从时间和浓度变化研究酸、碱、盐的溶解性表

2017-04-04李旭娃

化学教学 2017年2期

摘要：现用溶解性表中的符号表述，有不少与实际问题不符，会对教学产生影响。引入了离子组合、相应物质的概念，概括出了溶解性表中的符号条件。分别从时间变化和离子浓度变化的角度分析了离子组合的相应物质，将其分为符合符号条件和不符合符号条件两类。叙述了相应物质符号的合理表述。从变化的角度编制了适用于教师参考的动态溶解性表，并叙述了动态溶解性表在教学中的意义。

关键词：溶解性表；离子组合；符号条件；动态性

文章编号：1005–6629（2017）2–0088–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

现用中学化学教材中酸、碱、盐的溶解性表（下称现用溶解性表或溶解性表），由阴、阳离子和符号两部分组成。符号分为两类：一类是溶解性符号（包括有些地方的挥发性符号，下同），例如“溶”、“微”、“不”等，其对应的物质在水中能存在；另一类是符号“—”，其对应的物质在水中不能存在。这种溶解性表在化学教材中长期使用，直至现在。

然而，在教学实践中发现，有不少离子的组合，其对应的物质会随着时间和浓度的变化而变化。这就使溶解性表中的内容呈现（即符号表示）常常出现与教学中遇到的实际问题不相符的情况。这必然会给教学带来一定的影响。

随着时间或离子浓度的变化，有些离子组合的相应物质会发生变化。这就使溶解性表中所包含的问题变得更为复杂。这是现用溶解性表中没有涉及的问题，也就是下面需要研究的问题。

大多数离子组合，其相应物质不随时间或离子浓度的变化而变化。这包括两个方面：

下面只讨论相应物质随时间和浓度变化而变化的问题。随时间或浓度变化而变化的相应物质一般是能生成的物质。

1 离子组合的相应物质随时间的变化而变化

相应物质随时间的变化而变化，并不是说时间是引起物质种类变化的原因，而是指相应物质种类的变化随时间的变化而显示出来。当相应物质随时间而变化时，首先生成过渡性物质，而过渡性物质最终会转化成永久性物质[1]。

（2）Cu2+与OH-组合的相应物质

在一定浓度条件下，随着时间的变化，Cu2+与OH-组合的相应物质有Cu（OH）2、CuO和H2O [3]。其中Cu（OH）2符合符号条件，而Cu（OH）2的分解产物CuO和H2O不符合符号条件。

（3）Ag+与OH-组合的相应物质

将AgNO3溶液与NaOH溶液混合时，生成白色沉淀AgOH。AgOH不稳定，很快分解成暗棕色的Ag2O和H2O [4]。这充分说明AgOH在一定时段内是存在的，是过渡性物质。

由此可知，Ag+与OH-组合的相应物质有AgOH、Ag2O和H2O。其中AgOH符合符号条件，而Ag2O和H2O不符合符号条件。

2 离子组合的相应物质随浓度的变化而变化

离子组合的相应物质随浓度的变化而变化，是指混合液中离子浓度不同时，其相应物质种类也不同的情况。离子浓度是可以连续变化的，而其相应物质的种类一般是不连续变化的，即跳跃式变化的。

2.1 只由两种离子构成的相应物质

（1）Al3+与OH-组合的相应物质

那么，NH3·H2O是否具有挥发性呢？

在NH3·H2O中，NH3分子与H2O分子之间的作用虽然是氢键而不是化学键，但以氢键结合的结果，使NH3·H2O与NH3的性质变得截然不同。

①NH3·H2O是碱，是电解质，而NH3则不是。

②NH3·H2O不稳定，易分解，而NH3则很稳定。

③NH3·H2O只能存在于水中，不能存在于空气中，而NH3既能存在于水中，又能存在于空氣中。

3 离子组合相应物质的符号表示

现用溶解性表中的符号，有两种特殊情况，即H+与OH-没有相应的符号，还有几种既有溶解性符号，又有挥发性符号。除此之外，其余的一种离子组合只对应一种符号（即溶解性符号或不存在符号“—”），以表示其相应物质的性质或存在情况，而没有反映出离子组合有多种相应物质的情况。那么，对于这种情况应该怎样表示呢？

用变化的观点研究离子组合相应物质的符号表示时，两种特殊的情况符号不变。符合符号条件的相应物质仍然用相应的溶解性符号表示，不符合符号条件的相应物质仍然用符号“—”表示。但必须说明，现用溶解性表中用符号“—”表示相应物质不存在或见水就分解了。而变化的观点用符号“—”表示相应的物质不符合符号条件，但其相应物质是存在的。所以，所用的符号虽然相同，但其所表示的意义是不同的。

由上述内容可知，当相应物质随时间或浓度而变化时，其相应物质中只有一种是符合符号条件的，而其余的都不符合。

当相应物质只随浓度而变化时，用相应的溶解性符号和符号“—”表示，在其中间加上符号“（或）”。例如Al3+与OH-组合的相应物质，用符号“不（或）—”表示。其中的“（或）”表示其相应物质会随浓度的变化而变化。

当相应物质既随时间而变化，又随浓度而变化时，例如Cu2+与OH-组合的相应物質，为了与上述两种情况相区别，用符号“不，—”表示[14]。

4 动态溶解性表的编制

从总体上来看，现用溶解性表中的内容似乎与时间因素和浓度因素没有关系。从而形成了一种固定化形式。因此，在教学中也就顺其自然地将其以固定化的形式加以运用，这显然是不妥当的。

因此，应该从变化的角度来分析。离子组合的相应物质：（1）其存在都与时间相伴随。即都存在随时间的变化会不会发生变化的问题。（2）其种类都与离子浓度相关联。即都存在随离子浓度的变化有几种相应物质的问题。（3）其溶解性都与温度相对应。即随温度的变化其溶解度都存在变化的问题。所以，不论相应物质的情况怎样，都可以用存在时间、离子浓度、溶液温度来描述。而时间、浓度、温度等多种因素是不确定的，因此，溶解性表所包含的内容也是不确定的。

所以，从变化的角度来看，溶解性表的本质是动态的。就像电视上播放的天气预报中受温度、湿度、风向、时间、地理位置等多种因素而决定的卫星云图呈现动态一样，溶解性表的内容也应该以动态云图的形式来呈现。当温度确定后，仍随时间和浓度因素的变化而变化。

在教材中的溶解性表，只能以符号的形式来表示。

将上述情况汇集起来，从变化的角度编制成动态溶解性表，如表1。

表1只能适用于化学教师在教学中参考，而不能编入化学教材中供学生使用。

变化的观点对溶解性表注入了动态意识，使对溶解性表的研究向量化推进了一步。

5 动态溶解性表的意义

动态溶解性表一方面反映相应物质的溶解性，另一方面反映相应物质种类的变化性，这是不可分割的两个部分。而且，只有先确定了物质，然后才能确定其溶解性，不能倒过来。这就是动态溶解性表的特点。当温度一定时，溶解性是一定的，但当温度一定时，相应物质的种类仍然是可变的。只要其中的一个方面是变化的，就决定了表是动态的。因此，不能单纯地只从溶解性去理解动态溶解性表的“动态”。

所以，动态溶解性表弥补了现用溶解性表的缺陷。