摘要:現(xiàn)用溶解性表中的符號表述,有不少與實際問題不符,會對教學(xué)產(chǎn)生影響。引入了離子組合、相應(yīng)物質(zhì)的概念,概括出了溶解性表中的符號條件。分別從時間變化和離子濃度變化的角度分析了離子組合的相應(yīng)物質(zhì),將其分為符合符號條件和不符合符號條件兩類。敘述了相應(yīng)物質(zhì)符號的合理表述。從變化的角度編制了適用于教師參考的動態(tài)溶解性表,并敘述了動態(tài)溶解性表在教學(xué)中的意義。
關(guān)鍵詞:溶解性表;離子組合;符號條件;動態(tài)性
文章編號:1005–6629(2017)2–0088–05 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
現(xiàn)用中學(xué)化學(xué)教材中酸、堿、鹽的溶解性表(下稱現(xiàn)用溶解性表或溶解性表),由陰、陽離子和符號兩部分組成。符號分為兩類:一類是溶解性符號(包括有些地方的揮發(fā)性符號,下同),例如“溶”、“微”、“不”等,其對應(yīng)的物質(zhì)在水中能存在;另一類是符號“—”,其對應(yīng)的物質(zhì)在水中不能存在。這種溶解性表在化學(xué)教材中長期使用,直至現(xiàn)在。
然而,在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),有不少離子的組合,其對應(yīng)的物質(zhì)會隨著時間和濃度的變化而變化。這就使溶解性表中的內(nèi)容呈現(xiàn)(即符號表示)常常出現(xiàn)與教學(xué)中遇到的實際問題不相符的情況。這必然會給教學(xué)帶來一定的影響。
隨著時間或離子濃度的變化,有些離子組合的相應(yīng)物質(zhì)會發(fā)生變化。這就使溶解性表中所包含的問題變得更為復(fù)雜。這是現(xiàn)用溶解性表中沒有涉及的問題,也就是下面需要研究的問題。
大多數(shù)離子組合,其相應(yīng)物質(zhì)不隨時間或離子濃度的變化而變化。這包括兩個方面:
下面只討論相應(yīng)物質(zhì)隨時間和濃度變化而變化的問題。隨時間或濃度變化而變化的相應(yīng)物質(zhì)一般是能生成的物質(zhì)。
1 離子組合的相應(yīng)物質(zhì)隨時間的變化而變化
相應(yīng)物質(zhì)隨時間的變化而變化,并不是說時間是引起物質(zhì)種類變化的原因,而是指相應(yīng)物質(zhì)種類的變化隨時間的變化而顯示出來。當(dāng)相應(yīng)物質(zhì)隨時間而變化時,首先生成過渡性物質(zhì),而過渡性物質(zhì)最終會轉(zhuǎn)化成永久性物質(zhì)[1]。
(2)Cu2+與OH-組合的相應(yīng)物質(zhì)
在一定濃度條件下,隨著時間的變化,Cu2+與OH-組合的相應(yīng)物質(zhì)有Cu(OH)2、CuO和H2O [3]。其中Cu(OH)2符合符號條件,而Cu(OH)2的分解產(chǎn)物CuO和H2O不符合符號條件。
(3)Ag+與OH-組合的相應(yīng)物質(zhì)
將AgNO3溶液與NaOH溶液混合時,生成白色沉淀AgOH。AgOH不穩(wěn)定,很快分解成暗棕色的Ag2O和H2O [4]。這充分說明AgOH在一定時段內(nèi)是存在的,是過渡性物質(zhì)。
由此可知,Ag+與OH-組合的相應(yīng)物質(zhì)有AgOH、Ag2O和H2O。其中AgOH符合符號條件,而Ag2O和H2O不符合符號條件。
2 離子組合的相應(yīng)物質(zhì)隨濃度的變化而變化
離子組合的相應(yīng)物質(zhì)隨濃度的變化而變化,是指混合液中離子濃度不同時,其相應(yīng)物質(zhì)種類也不同的情況。離子濃度是可以連續(xù)變化的,而其相應(yīng)物質(zhì)的種類一般是不連續(xù)變化的,即跳躍式變化的。
2.1 只由兩種離子構(gòu)成的相應(yīng)物質(zhì)
(1)Al3+與OH-組合的相應(yīng)物質(zhì)
那么,NH3·H2O是否具有揮發(fā)性呢?
在NH3·H2O中,NH3分子與H2O分子之間的作用雖然是氫鍵而不是化學(xué)鍵,但以氫鍵結(jié)合的結(jié)果,使NH3·H2O與NH3的性質(zhì)變得截然不同。
①NH3·H2O是堿,是電解質(zhì),而NH3則不是。
②NH3·H2O不穩(wěn)定,易分解,而NH3則很穩(wěn)定。
③NH3·H2O只能存在于水中,不能存在于空氣中,而NH3既能存在于水中,又能存在于空氣中。
3 離子組合相應(yīng)物質(zhì)的符號表示
現(xiàn)用溶解性表中的符號,有兩種特殊情況,即H+與OH-沒有相應(yīng)的符號,還有幾種既有溶解性符號,又有揮發(fā)性符號。除此之外,其余的一種離子組合只對應(yīng)一種符號(即溶解性符號或不存在符號“—”),以表示其相應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)或存在情況,而沒有反映出離子組合有多種相應(yīng)物質(zhì)的情況。那么,對于這種情況應(yīng)該怎樣表示呢?
用變化的觀點研究離子組合相應(yīng)物質(zhì)的符號表示時,兩種特殊的情況符號不變。符合符號條件的相應(yīng)物質(zhì)仍然用相應(yīng)的溶解性符號表示,不符合符號條件的相應(yīng)物質(zhì)仍然用符號“—”表示。但必須說明,現(xiàn)用溶解性表中用符號“—”表示相應(yīng)物質(zhì)不存在或見水就分解了。而變化的觀點用符號“—”表示相應(yīng)的物質(zhì)不符合符號條件,但其相應(yīng)物質(zhì)是存在的。所以,所用的符號雖然相同,但其所表示的意義是不同的。
由上述內(nèi)容可知,當(dāng)相應(yīng)物質(zhì)隨時間或濃度而變化時,其相應(yīng)物質(zhì)中只有一種是符合符號條件的,而其余的都不符合。
當(dāng)相應(yīng)物質(zhì)只隨濃度而變化時,用相應(yīng)的溶解性符號和符號“—”表示,在其中間加上符號“(或)”。例如Al3+與OH-組合的相應(yīng)物質(zhì),用符號“不(或)—”表示。其中的“(或)”表示其相應(yīng)物質(zhì)會隨濃度的變化而變化。
當(dāng)相應(yīng)物質(zhì)既隨時間而變化,又隨濃度而變化時,例如Cu2+與OH-組合的相應(yīng)物質(zhì),為了與上述兩種情況相區(qū)別,用符號“不,—”表示[14]。
4 動態(tài)溶解性表的編制
從總體上來看,現(xiàn)用溶解性表中的內(nèi)容似乎與時間因素和濃度因素沒有關(guān)系。從而形成了一種固定化形式。因此,在教學(xué)中也就順其自然地將其以固定化的形式加以運用,這顯然是不妥當(dāng)?shù)摹?/p>
因此,應(yīng)該從變化的角度來分析。離子組合的相應(yīng)物質(zhì):(1)其存在都與時間相伴隨。即都存在隨時間的變化會不會發(fā)生變化的問題。(2)其種類都與離子濃度相關(guān)聯(lián)。即都存在隨離子濃度的變化有幾種相應(yīng)物質(zhì)的問題。(3)其溶解性都與溫度相對應(yīng)。即隨溫度的變化其溶解度都存在變化的問題。所以,不論相應(yīng)物質(zhì)的情況怎樣,都可以用存在時間、離子濃度、溶液溫度來描述。而時間、濃度、溫度等多種因素是不確定的,因此,溶解性表所包含的內(nèi)容也是不確定的。
所以,從變化的角度來看,溶解性表的本質(zhì)是動態(tài)的。就像電視上播放的天氣預(yù)報中受溫度、濕度、風(fēng)向、時間、地理位置等多種因素而決定的衛(wèi)星云圖呈現(xiàn)動態(tài)一樣,溶解性表的內(nèi)容也應(yīng)該以動態(tài)云圖的形式來呈現(xiàn)。當(dāng)溫度確定后,仍隨時間和濃度因素的變化而變化。
在教材中的溶解性表,只能以符號的形式來表示。
將上述情況匯集起來,從變化的角度編制成動態(tài)溶解性表,如表1。
表1只能適用于化學(xué)教師在教學(xué)中參考,而不能編入化學(xué)教材中供學(xué)生使用。
變化的觀點對溶解性表注入了動態(tài)意識,使對溶解性表的研究向量化推進(jìn)了一步。
5 動態(tài)溶解性表的意義
動態(tài)溶解性表一方面反映相應(yīng)物質(zhì)的溶解性,另一方面反映相應(yīng)物質(zhì)種類的變化性,這是不可分割的兩個部分。而且,只有先確定了物質(zhì),然后才能確定其溶解性,不能倒過來。這就是動態(tài)溶解性表的特點。當(dāng)溫度一定時,溶解性是一定的,但當(dāng)溫度一定時,相應(yīng)物質(zhì)的種類仍然是可變的。只要其中的一個方面是變化的,就決定了表是動態(tài)的。因此,不能單純地只從溶解性去理解動態(tài)溶解性表的“動態(tài)”。
所以,動態(tài)溶解性表彌補了現(xiàn)用溶解性表的缺陷。
所以,現(xiàn)用溶解性表的不少地方會誘導(dǎo)教師在不知不覺中犯這樣那樣的“錯誤”。參考動態(tài)溶解性表,就可以提醒教師在一定程度上避免或減少上述問題的出現(xiàn),使有關(guān)問題在教師的明確掌控中進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕乇芑蚰:幚怼_@樣可以避免教學(xué)中的盲目性,防止對學(xué)生傳遞錯誤信息。
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