殷志忠 田長明

摘要：從科學(xué)歸納影響固體溶解度因素和溶解度曲線類型、合理選擇溶解度曲線相關(guān)習(xí)題和實(shí)驗(yàn)、運(yùn)用溶解度的相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題等三方面入手，結(jié)合例題闡釋在初中化學(xué)就“溶解度”相關(guān)知識(shí)教學(xué)時(shí)，歸納總結(jié)時(shí)要注意科學(xué)性與規(guī)范化，習(xí)題與實(shí)驗(yàn)的選擇要體現(xiàn)真實(shí)性與情境化，實(shí)際運(yùn)用時(shí)要關(guān)注準(zhǔn)確性與多元化。

關(guān)鍵詞：溶解度; 硫酸亞鐵; 氫氧化鈣; 教學(xué)改進(jìn)

文章編號(hào)：1005-6629（2020）09-0094-04

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

“溶解度”是九年級(jí)化學(xué)中一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，也是各地中考化學(xué)考查的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。因此在平時(shí)的課堂教學(xué)中，初中化學(xué)教師花了很多心思和精力來提高課堂教學(xué)的效果，但在追求教學(xué)成績的同時(shí)，我們不能忘記學(xué)科本身的科學(xué)性以及化學(xué)知識(shí)的實(shí)用性。如何進(jìn)一步提升初中化學(xué)課堂的教學(xué)品質(zhì)，試從以下三方面進(jìn)行闡釋。

1?學(xué)會(huì)科學(xué)歸納

知識(shí)的歸納小結(jié)是課堂教學(xué)中一種重要的教學(xué)方法，它是從許多個(gè)別的具體事物中概括出一般性概念、原則或結(jié)論的思維方法，歸納的目的一方面能挖掘該知識(shí)點(diǎn)的本質(zhì)，另一方面也便于學(xué)生理解、記憶和運(yùn)用。但發(fā)現(xiàn)有些教師歸納知識(shí)點(diǎn)時(shí)有時(shí)顯得不嚴(yán)謹(jǐn)、不科學(xué)。

案例1?影響固體溶解度的因素

滬教版九年級(jí)化學(xué)教材中對(duì)溶解度的定義有如下描述：“固體物質(zhì)的溶解度是指在一定溫度下，該物質(zhì)在100g溶劑（通常溶劑為水）中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)量”[1]。根據(jù)這個(gè)定義，很多教師對(duì)影響固體溶解度大小的因素一般都會(huì)做如下歸納：

溶質(zhì)和溶劑本身的性質(zhì)是內(nèi)因;溫度為外因。

影響固體物質(zhì)溶解度的外部因素難道只有溫度嗎？溶液中如果含有兩種或兩種以上的溶質(zhì)，溶質(zhì)之間對(duì)彼此的溶解度是否有影響？我們知道在兩種含有相同離子的鹽溶于水時(shí)，它們的溶解度一般都會(huì)降低，這種現(xiàn)象叫做同離子效應(yīng)。如在相同的溫度下，氯化鈉在氯化鉀溶液中的溶解度比在水中的溶解度要小，同樣氯化鉀在氯化鈉溶液中的溶解度要比在水中的溶解度小。因此筆者建議在“溫度”后面應(yīng)加“等”。

案例2?溶解度曲線的類型

滬教版九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)第20頁有兩張溶解度曲線圖（見圖1和圖2）[2]，

于是有教師在教學(xué)中對(duì)溶解度曲線進(jìn)行如下歸納：

溶解度曲線有下列有三種類型：

（1） 大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度曲線左低右高，溶解度隨溫度升高而增大。如硝酸鉀等。

（2） 少數(shù)固體物質(zhì)的溶解度曲線較平緩，溶解度受溫度的影響很小。如氯化鈉等。

（3） 極少數(shù)固體物質(zhì)的溶解度曲線是左高右低，

溶解度隨溫度的升高而降低，如氫氧化鈣（圖1）等。

溶解度曲線只有上面這三種類型嗎？答案肯定是否定的，因?yàn)椴皇撬形镔|(zhì)的溶解度都是單調(diào)上升或單調(diào)下降的。有些固體的物質(zhì)的溶解度先是隨著溫度的升高而增大，當(dāng)達(dá)到一定溫度后，溶解度又隨著溫度的升高而減小，如硫酸亞鐵、硫酸鈉等。筆者以硫酸亞鐵為例：

硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度不同，析出晶體的組成也有所不同。表1是硫酸亞鐵的溶解度數(shù)據(jù)（根據(jù)《蘭氏化學(xué)手冊(cè)》換算）。

造成這一現(xiàn)象的原因是FeSO4·7H2O晶體熱穩(wěn)定性差，受熱后配體水分子容易失去。FeSO4·7H2O熱分解失去結(jié)晶水過程大致可分為3個(gè)階段，在23～78℃時(shí)FeSO4·7H2O逐漸失去3個(gè)配體水，生成FeSO4·4H2O，然后在78～159℃時(shí)再陸續(xù)失去3個(gè)配體水，生成FeSO4·H2O，在373℃時(shí)可完全脫水[3]。上述過程可簡單表示為：

因此建議將“溶解度曲線有下列有三種類型”改為“溶解度曲線一般有下列三種類型”更貼切。

2?學(xué)會(huì)合理選擇

經(jīng)常會(huì)聽到這樣一句話，“不讓學(xué)生跳入題海，教師必須跳入題海”。這句話隱含的意義就是教師跳入題海對(duì)試題進(jìn)行甄別和選擇，選擇科學(xué)的、合適的試題用于課堂教學(xué)。其實(shí)在教學(xué)過程中不僅試題需要選擇，很多東西都需要選擇，如教學(xué)的手段、實(shí)驗(yàn)的方法等。

2.1?合理選擇習(xí)題

習(xí)題是用來鞏固學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生思維與方法的重要載體，因此，利用真實(shí)的化學(xué)情境，設(shè)置情境化的化學(xué)問題，幫助學(xué)生提高解決化學(xué)實(shí)際問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生做真題、真做題，既避免片面追求“偏”“怪”“難”的假題，來機(jī)械訓(xùn)練學(xué)生刷題，也防止題目中混入一些不科學(xué)的信息誤導(dǎo)學(xué)生，這也是化學(xué)學(xué)科價(jià)值與育人價(jià)值的體現(xiàn)。

溶解度曲線是各地化學(xué)中考必考的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，因此在平時(shí)的教學(xué)中針對(duì)這方面的訓(xùn)練也是必不可少的，但在編制試題的過程中，命題者往往會(huì)用“A”“B”“C”或“甲”“乙”“丙”來表示某種物質(zhì)，如下列這道題：

案例3?甲乙兩種物質(zhì)的溶解度曲線如圖3所示，

下列說法中正確的是

A.?30℃時(shí)，50g水可以溶解25g甲物質(zhì)

B.?升溫能使甲物質(zhì)的不飽和溶液變?yōu)轱柡腿芤?/p>

C.?20℃時(shí)，甲、乙兩種物質(zhì)的溶解度相同

D.?30℃時(shí)，乙物質(zhì)的溶解度比甲物質(zhì)的溶解度大

有專家提出這樣的疑問，在溶解度曲線中用“A”“B”“C”或“甲”“乙”“丙”來表示固體物質(zhì)，這樣的固體物質(zhì)是否存在？

例如：溶解度隨著溫度的升高而降低的物質(zhì)，中國各種版本的初中教材中常見的物質(zhì)就是氫氧化鈣，筆者翻閱了美國高中主流理科教材《科學(xué)發(fā)現(xiàn)者（中冊(cè)）》關(guān)于固體物質(zhì)的溶解度曲線[4]，教材提供了圖4，其中溶解度隨著溫度的升高而降低的物質(zhì)是Ce2（SO4）3。無論是Ca（OH）2，還是Ce2（SO4）3，其溶解度曲線都不符合試題中的“乙”物質(zhì)。筆者查閱了《蘭氏化學(xué)手冊(cè)》關(guān)于固體物質(zhì)溶解度的相關(guān)數(shù)據(jù)，其中二水合乙酸鈣和硫酸鋰的溶解度也是隨著溫度的升高而降低的[5]。

通過比對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)二水合乙酸鈣和硫酸鋰也不符合試題中的“乙”物質(zhì)。

可喜的是，這樣的問題已經(jīng)引起各地中考命題專家的重視，在命制試題時(shí)溶解度曲線中的每一條曲線都代表著一種具體的物質(zhì)，只是我們大多數(shù)一線教師在教學(xué)過程中并沒有意識(shí)到這個(gè)問題，在平時(shí)的教學(xué)中用“A”“B”“C”或“甲”“乙”“丙”來表示某物質(zhì)的溶解度曲線的習(xí)題還是屢見不鮮。選擇溶解度曲線的相關(guān)習(xí)題，可以具體以某些物質(zhì)的溶解度曲線為例，圍繞溶解度、飽和溶液與溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)置相關(guān)問題，如：在不同溫度下，物質(zhì)溶解性的變化情況;相同溫度下，不同物質(zhì)的溶解性的定量比較;依據(jù)溶解度曲線，判定某溫度下一定量溶劑中溶解一定量的溶質(zhì)時(shí)所得溶液是否飽和，以及所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)等等。這樣既加深學(xué)生對(duì)所學(xué)概念的理解，又對(duì)溶解度曲線的應(yīng)用有初步認(rèn)識(shí)。

2.2?合理選擇實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的最高法庭，它是證明化學(xué)結(jié)論的最好手段。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，既是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法，也是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，同時(shí)基于實(shí)驗(yàn)的實(shí)證研究是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。要通過實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維與逆向思維。為了驗(yàn)證氫氧化鈣的溶解度隨著溫度的升高而降低，在教學(xué)過程中有些教師會(huì)做下列實(shí)驗(yàn)：

在試管中加入約占試管容積三分之一的飽和石灰水，用酒精燈對(duì)著溶液部分加熱，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)試管中溶液會(huì)出現(xiàn)渾濁，故上課教師認(rèn)為產(chǎn)生渾濁的原因是有氫氧化鈣析出。筆者認(rèn)為這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模驗(yàn)闅溲趸}也會(huì)和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，為了增強(qiáng)說服力，應(yīng)該在澄清石灰水上方加一層植物油液封，隔絕空氣。本研究選擇的實(shí)驗(yàn)如圖6，加熱液封后的澄清石灰水，如果出現(xiàn)渾濁，應(yīng)該是氫氧化鈣由于溫度升高溶解度降低而析出。

同樣，為證明石蠟的成分中含有碳元素，多數(shù)教師會(huì)利用燃燒的方法，并用一只內(nèi)壁上浸有澄清石灰水的燒杯罩在火焰的上方，來證明石蠟燃燒的產(chǎn)物中是否有二氧化碳?xì)怏w，從而推測石蠟中的成分是否含有碳元素。這里就有一個(gè)問題，燒杯內(nèi)壁上的澄清石灰水變渾濁就一定能證明產(chǎn)生二氧化碳嗎？其實(shí)有兩種可能：一種是由于石灰水與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣;另一種是澄清石灰水受熱氫氧化鈣溶解度降低，導(dǎo)致析出;當(dāng)然，還有可能是由于溶液中水分受熱蒸發(fā)，也會(huì)使其中溶質(zhì)析出。筆者在做同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，是將一只集氣瓶或廣口瓶罩在火焰的上方收集生成的氣體，后將澄清石灰水倒入瓶內(nèi)振蕩，觀察是否變渾濁。所以在選擇化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)充分考慮實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和合理性，做到簡潔明了、科學(xué)合理。

3?學(xué)會(huì)實(shí)際應(yīng)用

溶解度是定量表示物質(zhì)溶解性強(qiáng)弱的化學(xué)概念，其內(nèi)涵非常豐富，必須要通過一些實(shí)際應(yīng)用，來加深學(xué)生對(duì)這一概念的理解。對(duì)于溶解度的應(yīng)用，可以從以下幾方面思考：一是利用溶解度進(jìn)行相關(guān)的定量計(jì)算，如農(nóng)業(yè)上常用飽和食鹽水來選種，可設(shè)置常溫下配制一定質(zhì)量的飽和食鹽水需要的水和食鹽的質(zhì)量等;二是利用不同物質(zhì)其溶解度隨溫度變化幅度不同對(duì)其混合物進(jìn)行分離提純，如氯化鈉中混有少量的硝酸鉀如何提純、硝酸鉀中混有少量的氯化鈉如何提純、“夏天曬鹽、冬天撈堿”的原理是什么;三是從理解溶解度本身的概念內(nèi)涵去應(yīng)用，如海水曬鹽得到的海鹽中會(huì)含有一定量的氯化鎂和氯化鈣，實(shí)驗(yàn)室中為了達(dá)到提純的目的，可以用飽和氯化鈉溶液反復(fù)沖洗海鹽固體，該飽和氯化鈉溶液是否可以無限使用？為什么？試說明其中的原理等等。當(dāng)然，還可以更多地從定量的角度去利用溶解度解釋下列問題。

問題1?氫氧化鈉暴露于空氣中，表面會(huì)形成溶液，這是為什么？

氫氧化鈉易潮解，初中化學(xué)教師都知道，但為什么易潮解，氫氧化鉀能不能潮解呢？很多教師知之甚少，其實(shí)氫氧化鈉易潮解也與溶解度有關(guān)，表3是20℃時(shí)含鈉或鉀的部分化合物在水中的溶解度。

從表中不難發(fā)現(xiàn)，氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鉀的溶解度很大。筆者查閱了相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)氫氧化鉀和碳酸鉀都易吸濕潮解。為什么常溫時(shí)溶解度大就易潮解呢？一般情況下，固體物質(zhì)溶解度大，易溶于空氣中的水分而潮解。

問題2?20℃時(shí)，在飽和食鹽水中通入足量氨氣和二氧化碳，為什么會(huì)有碳酸氫鈉晶體析出？

這是侯氏制堿的方法，要解決這一問題，必須利用溶解度的相關(guān)知識(shí)。已知20℃時(shí)，NaCl的溶解度為36g/100g水，NaHCO3的溶解度為9.7g/100g水。不妨假設(shè)20℃時(shí)氯化鈉飽和溶液為136g，則：

通過計(jì)算不難發(fā)現(xiàn)，136g氯化鈉飽和溶液中通入足量氨氣和二氧化碳，溶劑的質(zhì)量會(huì)減少11.1g，此時(shí)最多能溶解碳酸氫鈉8.6g，而生成碳酸氫鈉的質(zhì)量為51.7g，遠(yuǎn)大于8.6g，因此碳酸氫鈉晶體會(huì)析出。當(dāng)然，在混合鹽溶液中，影響析出晶體的因素比較復(fù)雜，在此不再贅述。

九年級(jí)化學(xué)“溶解度”的教學(xué)既是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，化學(xué)教師應(yīng)切實(shí)改進(jìn)教學(xué)方法，學(xué)會(huì)歸納相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，注重科學(xué)性與規(guī)范化;學(xué)會(huì)選擇相關(guān)的習(xí)題與化學(xué)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)真實(shí)性與情境化;學(xué)會(huì)實(shí)際運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)，關(guān)注準(zhǔn)確性與多元化。教師要以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)為己任，不斷提高學(xué)生解決實(shí)際化學(xué)問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[5]James G. Speight， ph. D. Lange's Handbook of Chemistry [M]. New York：McgrawHill Sixteenth Edition， 1956.