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1、表征沉淀溶解平衡的新方法 摘要：选取常见难溶电解质MgOH2和CaCO3，测定其在溶于水后溶液pH或电导率变化，表征沉淀的溶解过程;向其上层清液中滴加相应的沉淀剂，测定该过程中溶液浑浊度变化，表征沉淀的析出过程;帮助学生建构沉淀溶解平衡的概念。关键词：难溶电解质;沉淀溶解平衡;数字化实验文章编号：1008-0546202110-0090-02中图分类号：G633.8文献标识码：B一、前言19世纪时期，工业迅猛开展，为理解决燃料的利用以及消费过程中能量的转化问题，促使化学家们研究物质发生化学反响的原因、反响进展的方向和程度。霍斯特曼第一个利用热力学根本定律解释化学过程，范霍夫将化学平衡常数K代入
2、克拉佩隆方程并由此提出化学反响的动态平衡原理，勒夏特列研究了各种因素对化学平衡的影响，提出了更有普遍规律性的化学平衡挪动原理川。吉布斯利用大量实验数据进展系统的理论研究，提出了吉布斯方程科学家们的努力探究，使得今天的人们终于从本质上辨明了化学反响发生的内在本质。化学反响具有方向性和一定的限度，化学平衡状态是在一定条件下可逆反响进展的最大限度。高中阶段，学生学习的化学平衡知识包含四部分：化学反响平衡、电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。学生在此之前已认识了几类平衡体系，掌握了化学平衡的概念和特征，因此将平衡理论应用于沉淀溶解平衡的教学需解决的一个前提是，如何让学生认识到沉淀的溶解是个平衡过程。苏教
3、版?化学反响原理?教材中设计实验，取PbI2难溶于水的上层清液参加AgNO3溶液【2】，观察到黄色沉淀，证明上层清液中含I-，PbI2在水中会溶解。有教师对此实验进展改进，向PbI2的上层清液参加KI溶液，观察到PbI2沉淀生成，不仅证明了上层清液中含Pb2+，而且增大I-浓度，使得PbI2析出，说明该体系是一平衡体系。PbI2是学生较为生疏的难溶电解质，为什么不用CaCO3、MgOH2这些学生熟悉的物质做实验呢？我们对此进展了实验尝试，向CaCO3的上层清液中滴加饱和Na2CO3溶液，发现没有明显沉淀析出。肉眼看不到沉淀，就代表溶液中没有CaCO3生成吗？如何看到这些微观的粒子？数字化实验可
4、以拓宽人体的感知范围，因此我们借助传感器技术设计实验，利用详细的实验数据和图像，帮助学生建立沉淀溶解平衡的概念。二、实验与结果1.实验仪器与试剂实验仪器：100mL烧杯、玻璃棒、试管、胶头滴管、浊度传感器配套玻璃瓶、电导率传感器、数据采集器。实验试剂：MgOH2固体、去离子水、酚酞、饱和NaOH溶液、CaCO3固体、饱和NaCO3溶液。2.表征MgOH2的沉淀-溶解平衡取0.1gmgOH2样品于烧杯中，参加60mL去离子水，搅拌后静置。取上层清液2mL于试管1中，滴入酚酞，发现酚酞变红，说明MgOH2溶解，产生了OH-。将浊度传感器，按照图1与数据采集器相连，用标准液进展校准。取MgOH2饱和
5、溶液的上层清液于玻璃瓶浊度传感器配套中，测定并记录其浊度值。将玻璃瓶中的溶液倒出1/2体积，向其中参加1/2体积的饱和NaOH溶液，立即放入浊度传感器中，测定其浊度值的变化。实验数据见表1。实验发现，参加饱和NaOH溶液后，体系的浊度明显增大，说明溶液中有MgOH2沉淀生成，Mgon2溶解過程是可逆的。3.表征CaCO3的沉淀一溶解平衡将电导率传感器，按照图2与实验装置组合，再与数据采集器相连。取60mL去离子水烧杯中，翻开磁力搅拌器，开场数据采集，向其中参加0.1gCaCO3样品，发现溶液电导率缓慢上升实验结果见图3，说明CaCO3溶解，使得溶液中离子浓度上升。测定完毕后将溶液静置。取上层清
6、液于玻璃瓶中，利用浊度传感器测定其浊度值;将玻璃瓶中溶液倒出1/2体积，向其中参加1/2体积的饱和Na2CO3溶液，立即放入浊度传感器中，测定其浊度值的变化。实验数据见表2。实验发现，加人饱和Na2CO3溶掖后，体系的浊度明显增大，说明溶液中有CaCO3沉淀生成，证明CaCO3的溶解过程是可逆的。三、总结实验选取了常见难溶电解质MgOH2和CaCO3，首先测定其在溶于水后溶液pH或电导率变化，从而表征出沉淀的溶解过程，即：MgOH2=20H-+Mg2+，CaCO3=CO32-+Ca2+。其次分别向其土层清液中滴加相应的沉淀剂，测定该过程中溶液浊度变化，成功让学生“看到沉淀的析出过程，即：20H-+Mg2+=MgOH2，CO32-+Ca3+=CaCO3。利用数字化实验采集的定量数据和图像进展比照分析，帮助反响原理M.南京：江苏风凰教育出版社，2021：87
表征沉淀溶解平衡的新方法
