在活动中增强团结、协作的合作意识,培养学生学习化学的兴趣,以及对立统一的辨证唯物主义观点。
四、教学重点:
难溶电解质的溶解平衡。
五、教学难点:
难溶电解质的溶解和转化。
六、教学方法:
实验演示、自主学习、合作探究、多媒体展示
七、教学过程:
1、教学过程中应注意的两个问题:
本节分为两部分。第一部分是“难溶电解质的溶解平衡”。课本在指出难溶物在水中也能极少量溶解的基础上,介绍了难溶电解质的溶解平衡的建立。第二部分是“沉淀反应的应用”。课本通过沉淀的生成、沉淀的溶解和沉淀的转化介绍了沉淀反应原理在生产、生活中的应用。对于这两部分知识,教师教学用书上明确要求我们要注意:
(1)为了便于学生深入理解难溶电解质的溶解平衡,书本【科学视野】提供了有关“溶度积”的阅读材料供学生选学和参考,但在教学中不要求学生掌握有关“溶度积”的计算。
当然,对于接受能力好,理解能力强的学生,老师可以根据他们的需要,给以必要的帮助。
(2)要把握住知识的深度和教学语言的科学性,在难电离物质的溶解平衡问题上的讨论宜粗不宜细。需要指出的是,难溶电解质的溶解平衡和难电离物质(弱电解质)的电离平衡不能混为一谈。首先从物质类别方面看,难溶电解质可以是强电解质也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质,而Al(OH)
3是弱电解质],而难电离物质只能是弱电解质。再从变化的过程来看,溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态;而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。关于这类问题要让学生了解,但不必深入探讨。
2、溶解平衡的建立:
(1)对“Ag+ 与Cl- 的反应不能进行到底”的理解:
①首先要让学生明白,不同的电解质在水中的溶解度不同,有的很大,有的很小。物质在水中“溶”与“不溶”是相对而言的。“不溶”只是说明它的溶解度很小而已,任何物质,就算再少,也总有那么一丁点会溶解,绝对不溶的物质是没有的。为帮助学生理解,教学过程中,教师可以用多媒体展示课本61页的资料卡片,引导学生发现“难溶物也有溶解度”,这就说明了溶解的绝对性。也可以增补“Mg(OH)2溶液”酸碱性测定的实验,虽然Mg(OH)2属于难溶电解质,但其溶解于水的部分足以使酚酞溶液变红。还可以用多媒体或图片的形式直观地展示AgCl的溶解过程,让学生真正认识到氯化银虽然是难溶物,但它在水中仍有极少量溶解的事实。这样,学生就能直观地认识到物质的“不溶”是相对的。只要学生认同了这个理,也就认同了难溶电解质的溶解平衡体系的存在。
【增补实验】“Mg(OH)2溶液”酸碱性测定
取少量的Mg(OH)2固体于试管中,加入少量的蒸馏水,用力振荡,至固体不再溶解为止。然后滴加酚酞试液,溶液变红,说明“Mg(OH)2溶液”呈碱性。
②溶解平衡的建立:我们知道,Ag+与Cl-
会反应生成AgCl沉淀,尽管AgCl的溶解度很小,但并不是绝对不溶,或多或少,总会有AgCl溶解。因此,在生成AgCl沉淀后的溶液中参加反应的三种粒子在反应体系中同时存在。这样就把生成沉淀的反应转化成了我们熟悉的固体溶解的问题。
教学中,教师应让学生明白:为什么要将“生成沉淀的离子反应”转化成“固体溶解的问题”来讨论。这是因为“生成沉淀的离子反应”常常给人的印象是一种单向的变化过程,是不可逆的,而“固体溶解”却是一种双向互变的、动态的过程。从固体溶解的角度来看,AgCl在水中存在着两个过程:一方面,在水分子的作用下,少量Ag+与Cl-脱离AgCl表面溶入水中,另一方面,溶液中的Ag+与Cl-
受AgCl表面正、负离子的吸引,重新回到AgCl的表面而沉淀出来。在一定温度下,当沉淀溶解的速率与沉淀生成的速率相等时,就得到了AgCl的饱和溶液,也就建立了AgCl的溶解平衡体系:
AgCl(s) Ag+(aq)+
正是这种平衡体系的存在,决定了Ag+与Cl- 的反应不能进行到底。
③学生理解了难溶电解质的溶解平衡,那么再回头去认识物质溶解的相对性也就变得容易了,进而也就说明了课本61页设置的“思考与交流”中的在水溶液中进行的生成难溶电解质的离子反应是有限度的,不可能100﹪进行到底,它的限度就是难溶电解质达到溶解平衡的时候。
(2)难溶电解质的溶解平衡的特征:
有前面所学的化学平衡、弱电解质的电离平衡、水的电离平衡等知识的基础,学生对难溶电解质的溶解平衡的特征也就不难理解,通过类比,学生容易明白:与化学平衡、弱电解质的电离平衡、水的电离平衡一样,难溶电解质的溶解平衡也存在着“逆”“等”“动”“定”“变”等特征。
(3)影响难溶电解质的溶解平衡的因素:
与前面所学的动态平衡一样,影响难溶电解质的溶解平衡的因素也包括内因和外因两个方面。内因起主要作用,意思是说,不同的难溶电解质,因其本身的性质、溶解性的不同,其建立的平衡状态也就不同。但对同一种难溶电解质来说,影响其溶解平衡的因素与弱电解质的电离平衡、水的电离平衡一样,主要有浓度、温度、同离子效应等。
课堂教学中,教师可以引导学生回顾、类比,以组为单位进行归纳、总结,得出结论:
①浓度:加水,平衡向难溶物溶解的方向移动。
②温度:因绝大数难溶物的溶解过程是吸热过程,由此,升高温度,平衡将向难溶物溶解的方向移动。但也有少数平衡将向生成难溶物沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的溶解平衡。
③同离子效应:向平衡体系中加入相同的离子,平衡向生成电解质沉淀的方向移动。如向AgCl的溶解平衡体系中滴加AgNO3或NaCl溶液,平衡向生成AgCl沉淀的方向移动。
课堂教学中,对于这部分内容的落实,教师可通过例题、习题来加以把握。如:
【例】将足量BaCO3分别加入:①30mL水 &②10mL
0.2mol/LNa2CO3溶液 &③50mL
0.01mol/L 氯化钡溶液 &&#mL
0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为:&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
【答案】③>④>①>②
3、沉淀反应的应用:
如果学生理解了难溶电解质的溶解平衡,熟悉了影响该平衡的因素,那么对沉淀反应的应用就会轻而易举,信手到拈来。因为课本要求我们探究的沉淀的生成、沉淀的溶解和沉淀的转化其实质就是难溶电解质的溶解平衡的移动。
(1)沉淀的生成和溶解:
由于以前学了很多相关的知识,学生对沉淀的生成、沉淀的溶解的原理接受起来就比较容易,老师教起来也会比较轻松。在教学过程中,老师应该充分发挥学生的主体作用,培养其自主学习的能力,可采用合作探究的方式,引导、帮助他们用平衡移动原理来分析原因,归纳、总结,得出结论。
在教学过程中,教师可以结合一些工业生产、环保工程和科学研究中的生产流程图,引导学生认识到沉淀生成反应是工业生产中重要的除杂提纯物质的手段之一,且为保证产物的纯度,应尽可能让杂质转化为溶解度最小的沉淀而除去。可以在重点讨论溶液中Fe3+、Al3+(因为沉淀Fe3+、Al3+在工业生产中应用较广,在高考试题中出现较多。当然也可以是其他离子)沉淀方法的基础上,结合例题大概地介绍以下几点:
①沉淀剂的选择:要求除去溶液中的某种离子,又不能影响其他离子的存在,并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去。如必修1所学的粗盐的提纯。
②形成沉淀和沉淀完全的条件:由于难溶电解质溶解平衡的存在,在合理选用沉淀剂的同时,有时还需要考虑溶液pH和温度的调控。如课本【实验3-3】其实就是通过控制溶液的pH来促使Mg(OH)2沉淀生成或溶解。
③不同沉淀方法的应用。
直接沉淀:为除去指定的溶液中某种离子或获取该难溶电解质;
分步沉淀:为鉴别溶液中含有哪些离子,或是为分别获得不同难溶电解质;
共沉淀:为除去一组某种性质相似的离子,加入合适的沉淀剂;
通过氧化还原反应等方式改变某离子的存在形式,促使其转变为溶解度更小的难溶电解质以便分离出去。
以上沉淀方法的介绍,其实也是高考的常见考点。如:
【例】(2009年广东高考第22题)某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:
部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表,请回答下列问题:
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有&&&&&&&
(要求写出两条)
(2)滤渣I的主要成分有&&&&&&&&&&&&&&
(3)从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有&&&&&&&&&&&&&&&
(4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采用复分解反应制备:
&&&&&&&&&&
MgCl2+2NaClO3===Mg(ClO3)2+2NaCl
已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示:
①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2
。简述可制备Mg(ClO3)2的原因:&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中,常伴有NaCl析出,原因是:&&&&&&&&&&&&&&&&&
。除去产品中该杂质的方法是:&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
【解析】该题考查的是沉淀的溶解、沉淀的生成的有关知识。由题给中镁的回收工艺流程易看出,其整个回收过程其实就是一个控制条件选择生成沉淀的过程。首先,从固体废料到浸出沉淀,就涉及到了沉淀的溶解、沉淀的生成过程。其次,当固体废料浸出杂质滤渣后,再通过调节滤液的pH值来控制沉淀的生成,以达到除杂提纯、回收镁的目的,也是一个选择生成沉淀的过程。最后,第(4)小题中Mg(ClO3)2
的制备其实也是因为在一定条件下,NaCl的溶解度很小,会沉淀(结晶)析出而导致反应发生,从而得到Mg(ClO3)2
(1)浸出步骤实际上是硫酸与固体废料反应及溶解的过程,促使固体溶解及反应完全的措施一般是加热、振荡或搅拌,或是增大反应物的浓度,所以应该从这些方面来分析回答。
(2)固体废料与硫酸反应生成的产物主要有:MgSO4、CaSO4(微溶)、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、CO2、H2O、H2SiO4(沉淀),过滤后滤液中的溶质主要有MgSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3,根据表格信息,将pH调到5.5后,Fe3+和Al3+沉淀完全,全部转化为Fe(OH)3、Al(OH)3。
(3)与NaOH反应过滤后所得的滤液中溶质主要有:Na2SO4、MgSO4、NaOH,继续加NaOH调节pH到12.5后,可回收利用的主要物质就只有Na2SO4了。
(4)①因为该反应中的产物NaCl的溶解度相对其它几种物质来说是最小的,我们知道复分解反应发生的条件是生成沉淀、气体或水。其实这里所说的沉淀也是相对于溶解性的大小而言的,复分解反应应该是向着产物溶解度小的方向进行。我们所学的侯氏制碱法的反应原理之所以能发生也是基于这个原因。由于NaCl的溶解度较小,随着反应的进行,NaCl会逐渐达到饱和而析出,从而使反应正向进行。
②在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中,由于一种产物的减少而导致反应正向进行,但由于NaCl的溶解度几乎没变,所以会有NaCl结晶析出。利用Mg(ClO3)2与NaCl的溶解度随温度变化的差异,所以我们可以用重结晶的方法除去Mg(ClO3)2中的NaCl。
(2)沉淀的转化:
由于学生对离子之间相互反应生成难溶的沉淀具有较强的感性认识,但生成的沉淀由于溶解度的不同,可以由难溶物质向更难溶物质转化这个自发的过程会使学生在原有的知识层面上产生冲突,使他们一时难以理解、难以接受。正是基于这一点,教材对这一部分内容设计了多个演示实验,要求教师在教学过程中应充分利用这些实验,通过实验使学生理解沉淀的生成、沉淀的溶解的本质是难溶电解质的溶解平衡的移动。
教学过程中,教师应引导学生观察课本64页的演示实验3-4和演示实验3-5中氯化银转化为碘化银,进而转化为硫化银;氢氧化镁转化为氢氧化铁的反应过程中沉淀颜色的改变。并用多媒体展示AgCl、AgI、Ag2S、Mg(OH)2、Fe(OH)3在相同条件下的溶解度数据,提醒学生注意它们的溶解度的不同,结合实验事实,让学生思考:AgCl→AgI→Ag2S,Mg(OH)2→Fe(OH)3的过程与它们的溶解度的大小有什么关系?为什么会有实验中的转化?通过分析、讨论,让学生认识到:难溶物质转化为更难溶物质容易实现,而沉淀转化的本质是沉淀平衡的移动,有些时候可以通过改变浓度等条件来控制沉淀转化的方向。
其实,关于沉淀的转化,可以理解为沉淀反应的一种特殊形式(尽管原有的难溶电解质并没有完全转化为可溶物的形式)。教学过程中,教师应要让学生明白,沉淀的转化其实是沉淀的溶解和沉淀的生成的一个综合,因为它实际上就是一个溶解度大的沉淀的溶解,一个溶解度小的沉淀的生成过程。
围绕【实验3-4】的讨论,结合卤化银的转化和硫化银的生成,我们可以从沉淀的溶解和沉淀的生成的角度去分析沉淀的转化,把“沉淀的转化”转化为“沉淀的生成”来处理。同物理学中的参照物一样,如果我们把微溶物参照于易溶物,则可以把微溶物看成是“不溶物”;如果我们把微溶物参照于不溶物,则可以把微溶物看成是“易溶物”。虽然AgCl饱和溶液中c(Ag+)很小,但AgI饱和溶液中c(Ag+)更小,也即,AgI比AgCl更难溶解。由此,相对于AgI而言,我们可以把AgCl看成是“易溶物”,所以,向AgCl中滴加KI溶液,就会有AgI沉淀析出。在完成上述分析之后,应引导学生写出相关反应的离子方程式:
I- + AgCl(s)& AgI(s)+
这有助于学生对难溶电解质的转化有一个比较完整的理解。
八、实验过程中应注意的几个问题:
【实验3-3】
1、实验中所用的Mg(OH)2沉淀可以通过MgCl2溶液与NaOH溶液反应生成,然后通过过滤或离心机分离获得沉淀物。
2、实验中应使用过量的NH4Cl浓溶液,并要注意充分振荡,以加速Mg(OH)2的溶解。实际上,Mg(OH)2沉淀溶于NH4Cl溶液具有较大的可逆性。Mg(OH)2可以溶于NH4Cl溶液转化成MgCl2和NH3·H2O,而MgCl2溶液也能与氨水作用生成Mg(OH)2沉淀。原因是:Mg2+在溶液中开始沉淀的pH为9.5,完全沉淀时的pH为11.0。
【实验3-4】
实验中,先后滴加NaCl溶液、KI溶液、Na2S溶液,最好均为10滴。若滴入量太少(如各2~3滴),虽然可以先后观察到AgCl、AgI、Ag2S的沉淀形成,但得到的是几种难溶电解质的混合物,并不是难溶电解质间的转化,以致不能真正达到实验的预期目的。若滴入量太多,则不利于沉淀之间的快速转化。对此,教师课前要反复实验,把握好最佳量。
【实验3-5】
为加速Mg(OH)2转化成Fe(OH)3,可在滴加FeCl3溶液之后充分振荡,再静置观察。
九、关于【思考与交流】
【思考与交流1】
该交流的作用在于让学生应用已学知识积极思考,有利于其对沉淀溶解平衡的理解。在教学过程中,教师可以用多媒体展示课本61页的资料卡片,引导学生发现“难溶物也有溶解度”,这就说明了溶解的绝对性,进而反过来也就说明了生成沉淀的离子反应是不能真正进行到底的,说生成沉淀的离子反应能够完全是相对而言的。
【思考与交流2】
该交流具有对沉淀生成反应应用进行小结的性质。在教学过程中,教师可以结合一些工业生产流程图,引导学生认识到沉淀生成反应是工业生产中重要的除杂提纯物质的手段之一,且为保证产物的纯度,应尽可能让杂质转化为溶解度最小的沉淀而除去。
【思考与交流3】
该交流具有对“影响难溶电解质的溶解平衡的因素”进行小结的性质。在教学过程中,教师可以以组为单位,引导学生结合实验事实去分析讨论,总结归纳出沉淀溶解的规律:设法从沉淀溶解平衡体系中不断移去沉淀溶解、电离出的离子,如使之生成弱电解质,可达到使沉淀溶解的目的。
【思考与交流4】
该交流的作用是让学生通过分析、讨论理解沉淀转化的实质。在教学过程中,教师可以用多媒体展示AgCl、AgI、Ag2S、Mg(OH)2、Fe(OH)3在相同条件下的溶解度数据,引导学生注意它们的溶解度的不同,结合实验事实,让学生思考:AgCl→AgI→Ag2S,Mg(OH)2→Fe(OH)3的过程与它们的溶解度大小有什么关系?为什么会有实验中的转化?通过分析、讨论,让学生认识到:难溶物质转化为更难溶物质容易实现,而沉淀转化的本质是沉淀平衡的移动,有些时候可以通过改变浓度等条件来控制沉淀转化的方向。
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AgCl溶解平衡的实验探究与教学建议
  摘要:采用以传感技术为主的实验方法,多角度探究了AgCl在水中的溶解状况、溶解平衡的存在和移动,期望用实验事实来帮助学生建立难溶电解质溶解平衡概念,促进学生认识方式的转变。同时在分析教材的基础上,提出了教学实践中遇到的问题,并提供了相应的教学改进建议。 网/  关键词:AgCl溶解平衡;实验探究;教学建议;传感技术   文章编号:(6?04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B   人教版教材《化学反应原理》中,有关“难溶电解质的溶解平衡”主要研究的是难溶电解质(以AgCl为例)在水中溶解平衡的建立和应用。在该单元的教学中,通过实验探究,将具体知识的学习、观念建构和问题解决有机结合起来,可以帮助学生建立微粒观、动态平衡观和定量观等核心化学观念[1],促进学生认识方式的转变,提升对复分解反应(有沉淀参与和生成类)本质的认识水平。   难溶电解质在水中可表现为:有极少量的溶解,存在溶解平衡,条件改变时平衡移动。教学研讨中大家普遍认为其中的教学难点是“有极少量的溶解”,即微粒观的建立。   笔者尝试过利用镁条与Ag+的置换反应,试图通过AgCl溶解平衡的正向移动,得到易于观察的宏观实验现象来佐证AgCl在水中“有溶解”。实验方法如图1所示,将AgCl沉淀置于锥形滤纸内,并浸泡在其滤液中,盛滤液的烧杯内放有镁条;同时在另一烧杯中有纯水浸泡的镁条作空白对照。实验结果如图1所示,30分钟后近距离观察能见到镁条失去银白色光泽;18小时后,镁条明显变色,并且烧杯底部有银单质出现。由此佐证AgCl在水中“有溶解”。因该常规方法难以得到即时的实验结果,所以还应探寻其他实验方法应用于课堂教学。   笔者查阅了相关数据,例如25℃时,水的电离常数Kw=1.0×10-14,AgCl的溶度积Ksp=1.8×10-10,通过比较、分析后认为,两者在数量级上有一定差别,利用电导率传感器、微电流传感器来描述AgCl在水中的表现应具备可行性,同时以FeS作辅助素材,可以帮助学生清晰地认识难溶电解质溶解平衡这一本质及其化学规律。   1 实验探究   1.1 实验设计思路   由于电导率传感器不适于高温下测试,所以笔者又采用石墨棒作电极,利用微电流传感器进一步测试了AgCl在纯水中随温度变化的情况。   1.2 实验仪器及试剂   仪器:数据采集器,电导率传感器,微电流传感器,温度传感器,石墨棒,磁力加热搅拌器,1号碱性电池,导线,150 mL烧杯等   试剂:5% KCl溶液,2% AgNO3溶液,纯水,FeS(分析纯),0.5% K3[Fe(CN)6]溶液,2 mol/L NaOH溶液等   1.3 实验方法   1.3.1 样品及电极的处理   AgCl的制取:在3 mL 5% KCl溶液中加入3 mL 2% AgNO3溶液,生成AgCl白色沉淀,充分搅拌后采用倾泻法过滤,用纯水洗涤、过滤沉淀10次左右,直至其滤液用AgNO3溶液检测不出Cl-为止,将AgCl浸泡在少量纯水中待用。   FeS的处理:将FeS固体研磨至细粉后,用纯水洗涤、过滤,清洗其中的可溶性杂质,重复10次左右,直至其滤液的电导率与纯水近似为止。   石墨棒的处理:取洁净的石墨棒在纯水中煮沸,清洗其中的可溶性杂质,重复2~3次。   1.3.2 探究FeS在水中的溶解状况   取少量FeS在纯水中搅拌、过滤,用K3[Fe(CN)6]溶液或NaOH溶液检测滤液中是否含有Fe2+。   1.3.3 探究AgCl浊液电导率的变化   装置如图2所示,固定电导率传感器在烧杯中,烧杯中加入约80 mL纯水、一个搅拌磁子,确保传感器探头全部浸没在水中。   以电导率为纵轴,时间为横轴,开启搅拌器,同步采集两组样本的数据(如图4所示)。一组样本采集流程为:纯水→加入少量AgCl→加水稀释→加入少量FeS;另一组样本是FeS浊液。   1.3.4 探究通过AgCl浊液的微电流的变化   装置如图3所示,固定石墨棒、温度传感器在烧杯中,烧杯中加入约80mL纯水、一个搅拌磁子,用一节1号碱性电池作直流电源,用导线将微电流传感器、石墨棒电极、直流电源串联在一起。   以微电流、温度为纵轴,时间为横轴,开启搅拌器,同步采集两种数据(如图5所示)。实验采集流程为:纯水→加入少量AgCl→逐渐升温至沸腾后采集结束。   按上述方法连接各种仪器,采集纯水在温度升高时的电离情况[2]作为空白对照(如图6所示)。   2 实验结果及数据分析   2.1 FeS在水中的溶解状况   在FeS的滤液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液后变蓝;滴加NaOH溶液后有灰绿色沉淀产生。说明FeS的滤液中有Fe2+存在,从而证实FeS在水中有极少量溶解。   2.2 AgCl浊液电导率的变化情况   采集到的数据如图4中上图所示,在纯水中加入AgCl时,体系的电导率值略有增加,并稳定在一定数值。说明AgCl在水中有溶解,其溶解程度大于纯水的电离,且浓度稳定。   用水稀释上述浊液后,体系的电导率几乎不变。说明AgCl在水中的溶解存在动态平衡。   在上述体系中加入少量经处理的FeS,体系的电导率立刻大幅增加,随着时间的延续,电导率还在不断上升。说明AgCl、FeS的溶解平衡都发生了正向移动,在同一体系中,两者电离出的极少量离子(Ag+、S2-)相互成为对方溶解平衡正向移动的促进因素,所以两种难溶电解质都在不断溶解,并转化成了更难溶的Ag2S沉淀(Ksp=6.3×10-50),于是体系中自由移动的Cl-、Fe2+不断增加。
  综合以上事实,说明AgCl在水中有极少量溶解,其溶解存在动态平衡,当条件改变时平衡发生移动。   2.3 AgCl浊液随温度变化的情况   采集到的数据如图5所示,室温时测得通过纯水的微电流为6,加入AgCl后,数值立即增大至10,并且在温度恒定时数值不变,说明AgCl在水中有溶解,其溶解大于纯水的电离,且浓度稳定。   升高温度后,测得通过AgCl浊液的电流逐渐增大,并且显著超过单独测定纯水电离时的数值(见图6),说明AgCl的溶解程度也在增大;当温度升至浊液沸腾时,温度不变,通过浊液的电流也稳定下来,达到最大值157,超出纯水最大值数倍之多,说明此时AgCl的溶解也趋于稳定,其溶解出的自由离子远大于纯水电离出的离子。   根据以上实验数据,可以认为AgCl在水中有极少量溶解;在一定温度下,AgCl的溶解是一种平衡状态;升高温度可以促进AgCl的溶解平衡。   综合实验1.3.2、实验1.3.3和实验1.3.4的结果,可以从不同角度证实难溶电解质在水中可表现为:有极少量的溶解(实验1.3.2、实验1.3.3和实验1.3.4),存在溶解平衡(实验1.3.3和实验1.3.4),条件改变时平衡移动(实验1.3.3和实验1.3.4)。   3 问题讨论   3.1 关于FeS   市售分析纯的FeS,其含量一般在80%以上,因其在潮湿空气中易被氧化成四氧化三铁和硫单质,所以取用时应取块状研磨,并充分洗涤其中极少量的可溶性杂质。   能检出FeS溶解出的Fe2+,一是因为Fe2+与K3[Fe(CN)6]生成的深蓝色物质KFe[Fe(CN)6]极难溶(Ksp=3.3×10-41);二是因为Fe2+与NaOH生成的Fe(OH)2在碱性环境中易被氧化,逐步形成红褐色的难溶物Fe(OH)3(Ksp=4×10-38)。   在FeS的滤液中滴加AgNO3溶液,稍加振荡后微微发黑,不足以说明有S2-存在。因为AgNO3溶液本身是氧化剂,也易分解,当遇到Fe2+、S2-两种还原性离子时更易析出单质银,所以不宜使用此方法检测S2-。   在FeS的滤液中加入Na2S溶液时,能看到溶液明显变黑,但因Na2S溶液呈弱碱性,能使Fe2+形成氢氧化物沉淀,产生的黑色物质成分较复杂,所以应回避该方法来佐证溶解平衡的移动。   3.2 关于AgCl浊液的电导率(或微电流)   从理论上说,纯水中投入AgCl后,电导率(或微电流)的数值应有更大增幅变化才符合两个常数(Kw、Ksp)之间的数量级之差,但因很难获取高纯度的纯水,所以这种差距被缩小了。   4 教学建议   4.1 教材分析   人教版教材《化学反应原理》中,有关“难溶电解质的溶解平衡”一节中有两个内容标题:一、Ag+和Cl-的反应真能进行到底吗?二、沉淀反应的应用。从内容上来看,主要分为难溶电解质溶解平衡概念的建立和应用两部分。教材上共安排了3个实验,但是均出现在应用部分,而在最难理解的概念建立部分却只安排了一个“思考与交流”栏目,提供了一些电解质的溶解度数据,让学生谈谈对“溶”与“不溶”的理解,并结合对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识,说明生成沉淀的离子反应是否能真正进行到底。笔者认为,教材在概念建立部分存在两个很明显的缺陷:第一是用生成难溶物的离子之间的反应能否进行到底来代替难溶电解质的溶解度小且存在溶解平衡问题,人为地将问题复杂化,给本就难以理解的概念增加难度。第二是缺乏必要的实验事实作为证据,教材上对此问题的解释完全是文字陈述性描述,学生只能接受。   4.2 教师通常的教学处理   教师在教学中为了解决以上问题,通常将应用部分的实验前置,以实验现象创设认知冲突,引发学生的思考。但是在教学研讨中,教师也提出质疑,人教版教材上的实验3-3、3-4、3-5的实验现象说明难溶电解质能够少量溶解并与加入的物质反应生成新的物质,但是并不能说明难溶电解质的溶解平衡的存在以及溶解平衡的移动。   4.3 教学改进建议   教学改进的重点放在如何创设情境引发问题、对出现的问题提出假设和猜想、用实验数据作为证据论证假设、得出相应的结论,也就是用探究的方式开展学习。   4.3.1 探究AgCl的溶解平衡   为了便于说明教学的具体环节和流程,用以下图示表示教学过程和设计意图(见图7)。   4.3.2 探究影响难溶电解质溶解平衡的其他因素   先让学生根据已有知识进行假设,影响难溶电解质溶解平衡的其他因素及其影响效果,学生根据已有的电离、水解平衡知识不难预测温度的影响及效果。再通过实验1.3.4展示温度影响难溶电解质溶解平衡的情况。   4.3.3 难溶电解质溶解平衡的应用重在分析过程和符号表达   概念建立后需要在应用中加深理解,可以用人教版教材中的实验3-3、3-5进行预测、分析和实验验证实现教学目标,把教学的重点放在分析过程上和符号表达上。   4.3.4 还应该提到易溶电解质也存在着溶解和结晶平衡   电解质普遍存在着溶解平衡,不同的是易溶的电解质存在的是溶解和结晶平衡,难溶的电解质存在的是溶解和沉淀平衡,在教学中教师指出此问题,对于学生建立新旧知识之间的联系,深化对溶解平衡的理解是有帮助的。   在概念原理教学中,巧妙地创设情境,引发认知冲突,引导学生有逻辑地展开思维和推理,合理的假设和预测,精心设计实验提供证据,得出相应的结论,用这样的探究学习方式优化概念原理教学,提高学生的思维能力,是值得提倡的做法。   参考文献:   [1]何彩霞.整体把握和实施观念建构的化学教学研究[J].中学化学教学参考,2011,(7):14.   [2]张红英.利用微电流传感器探索水的电离[J].中国多媒体教学学报,2009,(1).
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