巧建模型解決向飽和氫氧化鈣溶液中加入生石灰的問題

劉小義

【摘 要】一般情況下，固體物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而增大，如硝酸鉀。但也有極少數(shù)固體，如氫氧化鈣，它的溶解度卻隨溫度升高反而減小。因為氫氧化鈣溶解度隨溫度變化而減小的特殊性，給一些相關(guān)問題的解答，帶來了思考的難度。

【關(guān)鍵詞】飽和氫氧化鈣溶液;加入;生石灰

【中圖分類號】G623.1【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）19-0-01

在初中化學(xué)關(guān)于溶解度及溶解度曲線的運用中，常常會出現(xiàn)氧化鈣溶于飽和石灰水的問題，例如，向20℃的飽和澄清石灰水（甲溶液）中投入適量的氧化鈣粉末，充分反應(yīng)，下列說法錯誤的是

A.溶液溫度末冷卻到20℃時，溶液一定是飽和溶液

B.溶液溫度末冷卻到20℃時，溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)比甲溶液大

C.溶液溫度恢復(fù)到20℃時，溶液質(zhì)量比甲溶液小

D.溶液溫度恢復(fù)到20℃時，溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和甲溶液的相等

由于在溶解過程中即發(fā)生氧化鈣與水的反應(yīng)，同時溶液的溫度也會升高，所以解決這類問題單一從理論角度不好解釋，而且學(xué)生也理解也不好。本文筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，通過構(gòu)建模型巧妙的解決這個問題，具體思路如下：

一、構(gòu)建兩個模型

為了便于理解我們首先要構(gòu)建兩個模型即的飽和溶液和不飽和溶液的模型。依據(jù)定義，在一定溫度下，向一定量溶劑里加入某種溶質(zhì)，當溶質(zhì)不能繼續(xù)溶解時，所得的溶液叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液。在一定溫度下，在一定量的溶劑里，還能再溶解某種物質(zhì)的溶液叫做這種溶質(zhì)的不飽和溶液。根據(jù)定義設(shè)計了以下兩個簡單形象的飽和溶液和不飽和溶液的模型。

二、熟悉兩種物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)

為了很好的解決問題，使思路更加明晰，學(xué)生要熟悉兩種物質(zhì)的性質(zhì)。

（1）熟悉氧化鈣的化學(xué)性質(zhì)。氧化鈣是一種能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的金屬氧化物，化學(xué)方程式：CaO+H2O═Ca（OH）2;反應(yīng)中會消耗水，生成氫氧化鈣，同時反應(yīng)放出大量的熱。

（2）熟悉溶解度曲線含義。

要做好這類題學(xué)生應(yīng)該理解溶解度曲線圖中點的含義，這點非常重要，溶解度曲線圖中不同位置的點代表的意義各不相同。曲線下方的任意一點對應(yīng)的溶液是一定溫度下的不飽和溶液;在這里特別要熟悉氫氧化鈣的溶解度曲線的含義：氫氧化鈣溶解度隨溫度上高而降低，對于飽和氫氧化鈣溶液來說，溫度升高有溶質(zhì)析出，降低溫度，溶解度增大。

三、形象化描述氧化鈣溶解對飽和溶液的影響

狀態(tài)A是20℃的飽和澄清石灰水，為了便于描述反應(yīng)原理，假設(shè)Ca（OH）2（a）和H2O（a）兩者恰好形成飽和溶液，Ca（OH）2（b）和H2O（b）兩者恰好形成飽和溶液。向20℃的飽和澄清石灰水（狀態(tài)A）中投入適量的氧化鈣粉末，假設(shè)加入的氧化鈣恰好將H2O（a）消耗完，則原先的溶質(zhì)Ca（OH）2（a）由于沒有溶劑來溶解而全部析出，同時由于氧化鈣與水反應(yīng)放出熱量使下層Ca（OH）2（b）和H2O（b）兩者恰好形成飽和溶液溫度升高，Ca（OH）2（b）會由于溫度升高溶解度降低而又部分析出，同時新生成的Ca（OH）2（c）由于沒有水來溶解也會全部析出。此時如果溫度不恢復(fù)到原來溫度，那么狀態(tài)C中此時溶劑的量由于消耗而減少，溶質(zhì)的量由于析出在減小，由于狀態(tài)A中溶質(zhì)溶劑的量在減少，則溶液的量在減小，同時，由于溶液的均一性，狀態(tài)A中上層和下層濃度相同，但由于加入氧化鈣導(dǎo)致原來Ca（OH）2（a）全部析出和H2O（a）全部消耗，而下層中Ca（OH）2（b）有部分析出，但是下層H2O（b）的質(zhì)量不變，所以狀態(tài)C比狀態(tài)A濃度低，溶液的濃度在減小。

若將狀態(tài)C恢復(fù)到原來的溫度，由于溫度降低氫氧化鈣在水中的溶解度增大，則此時由于升溫導(dǎo)致已經(jīng)部分析出的Ca（OH）2（b）會重新溶解到H2O（b）中，濃度和原來一樣。但是由于H2O（a）全部被消耗，所以溶劑的質(zhì)量在減少，溶質(zhì)的質(zhì)量在減少，溶液的質(zhì)量在減少。

通過巧妙的構(gòu)建模型可以很形象化的解決向飽和氫氧化鈣溶液中加入生石灰的問題，如果在講解過程中配以動畫模擬，則效果更好，學(xué)生非常容易理解。通過運用這種思維方式我們很容易的解決本文開頭的例題，答案B

參考文獻

[1]徐宜秋;向飽和氫氧化鈣溶液中加入生石灰的問題探討[J];《數(shù)理化學(xué)習(xí)（初中版）》2013年07期.