對初中化學“飽和溶液”實驗的再優化與思考

龔虎 姜跟華

摘要：“飽和溶液”實驗是進行“飽和溶液”高效教學的重要基礎，作者在其他教師改進的基礎上，對實驗再進行優化，取得了較好的實驗效果。并在優化實驗的基礎上積極思考，不斷促進自己進步。

關鍵詞：飽和溶液;再優化;思考

文章編號：1008-0546（2020）02-0078-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.024

一、問題的提出

人教版九年級化學有關“飽和溶液”（下冊第33頁）的教學中，安排了氯化鈉溶于水的實驗9-5和硝酸鉀溶于水的實驗9-6，希望通過這兩個實驗來幫助學生建立“飽和溶液”和“不飽和溶液”的概念，并總結在一般情況下飽和溶液與不飽和溶液之間的轉化關系以及結晶的方法，因此這兩個實驗是“飽和溶液”高效教學的重要基礎。然而筆者在實驗教學時卻發現：（1）實驗較多，形成的溶液太多，干擾大;（2）時間太長，幾乎要花三十幾分鐘，不利于課堂的深入教學;（3）個別操作難成功，在20mL水中第一次加5g硝酸鉀，很難觀察到完全溶解（例如7min內還有未溶）。為了完成教學任務，筆者多年來都以講實驗代替做實驗，給學生學習帶來了極大困惑，也給自己帶來了內疚感。為此筆者對該實驗進行研究改進，取得了較好的實驗效果，希望與各位讀者分享。

二、相關的研究

筆者通過中國知網和百度學術等數據庫，以“飽和溶液實驗”為關鍵詞，查閱到對飽和溶液實驗進行改進的文獻有3篇。劉丹在40mL水中分三次分別加入5g硝酸鉀，當第三次有硝酸鉀未溶時，均勻分為兩等分，其中一份加入10mL水，另一份加熱，然后冷卻。黃華玲在20mL水中依次加入硝酸鉀（每次5g硝酸鉀，直到連續兩次有不溶），第二次有未溶時也均勻分為兩等分，分別加水和加熱冷卻。賴水福取20mL水后加入5g硝酸鉀，等溶解后再加5g硝酸鉀，加熱，等溶解后再加入5g硝酸鉀，冷卻，加入15mL水。

這些研究者為了節約實驗時間，都刪減了氯化鈉溶于水的實驗，然而改進后的實驗效果又如何呢？這引起了筆者的興趣，決定用這些方法進行實驗驗證（硝酸鉀進行研磨處理），發現了一些問題（如表1），認為該實驗還有再優化的必要。

三、實驗再優化

1.實驗探究

筆者在室溫24°C下，分別取20mL水，分別加入1 g、2g、3g、4g硝酸鉀（硝酸鉀進行研磨處理），記錄完全溶解所需時間如表2。

實驗結論：①硝酸鉀溶于水吸熱，硝酸鉀質量越大，溶液溫度降的越低;②第一次20mL水中溶解2g硝酸鉀為佳。

2.實驗再優化

（1）實驗用品：硝酸鉀、水、酒精燈、三角架、石棉網、100mL燒杯、500mL燒杯、玻璃棒等。

（2）實驗步驟

在100mL燒杯中加入20mL水，然后具體實驗步驟如表3所示。

實驗優點：實驗用時較短（10min以內，筆者用時約7min）;現象明顯;教學方便

四、教學建議

1.實驗準備工作要充分，例如20mL水可以先量取放入100mL燒杯中;大燒杯中預先取半燒杯的自來水;三份不同質量的硝酸鉀要用紙包好，并做好標記。

2.硝酸鉀要進行研磨處理;熱的硝酸鉀溶液要用冷水冷卻結晶;

3.在進行實驗教學時，可將上面表3投影在大屏幕上或打印給學生，方便學生進行對比分析和歸納總結，避免目的不明確，對學生造成干擾。

五、實驗優化后的思考

1.一個實驗能否滿足教學需要？

刪減了氯化鈉溶于水的實驗，可以節約12min左右，提高了課堂效率。那只通過一個實驗能否滿足我們的課堂教學需要呢？引起了筆者的深思，隨即筆者找了8位同事一起探討，獲得了肯定的結論。例如表3中步驟1和2對比，可以說明一定量水中不能無限制地溶解硝酸鉀，幫助學生形成“飽和溶液”和“不飽和溶液”的概念;步驟3和6指明了溫度和溶劑量對“飽和溶液”和“不飽和溶液”概念的重要意義;步驟5可以幫助學生體驗結晶的過程和明確一種結晶方法;步驟1和2、2和3、4和5、5和6可以歸納出飽和溶液與不飽和溶液之間轉化的一般方法等等。

2.為什么在室溫下20mL水難以快速溶解5g硝酸鉀呢？

硝酸鉀的溶解度隨溫度的升高而增大，屬于易溶物質。筆者查詢到硝酸鉀在100°C和20°C的溶解度分別為20.9g、31.6g，可知該“室溫”指20°C左右。然而使用人教版化學的地區，根據教學進度，應該在每年的2月份或3月初才能進行“飽和溶液”的教學，而這時候氣溫應該在10°C左右（例如筆者無錫地區），根本沒有達到20°C（個別地區除外）;筆者還在實驗探究中發現，5g硝酸鉀溶于20mL水中，溶液溫度下降明顯，可以下降10°C左右（筆者在室溫24°C下所測），這時只有當溶液溫度慢慢恢復到室溫，硝酸鉀才能在此過程中慢慢溶解;同時有些硝酸鉀顆粒有點大，不利于溶解。這些因素的疊加，最終導致20mL水難以快速溶解5g硝酸鉀。

3.還有哪些物質溶于水溫度降低呢？

到目前為止，筆者知道了硝酸銨和硝酸鉀溶于水溫度降低，那還有什么物質溶于水溫度降低呢？引起了筆者的興趣，隨即筆者到實驗室找了些可溶性鹽進行實驗，又發現了三種物質：NANO3、NH4C1和KCl。那還有嗎？筆者不可能做太多的化學實驗去尋找，為此查閱了大量文獻，最終在文獻中找到了答案，常用的制冷劑有：KSCN、NH4SCN、CaCl2、（NH4）2CO3、NaSO4·10H2O等。同時還知道了致冷的最低溫度，例如，在室溫15°C100g水中加入100g硝酸銨最低溫度為-12°C，加入16g硝酸鉀為5°C等等。如果將這些鹽分別混合溶于水，致冷的最低溫度會更低，有興趣的讀者可以去查閱文獻進行學習。