化学教学
2012
年第
2
期
·61·
·命 题 研 究· ·命 题 研 究·
测量评价
K
2
=
K
1
×
K
sp
[Al(OH)
3
] =2 . 0×10
33
×4 . 6×10
-33
=9.2
当 Al(OH)
3
溶 解 后 ,溶 液 中 O H
-
浓度可表 示如下:
[OH
-
]= (3)
当溶液中
c
[Al(OH)
4
-
] =1. 0×10
-5
m o l / L 时, 认 为
Al(OH)
3
开始溶解;当溶液中铝元素几乎全部以
Al(OH)
4
-
形 式 存 在 时 ,可 以 认 为 A l ( O H )
3
已经溶解完全,
此时溶液中
c
[Al(OH)
4
-
] 等于 Al
3+
的起始浓度
c
2
。将
c
[Al(OH)
4
-
] 代 入( 3 )式 ,计 算 结 果 如 表 3 所 示 :
表 3Al(OH)
3
沉淀开始溶解和完全溶解时溶液中
OH
-
浓度及溶液的 pH
离子起始浓度
c
2
/
m o l·L
-
1
1
.
0 0
.
10 0
.
010
Al
(
OH
)
3
开始溶解
OH
-
浓度
/
m o l·L
-
1
1
.
1
×
10
-
6
溶液 pH
8
.
04
Al
(
OH
)
3
完全溶解
OH
-
浓度
/
m o l·L
-
1
1
.
1
×
10
-
1
1
.
1
×
10
-
2
1
.
1
×
10
-
3
溶液 pH
13
.
04 12
.
04 11
.
04
1.4 小结
根 据 上 面 的 计 算 可 知 ,当 A l
3+
、M g
2+
起始浓度在
0.010 mol·L
-1
~ 1 . 0 m o l·L
-1
范 围 时 ,A l ( O H )
3
和 Mg(OH)
2
开始沉淀时溶液的 pH 分别为 3.22~3.89 和 8.43~9.43,
沉淀完全时溶液的 pH 分别为 4.89 和 10.92;Al(OH)
3
开始溶解时溶液的 pH 为 8.04,溶解完全时溶液的 pH
为 11.04~13.04。将各特殊点的 pH 表示如图 2 所示:
在图 2 中区间①为 Al
3+
沉淀区,区间②为 Mg
2+
沉
淀区,区间③为 Al(OH)
3
溶解区。
由上可得出如下结论:
当向含 Mg
2+
和 Al
3+
的混合液中滴加 NaOH 溶液
时:
(1)M g ( O H )
2
和 Al(OH)
3
两种沉淀不是同时生成,
而是有明显的先后顺序,先生成 Al(OH)
3
沉 淀 ,再 生 成
Mg(OH)
2
沉淀。
( 2 )M g
2+
和 Al
3+
不可能同时全部以沉淀形式存在。
Al(OH)
3
开 始 溶 解 时 ,p H = 8 . 0 4 ,此 时 M g ( O H )
2
还没有生
成 [ 当 Mg
2+
浓度在 0.01~1 mol/L 范围,pH=8.43~9.43 时,
才开始生成 Mg(OH)
2
沉 淀 ] 。在 M g ( O H )
2
生成沉淀的过
程 中 ,A l ( O H )
3
一直在溶解。
2 习题的真实性分析
科 学 是 实 事 求 是 的 ,从 这 一 点 看 ,习 题 的 真 实 性 是
科学性的一部分。习题的真实性至少包含两个方面的内
容,一是问题背景的真实性,二是解决问题所用到的方
法的真实性。真实性化学问题的情境、设问及解决问题
的方法等都能真实反映化学学科的特点和独特价值。
它能拉近学生与化学和现实生活的距离,是学生重要
的潜在动机资源
[3]
。缺乏真实性的习题只会人为增加学
生的负担,使化学学习变得枯燥无聊,遏制学生的创新
精神和实践能力。
下面我们来分析一下有关氢氧化铝的这类习题的
真实性问题。在科学研究、生产与生活中,会涉及 Mg
2+
和 Al
3+
的 混 合 液 问 题 吗 ?铝 在 自 然 界 中 主 要 以 铝 硅 酸
盐 的 形 式 存 在 于 各 种 矿 物 岩 石 中 ,而 提 取 铝 的 主 要 原 料
是铝土矿,铝土矿中并没有镁伴生
[4]
。镁 在 地 壳 中 主 要
以光卤石(KCl·MgCl
2
·6 H
2
O)和 菱 镁 矿(M g C O
3
)形 式
存在
[4]
。制取镁的另一个重要的原料是海水,海水中镁
和铝的含量分别为 1.3×10
-3
m g / k g 海水和 5 . 0×10
-7
mg/
kg 海水
[5]
,可见海水中的铝元素相比于镁元素来说完
全可以忽略。综上可见,自然界中无论是海水中还是矿
物中 Mg 和 Al 都没有大量共存,所以提取镁和铝的过
程不会涉及两者的分离问题,这样的习题的背景缺乏真
实性。命制这样的习题纯粹是为计算而计算,没有多大
实际意义。
3 结论
有关 Mg
2+
和 Al
3+
的混合液加 NaOH 溶液的这一类
习题,不仅缺乏真实性,没有实际意义,是一道人为编
造的问题;而且存在科学性错误,Mg(OH)
2
和 Al(OH)
3
两种沉淀不是同时生成,且沉淀物质的量达到最大值
时并不是 Mg(OH)
2
和 Al(OH)
3
都 沉 淀 完 全 ,且 A l ( O H )
3
不溶解(实际上,这种情况并不存在)。我们在编制和
选择习题时,必须果断地舍弃这类缺乏科学性和真实
性的习题。而若应用大学的知识来分析中学化学习题,
则 可 以 轻 松 确 定 某 些 习 题 中 存 在 的 真 实 性 问 题 ,这 既
有利于我们专业基础的巩固,也有利增进我们的选题
能力。
参考文献:
[1] 王 生 主 编 . 启东中学 作业 本 [M]. 北京:龙 门书局出版 社,
2 0 0 7 :4 5 .
[2] 李龙泉等著 . 定量分析化学 [M]. 合肥:中国科学技术大学出版
社,1997:334,335.
[3] 刘江田 . 化学问题的真实性与命题策略 [J]. 化学教学,2007,
(1):6 0 .
[4] 北师大无机化学教研室等编 . 无机化学,下册 [M]. 北京:高等
教育出版社 2003:669,649.
[5] 天津化工研究院等编 . 无机盐工业手册(第 2 版)上册 [M]. 北
京:化学工业出版社,1995:52.
c
[Al(OH)
4
-
]
K
2
3
.
22
3
.
89
4
.
89
8
.
04
8
.
43
9
.
43
10
.
92
11
.
04
13
.
04
pH
图 2Al
3+
沉 淀 、M g
2+
沉淀及 Al(OH)
3
溶解的pH区间
① ②
③