有关“沉淀溶解平衡常数”的相异构想问题浅析

李杰春

摘 要 学生在学习化学知识时存在的“相异构想”问题，是导致化学教学效率低的原因之一。本文就高中生在学习沉淀溶解平衡常数时产生的相异构想的原因，明确学生在学习科学概念和规律时存在的困难，结合教学实践寻求提高化学教学效率的策略。

关键词 高中化学；沉淀溶解平衡常数；相异构想

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2018）25-0166-01

高中生由于知识经验的欠缺，思维的独立性和成熟性也没有形成，看待和分析问题容易被表象所迷惑，不易看不到事物的本质，从而对物或概念产生相异构想。当学生带着这些相异构想学习新知识时，不自觉的将其迁移进新知识中，影响科学概念的建立，甚至在新旧知识的交叉融合中产生新的相异构想，从而降低学生的学习效率。探查出学生对某部分知识存在的相异构想可以为学生制定更匹配的教学策略，使教学有的放矢，更有针对性，提高学习的学习效率。

沉淀的生成和溶解是生活中和科学研究中的重要现象，沉淀溶解平衡是高中化学教学中的重难点。在沉淀溶解平衡的学习中，为了能够使学生掌握沉淀溶解平衡的知识和原理，笔者主要通过典型的试题分析沉淀溶解平衡产生相异构想问题浅析，以供同行参考。

沉淀溶解平衡的概念：在一定温度下，当沉淀溶解和沉淀生成的速率相等时，形成电解质的饱和溶液达到平衡状态，我们把这种平衡状态称作沉淀溶解平衡。

如果需要计算，就需要利用溶解平衡常数，简称溶度积，记作Ksp。以Mg（OH）2为例，溶度积Ksp[Mg（OH）2]= c（Mg2+）·c2 （OH-）。等式左边表示溶度积，右边表示各离子物质的量浓度以分子式相应系数为幂的乘积，我们知道三者中任意二者的值，就可以推算出第三者的值。假如我们知道Ksp[Mg（OH）2]和c（OH-），那么c（Mg2+）=Ksp（Mg（OH）2）/ c2 （OH-）。如果溶液中存在多种溶质，则分别列出各自的平衡方程，再根据离子之间的关联关系，计算出相应的数值。

例：已知25℃时，BaCO3的溶度积Ksp=2.58×10-9，BaSO4的溶度积Ksp=1.07×10-10，则下列说法不正确的是 （ ）

A.25℃时，当溶液中c（Ba2+）﹒c（SO42-）=1.07×10-10时，此溶液为BaSO4的饱和溶液

B.因为Ksp（BaCO3）>Ksp（BaSO4），所以无法将BaSO4转化为BaCO3

C. 25℃时，在含有BaCO3固体的饱和溶液中滴入少量Na2SO4溶液后有BaSO4沉淀析出，此时溶液中c（CO32-）﹕c（SO42-）≈24.11

D.在饱和的BaCO3 溶液中加入少量Na2CO3固体，可使c（Ba2+）减小，BaCO3的溶度积不变

【解析】错误的分析：学生错误选D。认为c（Ba2+）减小，Ksp（BaCO3）也减小。其原因是在一系列平衡常数的学习时，产生知识的混乱，没有理解沉淀溶解平衡为动态平衡、Ksp只和温度有关。在温度一定时Ksp为定值，即c（Ba2+）﹒c（CO32-）不变，c（Ba2+）减小，则c（CO32-）必然增大。

抓住概念的本质是解决相异构想的根本原因：在众多外界条件下，Ksp只和温度有关，在温度一定的条件下，Ksp是一定值，和外加物质没有任何关系。在教学中强调、突出问题的本质，或是在问题解决落实中适当设计问题陷阱，暴露学生相异构想问题，从而进行更正，都是有效教学的策略。

另外溶度积常数不仅适用于单一的溶液，在混合溶液中也适用。类似水的离子积常数。例如：氯化银悬浊液中加氯化钠溶液，c（Cl-）增大，c（Ag+）减小。但是c（Cl-）和c（Ag+）的乘积不变。因为溶度积常数只与温度有关。

根据溶度积常数的大小，可判断实现该反应的难易程度。在工业上可进行除杂。例如要除去铜离子可加入硫离子，因为CuS的Ksp很小。类型相同Ksp大的向Ksp小的转化容易，二者Ksp相差越大转化越完全，反之Ksp小的向Ksp大的转化困难。

溶度积常数、溶解度和物质的量浓度之间的换算也是重要问题。如BaSO4的溶度积（25℃时）Ksp=1.1×10-10求c（Ba2+）和c（SO42-）。按照学生已有的经验BaSO4为沉淀，不能形成溶液，故c（Ba2+）和c（SO42-）均为0，但是经过计算可知，c（Ba2+）和c（SO42-）不为0，只是数值很小而已。即沉淀的饱和溶液是极稀的，其密度可以认为是1g·mL-1，由Ksp（BaSO4）=1.1×10-10可知其饱和溶液中c（Ba2+）= c（SO42-）=√Ksp mol·L-1=√1.1×10-5 mol·L-1，并非学生认为的浓度为零。

在教学中对学生已有的知识进行充分细致地测查和准确到位的把握，是进行科学教育的基础和前提。可采用多种诊断措施，主动搜集信息，有针对性地了解学生的相异构想，对我们在教学中有的放矢地设计教学策略是至关重要的。由于不同学生的已经驗和思维方式不同，学习相同内容时获取的学习结果也不尽相同，我们需以积极的态度对待这种差异。教学中设计有针对性的问题，通过交流讨论，让学生有机会表述自己的见解，这样不仅可以促进学生对知识有更全面的理解，还可诱导学生暴露其产生的相异构想。随着概念的不断建构和发展，已有的相异构想转化的同时又有可能伴生或衍生新的相异构想，因此教师要通过练习、作业、考试等各种反馈渠道，即时监控学生相异构想的变化，并不断调整和优化教学策略。所以，转变相异构想的有效教学策略之一是教师在教学过程中创设能引起学生产生认知冲突的教学情境，选择和呈现问题时，以其无力解决的“冲突”动摇其顽固的相异构想，感到必须修正原来的错误观念或模糊认识，以此为契机和动力，遵循科学、准确和指向准确的原则，指导学生进行认知顺应，形成与科学观念一致的新概念。