师：起立！
生：老师好！
师：同学们好，请坐。今天，首先请大家看一组数据，这是一张从2016年到2022年我国精炼铜产量以及废铜回收量的柱状对照图。从图中我们可以看出，我国精炼铜产量逐年上升，废铜回收量也在上升，但废铜回收量上升幅度较小。未来，可能会有大量废铜进入水体，形成含铜废水。接触这类废水，可能会对人体产生诸多影响，比如导致慢性铜中毒，出现头痛、失眠、肌肉酸痛、贫血等问题。此外，渔业中的贝类、鱼类也可能受到影响。就像广东人爱吃的生蚝，如果生长在铜含量较高的水域，其软体部分会变成蓝绿色。所以，铜污染会给渔业、畜牧业造成巨大损失，带来经济损失。那么，如果想去除水体中的铜离子，最简单的方法是什么呢？从化学角度，我们要用什么方法？
生：转化，让它生成沉淀。
师：对，让铜离子生成沉淀，从水体中分离出来，就能降低铜离子含量。A科学家也在研究这个问题，他们使用氢氧化镁试剂处理酸性含铜废水，发现氢氧化镁处理含铜污水操作简便，去除率极高，可达99%以上。大家听到这儿，有没有疑问？氢氧化镁是难溶物，溶解度仅为6.9×10??，这样的难溶物，怎么能让铜离子转化生成沉淀，达到我们想要的效果呢？而且，我查阅资料发现，氢氧化镁不仅能去除铜离子，还有个优点，它能使处理后的水体pH值长时间保持在9 - 10。这个范围有什么好处呢？如果从事养殖行业，pH值在9 - 10时，可以抑制水体中细菌生长，减少抗生素的使用。现在，我第一个问题是，为什么氢氧化镁是难溶物，却能保持pH值在9 - 10呢？如果让大家设计一组实验，怎么证明氢氧化镁的pH值一直在9 - 10呢？大家先思考一下，如果是你做这个实验，会怎么做？现在，我给大家提供一些试剂，小组内先商量，然后派代表讲讲你们的实验方案。
（小组讨论）
师：好，我听到这边小组好像已经有详细的方案了，我们请他们来讲讲，看看和其他组的设计是否一样。
生：首先拿一个烧杯配置氢氧化镁溶液，然后滴入酚酞，当溶液显现出红色时，滴入少许稀硫酸，溶液会先变成无色，因为变成了酸性。如果它能使水体pH值保持在9 - 10，说明是碱性环境，溶液会变回红色。
师：还有要补充的吗？其他同学听了他的描述，有没有觉得哪里需要改善？我刚才听他描述，有两个点大家要注意。第一，他描述的实验过程和预期现象都很完整，但氢氧化镁是难溶物，不能叫氢氧化镁溶液，应该是氢氧化镁悬浊液。第二，我们看它是否保持在9 - 10时，这位同学使用了稀硫酸试剂，那加入稀硫酸时，量要不要控制呢？如果控制不好，可能会出现什么现象？
生：如果加的硫酸太多，可能会把氢氧化镁全部酸碱中和掉。
师：所以，今天做实验时，大家先拿试剂盒里的小烧杯，往里面装入氢氧化镁粉末，稍微多装一点，大概两到三药匙，然后加入20毫升左右的水。检验的时候，建议分装在试管里做，这样还能保留原始溶液备用。滴加试剂时，注意不要加太多，滴一两滴就可以。
（学生做实验）
师：好，这边有反应了，开始慢慢变红了。摇一摇，看看能不能恢复。
生：恢复了！
师：好，请你们展示一下，说说你们组实验看到的具体现象。
生：将氢氧化镁放入烧杯，加入蒸馏水溶解后，滴入酚酞会变成红色，再加入一滴稀硫酸，红色褪去，过一会儿后，又逐渐恢复成红色。
师：很好！其他组做的现象和他们一样吗？
生：差不多。
师：好，我们来看一下我之前做实验拍的照片，大家可以参考。在整个过程中，一开始是氢氧化镁悬浊液，里面有大量固体部分。用酚酞试剂检验，发现溶液里产生了氢氧根，还有镁离子。刚才滴了硫酸后，震荡一会颜色又回来了，说明这个过程存在什么呢？既有溶解过程，当氢氧根减少时，又会再生成沉淀。大家把这个表征写在学案上。写好后，我借助手持pH计，让大家看看整个过程中，用酚酞作为指示剂时，定量的值是什么样的。
（学生写学案）
师：差不多写好了吗？我现在用手持pH计测定去离子水的pH值，大家看，基本上等于7。我现在往里面放入氢氧化镁，看看pH值有没有变化。
生：还没有。
师：因为我要搅拌一下。预期应该达到多少呢？
生：9 - 10。
师：我们看看有没有达到。现在增速慢慢放缓了，到了10多一点点，基本上平稳了。我再往里面加入一两滴硫酸，大家看，pH值一下就下来了。然后悬浊液的pH值又在继续上升，慢慢趋于平稳，接近9.8了。现在，来分析一下，在加硫酸的过程中，哪位同学能描述一下经历了哪些历程？加了硫酸以后，主要影响的是谁？
生：氢氧根离子。
师：对，加了硫酸以后，氢氧根被反应掉了。这个时候，氢氧化镁固体就会溶解为离子，氢氧根浓度减少，平衡向溶解方向移动，也就是正向移动。很好，请坐。我们建立了氢氧化镁的溶解平衡体系，在这个体系里，需要借助一个新物理量来描述氢氧根和镁离子的程度。以前学化学平衡时，我们用一个物理量描述反应进行程度，这里应该用什么呢？
生：k值。
师：对，现在请大家写一下这个k值怎么写。
生：镁离子的浓度乘以氢氧根浓度的平方。
师：按照他写的没错。因为这是沉淀溶解体系，为了和普通化学平衡区分，这个k值写成Ksp，我们称之为溶解平衡体系的溶度积。通过溶度积大小，可以判断物质在水里的溶解量。通过刚才的实验，我们解决了氢氧化镁能保持pH值在9 - 10的问题，那第二个问题来了，能保持在9 - 10就能除去铜离子吗？根据我提供的试剂，大家想想怎么做能确定它可以去除铜离子？如果去除了铜离子，按照一开始的推理，是希望它转化生成沉淀。现在怎么做能感受到这一点呢？谁来描述一下打算怎么做？
生：在氢氧化镁悬浊液里加入铜离子。
师：预期实验现象是什么？
生：应该有蓝色沉淀。
师：很好。在配置好的氢氧化镁悬浊液里加入含铜离子的废水，应该能看到蓝色沉淀。实验室刚好有含铜离子的废水，给每个组分发一份，大家试试废水中的铜离子有没有被去除。