付斌成
摘要:溶液內(nèi)容滲透于中學(xué)化學(xué)知識學(xué)習(xí)的全過程,在教與學(xué)的過程中常不易全面把握,本文從教學(xué)實踐中總結(jié)了幾點有關(guān)認(rèn)識和分析溶液問題的方法。
關(guān)鍵詞:溶液典型性微觀動態(tài)依數(shù)性合理假定
中圖分類號:G632
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C
文章編號:1672—1578(2009)12—0138—01
溶液因其性質(zhì)的特殊性和多樣性,要對其內(nèi)容準(zhǔn)確地理解和熟練地運用在教學(xué)中顯得均不容易,重新剖析教學(xué)過程中存在的各種問題,結(jié)合筆者的教學(xué)實踐,就此發(fā)表幾點拙見。
1以典型性為主線
從典型性入手是認(rèn)識事物的一種重要方法,所謂典型性既可是典型的事物,也可是事物的典型的性質(zhì)特征,故典型性有時用以代表事物的普遍性,有時則代表的是事物的特殊性,或兩者兼用以區(qū)分物質(zhì)間共性與個性的差異。對《溶液》該部分內(nèi)容所涉及的概念和性質(zhì),在選擇好典型事例的基礎(chǔ)上,輔之以相應(yīng)的實驗進(jìn)行教學(xué),實踐表明,不僅相適合,而且還應(yīng)是一種較好的方法。
例如懸濁液、乳濁液、膠體、溶液等都是混合物,以砂子加于水中,油與水相混,牛奶、豆?jié){與食鹽溶于水為例,靜置砂子會析出,油水分層,牛奶、豆?jié){等膠體區(qū)別于溶液有丁達(dá)爾現(xiàn)象、電泳現(xiàn)象,不能透過半透膜等,根據(jù)各自現(xiàn)象的差異,從而很好地將各種混合物加以區(qū)分,并不難得出溶液是均一、穩(wěn)定的混合物。
碘酒與水列照,很能理解并非無色透明的液體(如水)就是溶液,溶劑也并非只有水(如酒精),溶液也并不都是無色的。
在相同條件下(如P、T)下,等體積的水中,以溶解NaCl和Ca(OH)2為例,不難理解濃溶液(如NaCl溶液)并不一定是飽和溶液,稀溶液(如Ca(OH)2溶液)也并不一定是不飽和溶液。
物質(zhì)的溶解是相對的,且物質(zhì)的溶解還受一定條件的影響。以同體物質(zhì)的溶解受溫度的影響為例,根據(jù)如KNO3、NaCl、Ca(OH),三種物質(zhì)的溶解度曲線圖,不難理解物質(zhì)的溶液狀態(tài)隨溫度改變時,應(yīng)考慮升溫和降溫的兩種情況,因大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而升高,可像Ca(OH)2的飽和溶液,降溫會使其變?yōu)椴伙柡腿芤海粚㈩愃朴贙NO3、NaCL溶解特性的物質(zhì)從溶液中分離,可采用冷卻熱飽和溶液的方法得到類似于KNO3品體的物質(zhì):而海水曬鹽或鹵水熬鹽為物質(zhì)的溶解度隨溫度影響不大的物質(zhì)分離提供了一個很好的借鑒方法。
2從微觀入手,動態(tài)分析找準(zhǔn)平衡點
物質(zhì)是由細(xì)小的微粒(如分子、原子、離子等)構(gòu)成的,物質(zhì)的性質(zhì)是構(gòu)成其粒子性質(zhì)的宏觀表現(xiàn),而構(gòu)成物質(zhì)的微??傇诓煌5剡\動,普遍聯(lián)系的微粒間相互作用到一定程度從而發(fā)生由量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化。
物質(zhì)的水溶液能導(dǎo)電是南于電解質(zhì)在水中電離出自南移動的離子的結(jié)果,非電解質(zhì)如蔗糖的水溶液不導(dǎo)電是因其以自由移動的水合蔗糖分子形式存在。NaCl固體不導(dǎo)電是因為構(gòu)成NaCl的Na+陽離子和Cl-陰離子不能自由移動。對于在CuSO4溶液中不斷滴加Ba(OH)2溶液,回路中指示燈泡顯示出暗、熄、亮特征,因CuSO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+Cu(OH)2↓反應(yīng)發(fā)生,溶液中各離子濃度發(fā)生改變的結(jié)果,且表明帶電粒子的濃度越高,其溶液的導(dǎo)電性越強(qiáng)。
Cu2+、pb2+等重金屬離子有毒而BaSO4卻用作透視胃鏡的“鋇餐”。是因其在體內(nèi)不能電離出Ba2+離子的緣故。
物質(zhì)的溶解即溶與被溶是一個相互作用的過程,其中擴(kuò)散作用和水合作用是此過程的兩個方面,物質(zhì)溶解的熱現(xiàn)象是擴(kuò)散過程吸熱與水合過程放熱的綜合表現(xiàn)。物質(zhì)溶解時如NaOH固體、濃H2SO4等放熱(擴(kuò)散過程吸熱<水合過程放熱),NH4Cl固體、NH4NO3固體等吸熱(擴(kuò)散過程吸熱>水合過程放熱),NaCl固體、蔗糖等溫度變化不明顯(擴(kuò)散過程吸熱=水合過程放熱)。
物質(zhì)在溶解的同時也在不斷結(jié)晶,最終趨向平衡。物質(zhì)溶解時,溶液呈不飽和狀態(tài)(溶解速度>結(jié)晶速率),繼而溶液達(dá)到飽和狀態(tài)(溶解速率=結(jié)晶速率),當(dāng)在飽和的CuS04溶液中加入一定量CHSO4時,析出的卻是藍(lán)色的CuSO4·5H2O晶體(溶解速率<結(jié)晶速率。
3與水作比,認(rèn)識溶液的特性
當(dāng)水中溶有物質(zhì)后,溶有物質(zhì)的水溶液與純水相比,因粒子種類和數(shù)目的不同,其性質(zhì)將發(fā)生變化(如溶液的沸點升高,凝固點降低,密度的改變等)。
當(dāng)溶液的密度大于1g/ml時(即ρ溶液>1g/ml),如H2SO4。溶液,其溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w%)越大,其密度(ρ)越大;當(dāng)ρ溶液<1g/ml,如酒精、氨水等,其w%越大,其ρ越小。
依據(jù)溶液凝固點降低的特性,對冬天水易結(jié)冰,酒、醋不易結(jié)冰,常用撒鹽融雪開路等作出合理的解釋。
4確定溶液狀態(tài),適當(dāng)參考,合理假定
溶液的狀態(tài)不是永恒不變的,會隨外界條件(如P、T、V等)的改變而發(fā)生變化,在溶液狀態(tài)發(fā)生改變時也可能導(dǎo)致溶液組成的變化,并且象物質(zhì)溶解度的表述前提就應(yīng)是飽和狀態(tài)。取溶液中任意一部分溶液進(jìn)行實驗,其均能代表整個溶液的性質(zhì),即溶液具有均一性,因此在對溶液問題進(jìn)行分析處理時,選取溶液適量顯然很有必要,如能結(jié)合一定合理的假設(shè)。將更有助于對問題的解決。
對于壓強(qiáng)一定時某一溫度下的不飽和溶液。如t℃時某物質(zhì)的不飽和溶液,蒸發(fā)掉20g水,恢復(fù)到原溫度下飽和,或加5g溶質(zhì)也達(dá)到飽和,求t℃時該物質(zhì)的溶解度等類似問題,可將其理解為加入的5g溶質(zhì)相當(dāng)于溶入蒸發(fā)的20g水中達(dá)到飽和,即將不飽和溶液理解成飽和溶液及溶劑兩部分。
物質(zhì)的溶解度是一定條件下物質(zhì)溶解能力的量度,在一定條件下,對飽和溶液而言,某物質(zhì)的溶解度和其溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間存在一定的關(guān)系。以同體物質(zhì)為例,因一定條件下某物質(zhì)的最大溶解能力是物質(zhì)溶在100g溶劑中的質(zhì)量,而溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是溶液濃或稀的量度與溶液的質(zhì)量多少無關(guān)。
當(dāng)然有關(guān)溶液的問題還有許多,以上所述也不可能針對《溶液》中所有問題的解決都具有指導(dǎo)性,只希望能為教學(xué)者達(dá)到有的放矢、游刃有余的教學(xué)目標(biāo),為學(xué)習(xí)者起到事半功倍、水到渠成的學(xué)習(xí)效果帶去一絲啟迪。