第1个回答 2007-02-24
第三节 溶解度
【目的要求】
1.使学生了解溶解度的概念，了解温度对一些固体物质溶解度的影响；了解溶解度曲线的意义。
2.使学生对气体溶解度受温度、压强的影响关系，有一个大致印象。
【重点难点】
1.重点
建立溶解度的概念。
2.难点
正确了解固体物质溶解度的概念，区分溶解性与溶解度在概念上的不同。
【教材分析和教法建议】
1.本节教材写法特点及各部分内容之间的关系。
本节教材以阐述物质溶解度的概念为核心内容。首先分析了物质的溶解性。为了定量描述物质的溶解性，提出溶解度的概念。然后分别叙述固态物质和气态物质的溶解度及其影响因素。溶解度曲线知识的介绍使溶解度的知识更丰富完整。
下表表明本节教材的主要内容及结构关系：
2.物质的溶解性与物质的溶解度之间，既有联系又有区别。为了使学生深刻理解溶解度的概念，就必须先了解物质溶解性的知识，在教学中要帮助学生区分这两个概念。
物质的溶解性，即物质溶解能力的大小。这种能力既取决于溶质的本性，又取决于它跟溶剂之间的关系。不论其原因或影响物质溶解能力的因素有多么复杂，都可以简单地理解为这是物质本身的一种属性。例如食盐很容易溶解在水里，却很难溶解在汽油里；油脂很容易溶解于汽油，但很难溶解于水等等。食盐、油脂的这种性质，是它们本身所固有的一种属性，都可以用溶解性这个概念来概括。然而溶解度则不同，它是按照人们规定的标准，来衡量物质溶解性的一把“尺子”。在同一规定条件下，不同溶质，在同一溶剂中所能溶解的不同数量，就在客观上反映了它们溶解性的差别。因此，溶解度的概念既包含了物质溶解性的含义，又进一步反映了在规定条件下的具体数量，是溶解性的具体化、量化，是为定量研究各物质的溶解性而作的一种规定后形成的概念。
3.在建立溶解度的概念时，学生对于规定“一定的温度”一般比较容易接受，对温度对物质溶解性的影响也有一定的生活经验。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，你能判断糖和盐的溶解性大小吗?如果都用同样的一杯水，你能判断吗?当学生理解必须对溶剂有一规定的数量之后，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。在100 g溶剂里，固体物质溶解能力达到最大限度，也就是形成饱和溶液时，所溶解溶质的质量称为溶解度，用克作为溶质的质量单位，这是人为规定的。因为没有比较就没有鉴别。以上用学生的经历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，对枯燥的数字接受起来也就比较容易了。
4.关于物质溶解性大小的习惯分类(如易溶、难溶等)。在学习了物质的溶解度之后，应该跟定量的概念相联系。但是不一定在课上花很多时间，可以引导学生自己阅读课文，列出相应对照关系就可以了。
溶解度/g ＜0.01 0.01～1 1～10 ＞10
溶解性分类 难溶 微溶 可溶 易溶
5.固体物质的溶解度随温度变化有两种表示方法，一种是列表法，如教材中表7-1；另一种是坐标法，即在直角坐标系上画出坐标曲线，如课本图7-2。可以先向学生说明溶解度曲线绘制原理(不要求学生绘制)，再举例讲解如何应用这种曲线图。
固体的溶解度曲线可以表示如下几种关系：
(1) 同一物质在不同温度时的不同溶解度的数值；
(2) 不同物质在同一温度时的溶解度数值；
(3) 物质的溶解度受温度变化影响的大小；
(4) 比较某一温度下各种物质溶解度的大小等。
进行这些分析之后，教师还可以就某物质在曲线上的任一点，请同学回答其表示的含义，来验证学生是否已了解溶解度曲线。例如，横坐标是60，纵坐标是110的点表示什么含义。学生应该回答(1)代表60 ℃时硝酸钾在水中的溶解度是110 g；(2)代表60 ℃时，100 g水里，达到饱和时可溶解硝酸钾110 g等等。当然，可以提出教材中表7-1中未列出的温度，例如让学生说出35 ℃时硝酸钾的溶解度是多少，这时学生可以利用溶解度曲线顺利地作出回答，使学生体会到曲线图在这方面所表现的特点。
6.对于气体溶质溶解度的表示方法有三点应向学生做常识性介绍：
(1) 定量地描述物质溶解性时，不论气体还是固体在本质上是一致的，只是规定的条件和表示方法上有所不同：固体溶解度用质量表示，规定溶剂的量是100 g；气体溶解度则是用体积表示，规定溶剂的量是1个体积(一般以升为单位)能溶解若干体积气体，而其他条件如达到饱和、一定温度等都是一样的。
(2) 所以规定不同标准，是因为气体的体积容易测量、而质量不易称量，因此就用体积来表示。
(3) 由于气体溶解度受压强的影响很大，所以规定其溶解度时，对于压强作出规定——101 kPa。这一点可以用打开汽水瓶盖后，放出二氧化碳气体所形成的泡沫为例来加以说明。
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。初中学生很难掌握，因此对这部分内容不必过多要求，只要知道如何表示，就可以了。
【习题分析和答案】
第 1 题 本题目的在于巩固溶解度定义的内容，以及温度对固体、气体溶解度影响的几种情况。
第 2 题 要求学生练习查阅溶解度曲线。
【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。例如，在第八章学习复分解反应发生的条件时，就要应用物质可溶、微溶和不溶的知识。
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。课本中说：“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，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)，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，它们一般不溶解于水。
关于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(图7-1)。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、K2CO3均易溶于水；而Ca2+、Mg2+对CO32-极化能力较大，CaCO3、MgCO3均难溶于水。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7-1 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Ca(OH)2·12H2O〕。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，一种是课本里说的，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，溶解于一体积水里，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。