初中化學“溶解度”教學的改進

殷志忠 田長明

摘要：從科學歸納影響固體溶解度因素和溶解度曲線類型、合理選擇溶解度曲線相關(guān)習題和實驗、運用溶解度的相關(guān)知識解決實際問題等三方面入手，結(jié)合例題闡釋在初中化學就“溶解度”相關(guān)知識教學時，歸納總結(jié)時要注意科學性與規(guī)范化，習題與實驗的選擇要體現(xiàn)真實性與情境化，實際運用時要關(guān)注準確性與多元化。

關(guān)鍵詞：溶解度; 硫酸亞鐵; 氫氧化鈣; 教學改進

文章編號：1005-6629（2020）09-0094-04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

“溶解度”是九年級化學中一個重要的知識點，也是各地中考化學考查的熱點內(nèi)容之一。因此在平時的課堂教學中，初中化學教師花了很多心思和精力來提高課堂教學的效果，但在追求教學成績的同時，我們不能忘記學科本身的科學性以及化學知識的實用性。如何進一步提升初中化學課堂的教學品質(zhì)，試從以下三方面進行闡釋。

1?學會科學歸納

知識的歸納小結(jié)是課堂教學中一種重要的教學方法，它是從許多個別的具體事物中概括出一般性概念、原則或結(jié)論的思維方法，歸納的目的一方面能挖掘該知識點的本質(zhì)，另一方面也便于學生理解、記憶和運用。但發(fā)現(xiàn)有些教師歸納知識點時有時顯得不嚴謹、不科學。

案例1?影響固體溶解度的因素

滬教版九年級化學教材中對溶解度的定義有如下描述：“固體物質(zhì)的溶解度是指在一定溫度下，該物質(zhì)在100g溶劑（通常溶劑為水）中達到飽和狀態(tài)時所溶解的質(zhì)量”[1]。根據(jù)這個定義，很多教師對影響固體溶解度大小的因素一般都會做如下歸納：

溶質(zhì)和溶劑本身的性質(zhì)是內(nèi)因;溫度為外因。

影響固體物質(zhì)溶解度的外部因素難道只有溫度嗎？溶液中如果含有兩種或兩種以上的溶質(zhì)，溶質(zhì)之間對彼此的溶解度是否有影響？我們知道在兩種含有相同離子的鹽溶于水時，它們的溶解度一般都會降低，這種現(xiàn)象叫做同離子效應(yīng)。如在相同的溫度下，氯化鈉在氯化鉀溶液中的溶解度比在水中的溶解度要小，同樣氯化鉀在氯化鈉溶液中的溶解度要比在水中的溶解度小。因此筆者建議在“溫度”后面應(yīng)加“等”。

案例2?溶解度曲線的類型

滬教版九年級化學下冊第20頁有兩張溶解度曲線圖（見圖1和圖2）[2]，

于是有教師在教學中對溶解度曲線進行如下歸納：

溶解度曲線有下列有三種類型：

（1） 大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度曲線左低右高，溶解度隨溫度升高而增大。如硝酸鉀等。

（2） 少數(shù)固體物質(zhì)的溶解度曲線較平緩，溶解度受溫度的影響很小。如氯化鈉等。

（3） 極少數(shù)固體物質(zhì)的溶解度曲線是左高右低，

溶解度隨溫度的升高而降低，如氫氧化鈣（圖1）等。

溶解度曲線只有上面這三種類型嗎？答案肯定是否定的，因為不是所有物質(zhì)的溶解度都是單調(diào)上升或單調(diào)下降的。有些固體的物質(zhì)的溶解度先是隨著溫度的升高而增大，當達到一定溫度后，溶解度又隨著溫度的升高而減小，如硫酸亞鐵、硫酸鈉等。筆者以硫酸亞鐵為例：

硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度不同，析出晶體的組成也有所不同。表1是硫酸亞鐵的溶解度數(shù)據(jù)（根據(jù)《蘭氏化學手冊》換算）。

造成這一現(xiàn)象的原因是FeSO4·7H2O晶體熱穩(wěn)定性差，受熱后配體水分子容易失去。FeSO4·7H2O熱分解失去結(jié)晶水過程大致可分為3個階段，在23～78℃時FeSO4·7H2O逐漸失去3個配體水，生成FeSO4·4H2O，然后在78～159℃時再陸續(xù)失去3個配體水，生成FeSO4·H2O，在373℃時可完全脫水[3]。上述過程可簡單表示為：

因此建議將“溶解度曲線有下列有三種類型”改為“溶解度曲線一般有下列三種類型”更貼切。

2?學會合理選擇

經(jīng)常會聽到這樣一句話，“不讓學生跳入題海，教師必須跳入題?！薄＿@句話隱含的意義就是教師跳入題海對試題進行甄別和選擇，選擇科學的、合適的試題用于課堂教學。其實在教學過程中不僅試題需要選擇，很多東西都需要選擇，如教學的手段、實驗的方法等。

2.1?合理選擇習題

習題是用來鞏固學生所學的知識，訓練學生思維與方法的重要載體，因此，利用真實的化學情境，設(shè)置情境化的化學問題，幫助學生提高解決化學實際問題的能力，引導學生做真題、真做題，既避免片面追求“偏”“怪”“難”的假題，來機械訓練學生刷題，也防止題目中混入一些不科學的信息誤導學生，這也是化學學科價值與育人價值的體現(xiàn)。

溶解度曲線是各地化學中考必考的一個重要知識點，因此在平時的教學中針對這方面的訓練也是必不可少的，但在編制試題的過程中，命題者往往會用“A”“B”“C”或“甲”“乙”“丙”來表示某種物質(zhì)，如下列這道題：

案例3?甲乙兩種物質(zhì)的溶解度曲線如圖3所示，

下列說法中正確的是

A.?30℃時，50g水可以溶解25g甲物質(zhì)

B.?升溫能使甲物質(zhì)的不飽和溶液變?yōu)轱柡腿芤?/p>

C.?20℃時，甲、乙兩種物質(zhì)的溶解度相同

D.?30℃時，乙物質(zhì)的溶解度比甲物質(zhì)的溶解度大

有專家提出這樣的疑問，在溶解度曲線中用“A”“B”“C”或“甲”“乙”“丙”來表示固體物質(zhì)，這樣的固體物質(zhì)是否存在？

例如：溶解度隨著溫度的升高而降低的物質(zhì)，中國各種版本的初中教材中常見的物質(zhì)就是氫氧化鈣，筆者翻閱了美國高中主流理科教材《科學發(fā)現(xiàn)者（中冊）》關(guān)于固體物質(zhì)的溶解度曲線[4]，教材提供了圖4，其中溶解度隨著溫度的升高而降低的物質(zhì)是Ce2（SO4）3。無論是Ca（OH）2，還是Ce2（SO4）3，其溶解度曲線都不符合試題中的“乙”物質(zhì)。筆者查閱了《蘭氏化學手冊》關(guān)于固體物質(zhì)溶解度的相關(guān)數(shù)據(jù)，其中二水合乙酸鈣和硫酸鋰的溶解度也是隨著溫度的升高而降低的[5]。

通過比對數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)二水合乙酸鈣和硫酸鋰也不符合試題中的“乙”物質(zhì)。

可喜的是，這樣的問題已經(jīng)引起各地中考命題專家的重視，在命制試題時溶解度曲線中的每一條曲線都代表著一種具體的物質(zhì)，只是我們大多數(shù)一線教師在教學過程中并沒有意識到這個問題，在平時的教學中用“A”“B”“C”或“甲”“乙”“丙”來表示某物質(zhì)的溶解度曲線的習題還是屢見不鮮。選擇溶解度曲線的相關(guān)習題，可以具體以某些物質(zhì)的溶解度曲線為例，圍繞溶解度、飽和溶液與溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)設(shè)置相關(guān)問題，如：在不同溫度下，物質(zhì)溶解性的變化情況;相同溫度下，不同物質(zhì)的溶解性的定量比較;依據(jù)溶解度曲線，判定某溫度下一定量溶劑中溶解一定量的溶質(zhì)時所得溶液是否飽和，以及所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)等等。這樣既加深學生對所學概念的理解，又對溶解度曲線的應(yīng)用有初步認識。

2.2?合理選擇實驗

實驗是化學的最高法庭，它是證明化學結(jié)論的最好手段。通過化學實驗引導學生進行科學探究，既是化學學習的方法，也是化學學習的重要內(nèi)容，同時基于實驗的實證研究是培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。要通過實驗引發(fā)學生思考，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維與逆向思維。為了驗證氫氧化鈣的溶解度隨著溫度的升高而降低，在教學過程中有些教師會做下列實驗：

在試管中加入約占試管容積三分之一的飽和石灰水，用酒精燈對著溶液部分加熱，實驗裝置如圖5，觀察實驗現(xiàn)象。

加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)試管中溶液會出現(xiàn)渾濁，故上課教師認為產(chǎn)生渾濁的原因是有氫氧化鈣析出。筆者認為這樣的實驗設(shè)計是不嚴謹?shù)?，因為氫氧化鈣也會和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，為了增強說服力，應(yīng)該在澄清石灰水上方加一層植物油液封，隔絕空氣。本研究選擇的實驗如圖6，加熱液封后的澄清石灰水，如果出現(xiàn)渾濁，應(yīng)該是氫氧化鈣由于溫度升高溶解度降低而析出。

同樣，為證明石蠟的成分中含有碳元素，多數(shù)教師會利用燃燒的方法，并用一只內(nèi)壁上浸有澄清石灰水的燒杯罩在火焰的上方，來證明石蠟燃燒的產(chǎn)物中是否有二氧化碳氣體，從而推測石蠟中的成分是否含有碳元素。這里就有一個問題，燒杯內(nèi)壁上的澄清石灰水變渾濁就一定能證明產(chǎn)生二氧化碳嗎？其實有兩種可能：一種是由于石灰水與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣;另一種是澄清石灰水受熱氫氧化鈣溶解度降低，導致析出;當然，還有可能是由于溶液中水分受熱蒸發(fā)，也會使其中溶質(zhì)析出。筆者在做同樣的實驗時，是將一只集氣瓶或廣口瓶罩在火焰的上方收集生成的氣體，后將澄清石灰水倒入瓶內(nèi)振蕩，觀察是否變渾濁。所以在選擇化學實驗時，應(yīng)充分考慮實驗的真實性和合理性，做到簡潔明了、科學合理。

3?學會實際應(yīng)用

溶解度是定量表示物質(zhì)溶解性強弱的化學概念，其內(nèi)涵非常豐富，必須要通過一些實際應(yīng)用，來加深學生對這一概念的理解。對于溶解度的應(yīng)用，可以從以下幾方面思考：一是利用溶解度進行相關(guān)的定量計算，如農(nóng)業(yè)上常用飽和食鹽水來選種，可設(shè)置常溫下配制一定質(zhì)量的飽和食鹽水需要的水和食鹽的質(zhì)量等;二是利用不同物質(zhì)其溶解度隨溫度變化幅度不同對其混合物進行分離提純，如氯化鈉中混有少量的硝酸鉀如何提純、硝酸鉀中混有少量的氯化鈉如何提純、“夏天曬鹽、冬天撈堿”的原理是什么;三是從理解溶解度本身的概念內(nèi)涵去應(yīng)用，如海水曬鹽得到的海鹽中會含有一定量的氯化鎂和氯化鈣，實驗室中為了達到提純的目的，可以用飽和氯化鈉溶液反復沖洗海鹽固體，該飽和氯化鈉溶液是否可以無限使用？為什么？試說明其中的原理等等。當然，還可以更多地從定量的角度去利用溶解度解釋下列問題。

問題1?氫氧化鈉暴露于空氣中，表面會形成溶液，這是為什么？

氫氧化鈉易潮解，初中化學教師都知道，但為什么易潮解，氫氧化鉀能不能潮解呢？很多教師知之甚少，其實氫氧化鈉易潮解也與溶解度有關(guān)，表3是20℃時含鈉或鉀的部分化合物在水中的溶解度。

從表中不難發(fā)現(xiàn)，氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鉀的溶解度很大。筆者查閱了相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)氫氧化鉀和碳酸鉀都易吸濕潮解。為什么常溫時溶解度大就易潮解呢？一般情況下，固體物質(zhì)溶解度大，易溶于空氣中的水分而潮解。

問題2?20℃時，在飽和食鹽水中通入足量氨氣和二氧化碳，為什么會有碳酸氫鈉晶體析出？

這是侯氏制堿的方法，要解決這一問題，必須利用溶解度的相關(guān)知識。已知20℃時，NaCl的溶解度為36g/100g水，NaHCO3的溶解度為9.7g/100g水。不妨假設(shè)20℃時氯化鈉飽和溶液為136g，則：

通過計算不難發(fā)現(xiàn)，136g氯化鈉飽和溶液中通入足量氨氣和二氧化碳，溶劑的質(zhì)量會減少11.1g，此時最多能溶解碳酸氫鈉8.6g，而生成碳酸氫鈉的質(zhì)量為51.7g，遠大于8.6g，因此碳酸氫鈉晶體會析出。當然，在混合鹽溶液中，影響析出晶體的因素比較復雜，在此不再贅述。

九年級化學“溶解度”的教學既是重點，也是難點，化學教師應(yīng)切實改進教學方法，學會歸納相應(yīng)的知識點，注重科學性與規(guī)范化;學會選擇相關(guān)的習題與化學實驗，體現(xiàn)真實性與情境化;學會實際運用所學化學知識，關(guān)注準確性與多元化。教師要以培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)為己任，不斷提高學生解決實際化學問題的能力。

參考文獻：

[1][2]中學化學國家課程標準研制組. 義務(wù)教育教科書·化學（九年級下冊）[M]. 上海：上海教育出版社， 2015：18， 20.

[3]陸海燕. 淺析七水硫酸亞鐵溶解度引出的困惑[J]. 化學教學， 2011， （5）：76.

[4][美]菲利普（Phillips J. S.）等著， 王祖浩等譯. 美國高中主流理科教材·化學概念與應(yīng)用[M]. 杭州：浙江教育出版社， 2008：479.

[5]James G. Speight， ph. D. Lange's Handbook of Chemistry [M]. New York：McgrawHill Sixteenth Edition， 1956.