初中化学课题2《溶解度》教案.doc

课题2　溶解度
一、教学目的要求
1.了解饱和溶液的涵义。
2.了解溶解度的涵义，初步学习绘制和查阅溶解度曲线。
二、本课题分析
学生虽然对于一般物质溶解后形成溶液的现象比较熟悉，但是对从定量的角度去认识物质的溶解性以及溶液的种种状态却很少思考。在上一课题中，已从定性的角度研究了溶质放到溶剂中时的一些情况。但是不是所有物质都能溶解于水呢?在一定量水中是不是能大量溶解某一物质呢?本课题就要研究物质在一定量水中溶解的限度的问题。
本课题分为饱和溶液和溶解度两部分。以学生亲身参与的两个“活动与探究”和两个“讨论”为线索组织教学过程。第一个活动后通过讨论引入溶解度概念，再以一个活动巩固和应用溶解度概念。最后通过讨论又引出气体溶解度的概念。
本课题的重点是建立饱和溶液和溶解度的概念。
教学建议如下：
1.学生通过对氯化钠溶于水和硝酸钾溶于水的活动与探究，应该了解：
(1)要判断物质的溶解是否有限度，必须确定“一定量溶剂”和“一定温度”这两个条件；
(2)当这两个条件不变时，多数物质的溶解有一定的限度。
学生有了这两点认识之后，就比较容易理解：当溶质溶解达到它的限度时，如果条件不变，溶液就处于一种特殊的状态即饱和状态，这时的溶液就是饱和溶液。如果条件发生变化，如溶剂量或温度发生变化，饱和溶液就有可能变成不饱和溶液。
2.要引导学生结合海水制盐，利用下式认识饱和溶液和不饱和溶液的关系：

3.在建立溶解度的概念时，学生对于温度对物质溶解度的影响有一定的生活经验，对于规定“一定的温度”比较容易理解。但是对于为什么要规定“在100 g溶剂里”，常常缺乏感性的思考依据，对此教师可以用形象的比喻来帮助学生思考。例如，用一杯水和一盆水分别溶解糖和食盐，你能判断糖和食盐的溶解度哪个大吗?如果都用一杯水，你能判断吗?当学生理解应对溶剂量作规定后，教师就可以明确指出，固体物质的溶解度通常用100 g溶剂为依据，这是人为规定的。用学生所能接受的事实来比较，可以帮助学生对一些科学规定的意义加深理解。
4.关于物质溶解度大小的习惯分类，应该与定量的概念相联系，教材中以资料的形式给出一个表格，教学中不必对此花费过多时间。
5.固体溶解度随温度变化有两种表示方法，一种是列表法，如教材表9-1；另一种是坐标法，即在直角坐标系上画出溶解度随温度变化的曲线，如教材图9-13。在进行活动与探究之前，教师可以先向学生说明溶解度曲线绘制原理，提供必要的物品，把学生分成若干组后由学生绘制。
固体的溶解度曲线可以表示如下信息或关系：
(1)某一物质在某温度时的溶解度；
(2)同一物质在不同温度时的溶解度；
(3)不同物质在同一温度时的溶解度；
(4)物质的溶解度受温度变化影响的大小；
……
6.由于气体的溶解度受压强的影响很大，所以对于压强作出规定──指在压强为101 kPa的条件下，这一点从教材上关于汽水的讨论中可以说明。气体溶解度在实际测定时比较复杂，非标准状况下的数据还应该换算成标准状况下的值。对这部分内容不必作过多要求，只要知道如何表示就可以了。
7.本课题与日常生活有丰富的联系，应鼓励学生把化学知识与日常生活中遇到的实际问题联系起来考虑并提出问题。
8.本课题的家庭小实验比较复杂，要求的操作技巧也较高，教师应加强指导，提供一些必需品，鼓励学生动手试一试。
三、部分习题参考答案及说明
1.该题可从改变溶剂(或溶质)量或改变温度两个角度来考虑。
2.60，110，100
3.因为溶解度与温度有关，不同温度下同一物质的溶解度不同。
4.分析图9-12和9-13可以看出，多数固体的溶解度随着温度的升高而增大，如硝酸铵、硝酸钾、氯化铵等；少数固体的溶解度受温度影响不大，如氯化钠；但也有少数固体的溶解度随着温度的升高反而减小，如熟石灰。
5.汗水中含有一些盐分，因此有咸味。被汗水浸湿的衣服晾干后，水分蒸发了，但盐分仍留在衣服上，就形成白色斑迹。
6.此题属于开放式的习题，办法有多种。最简单的办法是把一滴试样滴在玻璃片上，晾干或烘干，有白色痕迹出现的，原试样是氯化钾溶液。蒸馏水是纯水，晾干后没有痕迹。
7.在水中总是溶解有一些空气等气体，冷水受热时，温度升高，气体的溶解度减小，因此即使尚未达到沸点，也常有气泡冒出。天气闷热时，水温高，水中氧气的溶解度变小，溶解的氧气少了，而水面与空气接触，溶解的氧气相对多些，因此鱼总是接近水面游动。
8.氨水应密封保存在氨水罐中，氨水罐应放在阴凉处。
四、资料
1.关于固体溶解度的表示方法
教材中对固体的溶解度叙述了一种方法，此外尚有摩尔溶解度，即在一定温度下，一升溶液中所能溶解的溶质的最大的物质的量。
2.溶解性和溶解度的区别
溶解性只是一般地说明某种物质在某种溶剂里溶解能力的大小，是物质的一种物理性质。通常用易溶、可溶、微溶、难溶或不溶等粗略的概念表示。溶解度是衡量物质在某种溶剂里溶解性大小的尺度，是溶解性的定量的表示方法，是在一定的温度、压强下，在一定量的溶剂里制成饱和溶液时，所溶解的溶质的量。
溶解性虽然是用易溶、可溶、微溶和难溶等较粗略的概念表示，但它也有在一定范围内定量的意义。在学习物理性质或某些化学反应时是经常应用的，因此，对这个概念不可忽视。
3.溶解度的大小跟溶质和溶剂的本性的关系
到现在为止，还没有找到关于这个问题的普遍的规律。有一条应用较广的经验规则是：物质在跟它结构相似的溶剂里容易溶解，称为“相似相溶”。例如，极性强的物质容易溶解在强极性的溶剂里，极性弱的物质容易溶解在弱极性的溶剂里。“食盐容易溶解在水里，但是很难溶解在汽油里；油脂很难溶解在水里，但是很容易溶解在汽油里”。这因为食盐和水都是强极性的物质，油脂和汽油是弱极性或非极性的物质。
为什么强极性物质如食盐等可溶于水呢?因为水是极性很强的物质，它的介电常数很大(约等于80)。当氯化钠溶解于水时，阴、阳离子间的相互作用在水里可减小到约为原来的八十分之一。因此，使阴、阳离子因水的作用而互相分离，就形成溶液。相反地，水不会使非极性共价键或弱极性共价键的结合力减弱，所以，具有非极性键的化合物（包括大多数有机物和有些无机物的晶体）一般不溶解于水。
无机化合物溶解度的大小与这种化合物里离子极化作用关系极大。离子晶体是由带相反电荷的阴阳离子组成的，每个离子一方面作为带电体使邻近的离子发生变形，另一方面在周围带相反电荷的离子作用下，离子本身也发生变形，这叫做离子的极化。由于离子的极化使离子间的距离缩短，离子键逐步向共价键过渡，使离子化合物的溶解度减小。例如，Na+、K+对CO32-的极化能力较小，所以Na2CO3、K2C03均易溶于水；而Ca2+、Mg2+对CO32-极化能力较大，CaCO3、MgCO3难溶于水。因此，离子极化能力的大小，对这种物质在水里的溶解度影响很大。

图 9-1  离子的极化
4.为什么有些固体物质溶解度随温度升高而下降
大多数固体物质溶于水时吸收热量，根据平衡移动原理，当温度升高时，平衡有利于向吸热的方向移动，所以，这些物质的溶解度随温度升高而增大，例如KNO3、NH4NO3等。有少数物质，溶解时有放热现象，一般地说，它们的溶解度随着温度的升高而降低，例如Ca(OH)2等。
对Ca(OH)2的溶解度随着温度升高而降低的问题，还有一种解释，氢氧化钙有两种水合物〔Ca(OH)2·2H2O和〕。这两种水合物的溶解度较大，无水氢氧化钙的溶解度很小。随着温度的升高，这些结晶水合物逐渐变为无水氢氧化钙，所以，氢氧化钙的溶解度就随着温度的升高而减小。
5.气体的溶解度
气体的溶解度大小，首先决定于气体的性质，同时也随着气体的压强和溶剂的温度的不同而变化。例如，在20 ℃时，气体的压强为101 kPa，1 L水可以溶解气体的体积是：氨气为702 L，氢气为0.018 19 L，氧气为0.031 02 L。氨气易溶于水，是因为氨气是极性分子，水也是极性分子，而且氨气分子跟水分子还能形成氢键，发生显著的水合作用，所以，它的溶解度很大；而氢气、氧气是非极性分子，所以在水里的溶解度很小。
当压强一定时，气体的溶解度随着温度的升高而减小。这一点对气体来说没有例外，因为当温度升高时，气体分子运动速率加大，容易自水面逸出。
当温度一定时，气体的溶解度随着气体的压强的增大而增大。这是因为当压强增大时，液面上的气体的浓度增大，因此，进入液面的气体分子比从液面逸出的分子多，从而使气体的溶解度变大。而且，气体的溶解度和该气体的压强(分压)在一定范围内成正比(在气体不跟水发生化学变化的情况下)。例如，在20 ℃时，氢气的压强是101 kPa，氢气在1 L水里的溶解度是0.018 19 L；同样在20 ℃，在2×101 kPa时，氢气在1 L水里的溶解度是0.018 19 L×2＝0.036 38 L。
气体的溶解度有两种表示方法，一种是在一定温度下，气体的压强(或称该气体的分压，不包括水蒸气的压强)是101 kPa时，溶解于1体积水里，达到饱和的气体的体积(并需换算成在0 ℃时的体积)，即这种气体在水里的溶解度。另一种气体的溶解度的表示方法是，在一定温度下，该气体在100 g水里，气体的总压强为101 kＰa(气体的分压加上当时水蒸气的压强)所溶解的质量，用这种方法表示气体的溶解度就可和教材中固体溶解度的定义统一起来。

6.过饱和溶液
有些物质的溶解度随着温度上升而增大，在较高的温度下配制成它的饱和溶液，并细心地滤去过剩的未溶固体，然后使溶液的温度慢慢地下降到室温，这时的溶液中所溶解的溶质量已超过室温时的溶解度，但还尚未析出晶体，此时的溶液就叫做过饱和溶液。过饱和溶液能存在的原因，是由于溶质不容易在溶液中形成结晶中心(即晶核)。因为每一晶体都有一定的排列规则 ，要有结晶中心，才能使原来作无秩序运动着的溶质质点集合起来，并且按照这种晶体所特有的次序排列起来。不同的物质，实现这种规则排列的难易程度不同，有些晶体要经过相当长的时间才能自行产生结晶中心，因此，有些物质的过饱和溶液看起来还是比较稳定的。但从总体上来说，过饱和溶液是处于不平衡的状态，是不稳定的，若受到振动或者加入溶质的晶体，则溶液里过量的溶质就会析出而成为饱和溶液，即转化为稳定状态，这说明过饱和溶液没有饱和溶液稳定，但还有一定的稳定性。因此，这种状态又叫介稳状态。