辛 欣

上海

難溶電解質(zhì)的溶解平衡是高考重難點(diǎn)，對(duì)于“沉淀轉(zhuǎn)化”學(xué)生容易把兩類相似的問(wèn)題混淆。本文通過(guò)計(jì)算，區(qū)別了這兩種問(wèn)法的差異與聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)了定量思維與邏輯推理的重要性，建議教師注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，拒絕死記硬背與題海戰(zhàn)術(shù)。

一、問(wèn)題背景

在新課標(biāo)高考中，難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡作為新增知識(shí)點(diǎn)，是高考的重點(diǎn)和難點(diǎn)。相比人教版教材，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)是從大學(xué)普通化學(xué)原理課程中下放的，蘊(yùn)含了許多化學(xué)核心素養(yǎng)，如“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”。該知識(shí)點(diǎn)教學(xué)難度大，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生思維障礙，出現(xiàn)迷思概念。如果教師不能發(fā)現(xiàn)這些情況，教學(xué)中將會(huì)面對(duì)很多困難。

近年來(lái)，圍繞該知識(shí)點(diǎn)的命題有很多，對(duì)于“沉淀轉(zhuǎn)化”有兩類結(jié)論不同的題目，經(jīng)常出現(xiàn)在各類考試中。由于很多教師在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)此類問(wèn)題缺乏針對(duì)性的辨析和總結(jié)，學(xué)生在做題時(shí)容易混淆。筆者試著歸納總結(jié)一下兩類結(jié)論的區(qū)別。

二、兩種結(jié)論的辨析

結(jié)論1：向沉淀中滴加少量沉淀劑，沉淀的轉(zhuǎn)化很容易向生成Ksp較小的沉淀方向進(jìn)行。

這樣的結(jié)論對(duì)應(yīng)的問(wèn)題情境：

如人教版新課標(biāo)教材《選修4》化學(xué)反應(yīng)原理，第64頁(yè)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)3-4中強(qiáng)調(diào)了“滴加”，實(shí)驗(yàn)3-5更是強(qiáng)調(diào)了“滴加2滴FeCl3溶液”。也就是說(shuō)，在加入極少量沉淀劑后，就可以觀察到現(xiàn)象，可以證明生成沉淀的Ksp遠(yuǎn)小于原來(lái)的沉淀。在溶液中與形成沉淀相關(guān)的離子積Qc極小的情況下也有Qc>Ksp，所以形成新的沉淀，沉淀得以轉(zhuǎn)化。所以新的沉淀Ksp遠(yuǎn)小于原來(lái)的沉淀時(shí)，沉淀的轉(zhuǎn)化很容易進(jìn)行。

在第65頁(yè)的“科學(xué)視野”上方最后一段，也是在說(shuō)明結(jié)論1的情況，即向沉淀中滴加少量沉淀劑，便可以完成沉淀的轉(zhuǎn)化，這樣的問(wèn)題學(xué)生一般不容易出錯(cuò)。

但是，學(xué)生經(jīng)常會(huì)形成思維定式，也就是很絕對(duì)地認(rèn)為，沉淀的轉(zhuǎn)化一定向生成沉淀的Ksp較小的方向進(jìn)行。這對(duì)于解決大多數(shù)問(wèn)題都是適用的，但對(duì)于如下的問(wèn)題情境，卻變成了迷思概念。

結(jié)論2：向沉淀中加入遠(yuǎn)遠(yuǎn)過(guò)量的沉淀劑，沉淀的轉(zhuǎn)化也可以向生成Ksp較大的沉淀方向進(jìn)行。

這樣的結(jié)論對(duì)應(yīng)這樣的問(wèn)題情境：

常溫下，向飽和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末，過(guò)濾，向洗凈的沉淀中加稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，這說(shuō)明有碳酸鋇沉淀生成。然而，我們查找一下硫酸鋇和碳酸鋇的溶度積常數(shù)，常溫下，Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，會(huì)發(fā)覺(jué)這樣的情況有些“反常”。學(xué)生也會(huì)通過(guò)直覺(jué)和之前學(xué)過(guò)的概念認(rèn)為，這樣的反應(yīng)是不可能自發(fā)進(jìn)行的。學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中，對(duì)于諸如反應(yīng)能否發(fā)生、反應(yīng)進(jìn)行的方向、生成什么物質(zhì)這樣的問(wèn)題，處理方式都是依靠教師或者教材、教輔給出的結(jié)論，而沒(méi)有定量計(jì)算、推理分析的意識(shí)。教材中呈現(xiàn)金屬和稀硝酸反應(yīng)生成NO，和濃硝酸反應(yīng)生成NO2；某輔導(dǎo)書寫著，強(qiáng)酸制弱酸，所以說(shuō)弱酸制強(qiáng)酸不可能發(fā)生……教師在教學(xué)過(guò)程中，也經(jīng)常出于省事，以這種方式給學(xué)生總結(jié)二級(jí)結(jié)論。學(xué)生經(jīng)常不假思索地加以背記，毫無(wú)質(zhì)疑。這些“結(jié)論”在他們大腦中十分頑固，對(duì)他們后續(xù)的學(xué)習(xí)將產(chǎn)生抑制作用，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生越學(xué)越散，認(rèn)知負(fù)荷越來(lái)越大，而且沒(méi)有及時(shí)形成定量分析以及基于證據(jù)推理的思維意識(shí)。

反應(yīng)究竟能否進(jìn)行，我們需要通過(guò)定量計(jì)算得出結(jié)論。在學(xué)習(xí)了《化學(xué)反應(yīng)原理》這本書后，我們應(yīng)當(dāng)樹立定量計(jì)算的意識(shí)，形成證據(jù)推理的習(xí)慣。

查表可知，Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaCO3)=2.58×10-9，所以Ksp(BaSO4)

這樣的沉淀轉(zhuǎn)化是很難自發(fā)進(jìn)行的，如果憑直覺(jué)，學(xué)生可能認(rèn)為這樣的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。但是，題干強(qiáng)調(diào)了加入“飽和”的碳酸鈉溶液，而且硫酸鋇粉末加入的量很少，即提供的硫酸根很少。

所以平衡正向移動(dòng)。

溶度積常數(shù)較小的硫酸鋇，可以轉(zhuǎn)化為溶度積常數(shù)較大的碳酸鋇。計(jì)算說(shuō)明，當(dāng)兩種沉淀的溶度積常數(shù)差別不大時(shí)，只要人為加入相對(duì)過(guò)量的沉淀劑，是可以使得沉淀的轉(zhuǎn)化向生成Ksp較大的沉淀方向進(jìn)行。

當(dāng)然，如果兩種沉淀溶度積常數(shù)差別過(guò)大，這樣的“反?！鞭D(zhuǎn)化進(jìn)行程度是極其微弱的。因?yàn)橐欢囟认?，溶劑能夠溶解的溶質(zhì)是有限的，即溶液的濃度是有上限的。即使人為增大沉淀劑離子的濃度至飽和，也并不足以抗衡兩種沉淀溶度積常數(shù)的天壤之別。

結(jié)論1和結(jié)論2的共同之處，是利用沉淀轉(zhuǎn)化的方程式Q與K的關(guān)系判斷反應(yīng)能否自發(fā)向右進(jìn)行；當(dāng)Q

三、啟示與展望

量變引起質(zhì)變，對(duì)于同樣的反應(yīng)物，加入不同量的沉淀劑，現(xiàn)象竟然有如此大的差別。導(dǎo)致該差別的原因是，加入沉淀劑濃度(物質(zhì)的量)的不同，從而導(dǎo)致了Q與K的關(guān)系不同，進(jìn)而導(dǎo)致了不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?？梢?jiàn)，一個(gè)反應(yīng)如何進(jìn)行，最終是要通過(guò)反應(yīng)原理定量計(jì)算的，而不是靠給出結(jié)論記憶的。否則，就很容易讓思維絕對(duì)化，形成思維定式，進(jìn)而忽視題目的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，掉進(jìn)出題人挖好的“陷阱”。這兩種結(jié)論的對(duì)比，能讓學(xué)生對(duì)“量變引起質(zhì)變”的哲學(xué)思想以及“定量意識(shí)”產(chǎn)生深刻的印象。

教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生認(rèn)真審題目的情境，把握關(guān)鍵詞，揣摩出題人意圖，避免失分。審題是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，教師要抓住問(wèn)題的本質(zhì)——沉淀能否轉(zhuǎn)化。其實(shí)就是看沉淀轉(zhuǎn)化的方程式Q與K的關(guān)系，或者比較加入沉淀劑后，新沉淀Qc與Ksp的關(guān)系?；瘜W(xué)反應(yīng)原理模塊的教學(xué)關(guān)鍵線索是量化思維。

教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注意從定義與核心公式出發(fā)，突出量化計(jì)算和邏輯推理，培養(yǎng)學(xué)生的量化思維，讓化學(xué)更“講理”；而不是將化學(xué)“講死”，讓學(xué)生機(jī)械記憶一些所謂的模式套路、二級(jí)結(jié)論。有一個(gè)不容小覷的問(wèn)題，教材對(duì)于“勒夏特列原理”筆墨過(guò)重，但對(duì)于濃度商與平衡常數(shù)的相關(guān)內(nèi)容一筆帶過(guò)(沒(méi)有出現(xiàn)在正文)，讓很多師生對(duì)于利用平衡常數(shù)法則(比較Q與K關(guān)系)不重視，從而在遇到障礙時(shí)，不能夠及時(shí)調(diào)用平衡常數(shù)法則進(jìn)行定量計(jì)算，很容易陷入死胡同。

“不憤不啟，不悱不發(fā)”。教師要通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)辨析弄清楚問(wèn)題的本質(zhì)。教師傳授的是智慧，而非教條。教師不應(yīng)當(dāng)給學(xué)生灌輸僵化而且使用條件受限的“結(jié)論”，而應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、思考、分析推理，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，這樣才能百戰(zhàn)不殆。面對(duì)越來(lái)越重視“能力立意”的高考題，僵化的應(yīng)試思維，不僅對(duì)學(xué)生提高成績(jī)沒(méi)有好處，而且對(duì)學(xué)生的思維發(fā)展會(huì)產(chǎn)生消極的影響。所以，教師要為學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展考慮，啟智重于應(yīng)試，要善于從具體的問(wèn)題中升華出學(xué)科的思想。此外，教師不要只注重課堂的預(yù)設(shè)性，忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中可能產(chǎn)生的疑難，而要更注重課堂的“生成性”，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、總結(jié)反思。