沉淀溶解平衡计算理论探究

景慎涛

【摘要】沉淀溶解平衡作为高中化学的重要教学板块，具有难度高、影响因素多以及变形灵活等多维度的特点，课程内容的复杂性使得部分学生对沉淀溶解平衡计算方面存在理解偏差，难以应用溶度积常数来解决实际化学反应问题。本文以此为立足点，对当前此板块内容学习现状进行阐述，并以实际例题为依托，提出了几点优化教学的可行性建议。

【关键词】高中化学 沉淀溶解 平衡计算

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）15-0242-02

难溶电解质的溶解平衡作为高中化学教材的重要学习内容，与化学平衡、电离平衡与水解平衡并称为化学学科四大平衡体系，其广泛的学科实践价值、理论价值促使相关教学人员采用更为便捷有效的施教手段进行多维度培育。相关调查结果显示，当前学生在理解化学沉淀溶解平衡板块内容方面主要存在不足：第一，难溶物与不溶物的概念混淆，对难溶物饱和溶液中的分子和离子种类存在一定的认知偏差；第二，难溶物溶解平衡机理混淆，对各阶段反应步骤方程式缺乏深层次理解；第三，实践实验操作能力欠缺，只限制于理论知识层面，对难溶物的溶液微观形成过程机制理解欠缺。相关化学教学人员应该以新课程标准理念为出发点，深入解读教材相关概念，以化学实验为基础，通过实验设计证明来多维度论证难溶物电解平衡的运行机制。

一、设置电离平衡常数，精准计算平衡状态溶质浓度

难溶物溶解平衡时溶质浓度的计算是此板块内容的重难点，需要学生在掌握基础理论计算的基础上对不同溶解平衡状态下的各类溶质浓度进行计算，并借助平衡常数的多个变形表达式进行合理拓展计算。以碘化铅（PbI2）的沉淀溶解平衡常数与浓度时，首先应列出碘化铅的解离表达式，即：PbI2?Pb2++2I-，当Pb2+与I-的浓度与碘化铅固体的溶解达到平衡状态时，即V（溶解）=V（沉淀）时，可视为此反应达到沉淀溶解平衡状态，此时（假设为25℃）的溶度积（Ksp）的计算式为Ksp=【Pb2+】【I-】=7.1×10-9mol/L3，因难溶物的溶度积常数只与温度有关，故计算关于碘化铅的其余溶质浓度时可利用此平衡常数进行合理延伸。

二、正确认识影响沉淀溶解平衡的各类因素

相关教学管理人员应该以沉淀平衡表达式为基本计算式，通过设计一系列相关实验来测定其余外界因素对沉淀溶解平衡的影响。大体来讲，影响沉淀溶解平衡过程的有三大类因素：第一，温度。温度作为影响沉淀溶解平衡常数的唯一因素，在一般情况下，升高温度有助于促进沉淀溶解，促进平衡常数的增加；第二，浓度。对于大多数难溶物质，加水稀释可促进其向溶解方向进行移动，从而有助于整体溶解平衡的向右进行；第三，加入一定量的反应体系中的已有离子或可与已有离子反应的物质，可促进整个反应体系的正向或逆向移动。如在计算氯化银（AgCl）的沉淀平衡浓度时，保持温度不变，通入HCl或加入NaBr等物质可分别促进反应体系的逆向移动或正向移动，影响平衡状态时各离子的最终浓度；第四，pH值的影响。以氢氧化铜悬浊液体系为例，氢氧化铜作为难溶物的一种，在一定温度条件下存在以下平衡，即：Cu（OH）2（s）?Cu2+（aq）+2OH-（aq），在25℃条件下，反应体系的平衡常数为Ksp=c（Cu2+）×c2（OH-）=2×10-20mol/L3，在此板块教学过程中可通过改变以下三方面的反应条件来提升学生对沉淀溶解平衡的深层次认知：第一，已知特定硫酸铜溶液中的铜离子浓度为0.02mol/L，如果要生成氢氧化铜沉淀，应将整个反应体系的pH调成多大数值？在解此类题的过程中，应该认识到氢氧根的浓度既能作为反应体系pH的相关表征又能作为溶解出的离子来构建整个沉淀溶解过程。以此为基础，在保持体系温度不变的前提下，应用沉淀溶解平衡常数（2×10-20mol/L3）÷铜离子浓度（0.02mol/L），再进行开方运算，从而得出溶液的pH值；

三、明确多种物质存在体系的沉淀生成机制

离子的浓度熵与浓度积（Ksp）之间的关系符合溶度积规则，即当Qc>Ksp时，溶液处于过饱和状态，反应失衡且析出一定量的沉淀物；当Qc=Ksp时，整个反应体系的沉淀溶解过程处于平衡状态，此时溶液为饱和溶液；当QcKsp时，等式右侧的离子才会生成沉淀并促进逆向反应的进行，经计算可知，两种溶液等体积混合后，c（Ag+）=2×10-3mol/L，c（Cl-）=2×10-3mol/L，Qc=【Ag+】【Cl-】=4.0×10-6mol2/L2>1.8×10-10mol2/L2，故此时有沉淀物析出。此种计算方式作为一种常规解题思路，能够有效贯穿于整个溶度积常数计算过程中，同时，应注意在计算离子浓度时，当溶液中剩余离子即平衡离子浓度≤10-5mol/L时，即可认为此种特定离子已经沉淀完全或离子已经得到有效去除。

四、结语

总之，高中化学课程的深沉溶解内容比较抽象，在进行深沉溶解实验和相关试题的解答时，影响的因素比较多，难度也比较大。虽然多数学生对深沉溶解平衡计算存在偏差，但是本文主要从设置电离平衡常数，精准计算平衡状态溶质浓度，正确认识影响沉淀溶解平衡的各类因素和明确多种物质存在体系的沉淀生成机制3方面对深沉溶解平衡计算做了分析，通过一些实例对学生在概念混淆、溶解机理混淆和实际操作能力弱等学习中的不足做了优化设计，使四大平衡体系中的高中化学深沉溶解体系内容更丰富，更利于学生理解，更能实现其科学实践价值。希望广大高中化学教师在教学改革背景的督促下，能以新课程标准为基础，在深入理解教材的基础上，培养学生的实践操作能力，通过实践让学生快速理解深沉溶解内容的涵义，以增强学生学习效果。

参考文献：

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[2] 张援.有关难溶物沉淀溶解平衡问题的计算解惑[J].中学化学教学参考，2014（21）：49-51.

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