南京师范大学。
研究生课程学习考试成绩单。
试卷封面）任课教师签名。
批改日期：注：
1、以撰写**为考核形式的，填写此表，综合考试可不填；
2、本成绩单由任课教师填写，填好后与作业（试卷）一并送院（系）研究生秘书处；
3、学位课总评成绩须以百分制记分。
从ksp角度对”mg2+、al3+混和溶液中滴加naoh溶液”的再思考。顾晔。
摘要向等浓度的mgcl2、alcl3混合溶液中逐滴加入naoh溶液是高中化学经常涉及的离子反应，教学的不同阶段对该反应认识有所差别，本文从ksp角度对两中常见认识予以辨析。
关键词沉淀、溶解、ksp 、ph计、传感器。
1. 第一种认识。
高中阶段在学习金属及其化合物性质时，为强调al(oh)3的两性，常用以下题强化教学效果。
例1：向等浓度的mgcl2、alcl3混合溶液中逐滴加入naoh溶液，实验现象如何？试作出沉淀物质的量与naoh物质的量的关系图。
一般情况下，该问题作如下解答：
第一步：分析反应。
1）沉淀的生成：mg2++2oh—＝mg(oh)2↓ al3++3oh—＝al(oh)3↓；
2）沉淀的溶解：al(oh)3+oh—＝alo2—+2h2o。
第二步：描述现象。滴加naoh溶液后先产生白色沉淀，随着naoh溶液的不断加入沉淀量有所减少，最终保持不变。
第三步：作图。设混合溶液中mgcl2、alcl3的物质的量均为1mol。
根据方程式：mg2+、al3+沉淀完全需要naoh 5mol，al(oh)3沉淀的溶解需要naoh 1mol，沉淀的最大量为2mol，最终沉淀的物质的量为1mol。（图1）
然而，上述分析结果成立的前提是：al(oh)3的溶解必须在mg2+、al3+沉淀完全之后，事实上是这样吗？人教版新教材选修4模块（化学反应原理）在“难溶电解质溶解平衡”一节中介绍了难溶物的溶度积常数，我们可以应用氢氧化物的ksp计算一定浓度mg2+、al3+沉淀开始和沉淀完全的ph。
以1.0mol/l的mgcl2、alcl3混合溶液为例：查表[1]得ksp[al(oh)3]=1.
3×1033，ksp[mg(oh)2]=1.8×1011，易得mg2+、al3+开始沉淀的ph分别为3.28和9.
63，同理可得它们沉淀完全时的ph。计算发现mg2+、al3+是分步沉淀的，图1描述的结果是不正确的。例2就是以此为背景的“老题新做”，也是对此类问题的第二种认识。
2. 第二种认识。
例2： mg2+和al3+的混和溶液中逐滴加入naoh溶液，形成沉淀情况出现两种图示。图2为小杨同学绘制，图3是小周根据实验结果绘制。结合下表，下列说法正确的是（ ）
a．据图计算得n(mg2+):n(al3+)=2:1
b．小周实验中，oa段生成两种沉淀。
c．图3中oa段表示仅生成al(oh)3沉淀，ab段仅生成 mg(oh)2
d． 结合表中数据和图3分析，ab段可能发生：al(oh)3+oh—＝alo2—+2h2o
2.1 命题意图。
该题借助镁、铝氢氧化物开始沉淀、沉淀完全时的ph及al(oh)3溶解的ph重新绘制沉淀形成的图象，创设了新的情境，考查学生提取、应用图表信息的能力：通过**中的数据得到al3+、mg2+分步沉淀等关键信息，通过图2、图3的比较发现各段曲线的意义。
2.2 解题分析
该题给出的**提供了以下几个关键信息：
al3+比mg2+先沉淀，ph=5.2时al3+已沉淀完全而mg2+还没有开始沉淀。
al(oh)3开始溶解时(ph=7.8)，mg2+还没有开始沉淀(ph=9.4)，即并不是mg2+、al3+沉淀完全之后，al(oh)3溶解。
mg2+沉淀完全之后(ph=12.4)，al(oh)3还没有完全溶解(ph=12.8)。
由此可以判断：图2中先沉淀后溶解的分析肯定错误，但从中可以看出n(mg2+):n(al3+)=1:
1；图3中oa段应是al3+沉淀：al3++3oh—＝al(oh)3↓；ab段则是al(oh)3开始溶解和mg2+开始沉淀：al(oh)3+oh—＝alo2—+2h2o，mg2++2oh—＝mg(oh)2↓；bc段仍是al(oh)3在溶解和mg2+在沉淀，不难选出d答案。
但若稍加思考，该题的**和图象均有值得商榷的地方。
3. 对该问题的再思考。
3.1 例2中值得商榷之处。
3.1.1信息的给出。
**给出的ph数值都是根据溶度积常数ksp数值算得出：ksp[al(oh)3]=c(al3+)·c3(oh-)，ksp[mg(oh)2]=c(mg2+)·c2(oh-)，可见沉淀开始和沉淀完全的ph与mg2+、al3+的起始浓度有关，该条件不给出会让学生误以为任何情况下mg2+、al3+沉淀的ph都是表中数据。
3.1.2 图象的作法。题中图3是“小周根据实验结果绘制”，图中有几处疑问。
ab段曲线。根据命题者意图，ab段曲线应是mg2+被沉淀和al(oh)3不断溶解的过程，而ph=7.8~9.
4之间，不仅没有沉淀形成al(oh)3还在溶解，沉淀的物质的量不会是单调直线上升。
b点位置。根据分步沉淀的先后顺序，1molal3+首先消耗3moloh-，然后先发生al(oh)3部分溶解，则后面2mol（3mol~5mol）不全用来沉淀mg2+，即b点mg2+没有完全沉淀，b点的纵坐标达不到2mol，即低于图2中b点位置。
3.2 修改建议。
3.2.1 指明实验条件。例如：室温下，向100ml浓度各为0.1mol/l的mg2+、al3+的混和溶液中逐滴加入naoh溶液。
3.2.2 变量修改。
以naoh的物质的量为变量与反应物的关系很易确定，但由于溶液对应ph很难从图中看出，一些细节不易在图中表达出来，尤其是ph = 7.8~9.4之间的沉淀量变化，所以建议将图象横坐标改为混合液的ph，由ph计测定。
3.2.3 作图方法。
由于以ph为变量，很难得到ph与n(沉淀)或m(沉淀)的线形关系，建议通过描点作图的方法予以实现，尤其是几个特殊点：ph.4等与沉淀量的关系。
建议步骤（根据实验条件选择ph计，最好用传感器将结果直接呈现在计算机上）：
a、准确配制100ml浓度均为0.1mol/l的mgcl2、alcl3混合溶液；
b、取10ml上述混合液置于锥形瓶中，用碱式滴定管逐滴加入0.10mol/l的naoh溶液，边振荡边用ph计测混合液ph；
c、当ph=3.3时，将锥形瓶中混合物过滤、洗涤、低温干燥、称量并记录结果；
d、另取10ml混合液，按照c步骤操作，研究ph.4等情况下沉淀质量（经分析，不存在沉淀是混合物的情况）；
e、根据5个特殊点描点作图（用传感器则直接得到图像）。
4. 小结。
沉淀溶解平衡是高中化学新教材的新增知识点，通过该节内容的学习，学生对沉淀的生成、溶解及转化有了更加理性的认识。一些原来只能定性分析的问题可以进行定量层次的深入思考，对问题的认识也更加透彻。图象是定量分析的一个重要载体，“mg2+、al3+混和溶液中滴加naoh溶液”的图象问题就可以使得学生对mg2+、al3+的沉淀认识更加透彻。
教学过程中用好这个例子，可以让学生更好地理解如何通过调节ph使不同金属阳离子分布沉淀的问题，事实上在分析化学中常用氨水和氯化铵混合溶液作为缓冲溶液[2]，保持溶液ph在9左右分离mg2+、al3+。
参考文献。1] 武汉大学吉林大学等校编。无机化学(第三版)[m].北京：高等教育出版社， 2002 :404~405.
2] 华彤文等编。普通化学原理(第3版)[m].北京：北京大学出版社，2005:174.
注：本文发表于《化学教与学》2011.8
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