剖析三個(gè)教學(xué)案例中實(shí)驗(yàn)的真?zhèn)?/h1>
2014-10-17 20:37黃金泉
化學(xué)教學(xué) 2014年6期
黃金泉
摘要：以公開課為案例，針對(duì)化學(xué)課堂上存在的一些問(wèn)題和某些習(xí)慣說(shuō)法，利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)理論，進(jìn)行深入探討，剖析產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因，并提出解決相關(guān)問(wèn)題的教學(xué)建議，以免產(chǎn)生科學(xué)性誤導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)真?zhèn)危换瘜W(xué)演示；教學(xué)研討
文章編號(hào)：1005–6629（2014）6–0076–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，有的教師對(duì)一些問(wèn)題缺乏深刻認(rèn)識(shí)和研究，隨意套用、照抄教輔資料中所謂的“定論”；甚至無(wú)視實(shí)驗(yàn)過(guò)程中真實(shí)性化學(xué)現(xiàn)象的存在，缺乏應(yīng)有的思考和質(zhì)疑。這樣很容易導(dǎo)致科學(xué)性錯(cuò)誤，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生誤導(dǎo)。下面筆者以我市近期公開課上的一些教學(xué)片段作為案例來(lái)進(jìn)行剖析。
1 用氯化鈣溶液來(lái)區(qū)別碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液，是真的嗎？
案例1 這是我市某中學(xué)“高中課堂教學(xué)整體展示活動(dòng)”中的一節(jié)化學(xué)公開課，屬?gòu)?fù)習(xí)課類型，課題是蘇教版必修1中的“鈉及其化合物”[1]。教學(xué)中涉及了“請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)盡可能多的實(shí)驗(yàn)方案，鑒別2瓶失去標(biāo)簽的碳酸鈉、碳酸氫鈉”這樣一個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)生是分兩固體和兩溶液來(lái)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的。其中在鑒別碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液時(shí)，有一位同學(xué)提出了采用氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論是溶液變渾濁的為碳酸鈉溶液，無(wú)渾濁產(chǎn)生的為碳酸氫鈉溶液。學(xué)生簡(jiǎn)單認(rèn)為NaHCO3溶液與CaCl2溶液混合，不符合離子反應(yīng)發(fā)生的條件，兩者沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)，故無(wú)渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生。這種鑒別方法也是大多數(shù)課外教輔資料總結(jié)的傳統(tǒng)經(jīng)典的鑒別方法之一，一直沿用至今，大家對(duì)此“深信不疑”。課堂上同學(xué)們和執(zhí)教老師也都認(rèn)同了這種鑒別方法。沒(méi)有人提出任何異議。問(wèn)題是真的能用氯化鈣溶液區(qū)分碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液?jiǎn)幔?/p>
筆者進(jìn)行了三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：向三份2 mL 0.1 mol·L-1碳酸鈉溶液、2 mL 0.1 mol·L-1碳酸氫鈉溶液中分別加入①2滴0.1 mol·L-1氯化鈣溶液；②2滴0.01 mol·L-1氯化鈣溶液；③2滴0.001 mol·L-1氯化鈣溶液。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：除③中碳酸氫鈉溶液中沒(méi)有出現(xiàn)明顯渾濁外，其余都變渾濁了！因此，利用氯化鈣溶液，難于區(qū)分它們。有同行提出，會(huì)不會(huì)是配制碳酸氫鈉溶液的碳酸氫鈉固體不純，里面混有碳酸鈉固體，才導(dǎo)致遇到氯化鈣溶液出現(xiàn)渾濁？筆者針對(duì)這一疑問(wèn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究：用分析純碳酸氫鈉溶于蒸餾水配成溶液，然后向此碳酸氫鈉溶液中通入足量的二氧化碳?xì)怏w，目的是將其中可能混有的碳酸鈉完全轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，一段時(shí)間后，再滴入氯化鈣溶液，結(jié)果還是產(chǎn)生了渾濁。所以碳酸氫鈉固體中混有碳酸鈉的觀點(diǎn)筆者認(rèn)為是不可信的。
有文獻(xiàn)從定性和定量角度進(jìn)行過(guò)探討：當(dāng)NaHCO3溶液的物質(zhì)的量濃度低于0.50 mol·L-1、CaCl2溶液的物質(zhì)的量濃度低于1×10-5 mol·L-1，或調(diào)節(jié)兩者的濃度都較小時(shí)，相互滴加就難以觀察到渾濁[2]。而中學(xué)化學(xué)中這一實(shí)驗(yàn)一般是定性實(shí)驗(yàn)，所配溶液的濃度都不會(huì)太低，一般情況下碳酸氫鈉溶液和氯化鈣溶液混合后都會(huì)產(chǎn)生渾濁。所以，在通常情況下認(rèn)為可采用氯化鈣溶液來(lái)區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉這兩種溶液是“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，不是真的！
其實(shí)區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉固體還有一種更簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方法。操作如下：分別稱取1 g碳酸鈉和碳酸氫鈉固體于試管中，各加入1 mL的水，充分振蕩一段時(shí)間后，用手去捂兩支試管的底部，很容易感覺(jué)到盛放碳酸鈉固體的試管放熱明顯，而盛放碳酸氫鈉固體的試管溫度變化不明顯。碳酸鈉固體溶于水后為什么會(huì)放熱？原因可解釋為碳酸鈉固體溶于水時(shí)包含溶解和水合這兩個(gè)過(guò)程。碳酸鈉在水中溶解擴(kuò)散時(shí)，要吸熱；但在水合過(guò)程中，碳酸鈉會(huì)與少量的水發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈉晶體（主要成分是Na2CO3·10H2O），這個(gè)過(guò)程要放熱。因?yàn)榉懦龅臒崃看笥谖盏臒崃?，所以碳酸鈉固體溶于水后是放熱的；而碳酸氫鈉固體溶于水后是吸熱的（可能會(huì)因當(dāng)時(shí)氣溫的影響，溫差感覺(jué)不明顯而已）。如果再將剛才盛放碳酸鈉固體的試管倒放過(guò)來(lái)，我們可以驚奇地發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇特的現(xiàn)象，原來(lái)加進(jìn)去的少量水形成的“溶液”居然不會(huì)流下來(lái)（因?yàn)樗呀?jīng)和碳酸鈉化合成碳酸鈉晶體了）。但盛放碳酸氫鈉固體的那支試管卻不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，溶液依然是溶液！這種區(qū)分方法筆者認(rèn)為比較實(shí)用、簡(jiǎn)便，課堂上可視實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)充演示。
2 還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是真的嗎？
案例2 這是我市某中學(xué)對(duì)外教學(xué)活動(dòng)中的一節(jié)化學(xué)公開課，課題是蘇教版選修《化學(xué)反應(yīng)原理》專題1第三單元中的“金屬的電化學(xué)腐蝕”[3]。在講授吸氧腐蝕和析氫腐蝕時(shí)，執(zhí)教者按課本上（P23）的“活動(dòng)與探究”的要求進(jìn)行了這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)：
教師活動(dòng)：……，相對(duì)于化學(xué)腐蝕來(lái)說(shuō)，電化學(xué)腐蝕更為常見。下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)鐵的電化學(xué)腐蝕進(jìn)行探究。
實(shí)驗(yàn)演示：向還原鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的兩支具支試管中，按圖1組裝好儀器，分別標(biāo)記為a裝置和b裝置。幾分鐘后，打開止水夾，要求學(xué)生觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。
問(wèn)題思考：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象有何差異？產(chǎn)生差異的可能原因是什么？
學(xué)生活動(dòng)：……，b裝置的導(dǎo)管中水柱瞬間下降后又開始上升。
教師活動(dòng)：（無(wú)視學(xué)生的這種回答）解釋說(shuō)理論上b裝置的導(dǎo)管中水柱應(yīng)該不會(huì)上升，而是下降?？赡苁怯捎趯?shí)驗(yàn)條件的影響，才導(dǎo)致了這種“異?！爆F(xiàn)象的發(fā)生（自圓其說(shuō)，深受一些教學(xué)參考書的影響）。
教師投影小結(jié)：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：a裝置的導(dǎo)管中水柱上升，b裝置的導(dǎo)管中水柱下降。產(chǎn)生這種差異的原因是：a裝置中發(fā)生了吸氧腐蝕，反應(yīng)過(guò)程中消耗了氧氣，導(dǎo)致a裝置中的氣體壓強(qiáng)減少，因此a裝置的導(dǎo)管中水柱上升；而b裝置中只發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)致b裝置中的氣體壓強(qiáng)增大，因此b裝置的導(dǎo)管中水柱下降。
可以看出，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與教師預(yù)設(shè)的完全相悖了。當(dāng)然，這也超出了大多數(shù)學(xué)生的預(yù)期。應(yīng)該說(shuō)學(xué)生課堂上的觀察是非常仔細(xì)的。這本是一個(gè)很好的動(dòng)態(tài)生成的教學(xué)資源，如果教師及時(shí)抓住這個(gè)“意外”，并以此作為問(wèn)題的切入點(diǎn)，讓學(xué)生分析、探討產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因，這肯定會(huì)成為這節(jié)課的一個(gè)亮點(diǎn)?？上?zhí)教老師卻無(wú)視這種“意外”發(fā)現(xiàn)，反而把出現(xiàn)的這種“真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題歸結(jié)為受實(shí)驗(yàn)條件影響下的所謂的“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，甚至還總結(jié)了所謂的“正確”答案。那么鋼鐵在酸性環(huán)境中是否真的只會(huì)發(fā)生析氫腐蝕呢？endprint
筆者聽完課后回到學(xué)校，動(dòng)手進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)b裝置開始時(shí)因發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)致b裝置中的氣體壓強(qiáng)增大，其導(dǎo)管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導(dǎo)管中水柱還要高！仔細(xì)分析就不難得出結(jié)論，在這種實(shí)驗(yàn)條件下，稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管，水膜酸性很弱，僅有少量氫離子得電子而生成氫氣，更主要的是溶解在水膜里的氧氣得電子而發(fā)生吸氧腐蝕；而被酸處理過(guò)的鐵粉的析氫腐蝕速度更快，瞬間完成后就開始吸氧腐蝕了，倒吸的速度和程度均大于氯化鈉溶液潤(rùn)濕過(guò)的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是b裝置中導(dǎo)管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會(huì)不會(huì)是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導(dǎo)致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實(shí)驗(yàn)，一會(huì)兒又出現(xiàn)了倒吸現(xiàn)象。這樣可以初步得出結(jié)論：酸性條件較強(qiáng)時(shí)析氫腐蝕為主；當(dāng)酸性減弱時(shí)，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說(shuō)用稀醋酸潤(rùn)濕，并沒(méi)有說(shuō)明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內(nèi)以析氫腐蝕為主，在什么范圍內(nèi)以吸氧腐蝕為主？限于實(shí)驗(yàn)條件，這一困惑期待將來(lái)會(huì)予以解決。
如果將課本上的實(shí)驗(yàn)裝置改為對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置，可能實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也會(huì)更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤(rùn)的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤(rùn)的等量的鐵粉和炭粉，起始調(diào)節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。可以很快發(fā)現(xiàn)，紅墨水起初向左側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致左側(cè)水柱比右側(cè)高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致右側(cè)水柱比左側(cè)高。當(dāng)然如果長(zhǎng)時(shí)間放置后再觀察，可能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又會(huì)發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進(jìn)行闡述了。
3 同溫度，同物質(zhì)的量濃度的NaHCO3溶液的堿性大于CH3COONa，是真的嗎？
案例3 這是我市一次高三化學(xué)教研活動(dòng)中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學(xué)中涉及到這樣一個(gè)問(wèn)題：比較同溫度下，同物質(zhì)的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強(qiáng)弱。執(zhí)教者是這樣來(lái)進(jìn)行推理的：
因?yàn)橄鄳?yīng)酸的酸性強(qiáng)弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應(yīng)陰離子的水解程度：
CH3COO-因此溶液的堿性強(qiáng)弱：
CH3COONa聽課的教師在后來(lái)評(píng)課時(shí)，也沒(méi)有指出其中的問(wèn)題，大家都認(rèn)同了這種“習(xí)慣說(shuō)法”。無(wú)獨(dú)有偶，在2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷中也曾出現(xiàn)過(guò)“在同溫度下，pH相同時(shí)，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質(zhì)的量濃度大小”的問(wèn)題[4]，而且當(dāng)時(shí)的參考答案也認(rèn)為是：CH3COONa筆者帶著疑問(wèn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定方法如下：用pH計(jì)分別測(cè)定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實(shí)證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強(qiáng)！后來(lái)筆者在2013年《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》第3期雜志上看到了劉毅傳老師的“同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？”的文章[5]。劉老師不僅從實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了檢驗(yàn)，而且還從數(shù)學(xué)上加以了證明。同時(shí)指出：對(duì)于酸式鹽溶液的酸堿性問(wèn)題要從水解和電離這兩個(gè)方向進(jìn)行考慮。如果只從水解的角度看問(wèn)題，難免得出錯(cuò)誤的結(jié)論。
綜上所述，化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)，對(duì)有爭(zhēng)議的問(wèn)題及習(xí)慣說(shuō)法進(jìn)行深入探討和認(rèn)真分析、推理，切不可想當(dāng)然，人云亦云，否則會(huì)產(chǎn)生一些科學(xué)性誤導(dǎo)。而這一誤導(dǎo)不僅僅是知識(shí)的誤導(dǎo)，更重要的是科學(xué)方法和科學(xué)思維的誤導(dǎo)，這種誤導(dǎo)比知識(shí)誤導(dǎo)更可怕，危害性更大、更長(zhǎng)遠(yuǎn)，作為教師而言應(yīng)該極力避免。
參考文獻(xiàn)：
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[4] 2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷.
[5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（3）：27.
[6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試化學(xué)試卷（江蘇卷）.
[7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（7）：43～44.
筆者聽完課后回到學(xué)校，動(dòng)手進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)b裝置開始時(shí)因發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)致b裝置中的氣體壓強(qiáng)增大，其導(dǎo)管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導(dǎo)管中水柱還要高！仔細(xì)分析就不難得出結(jié)論，在這種實(shí)驗(yàn)條件下，稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管，水膜酸性很弱，僅有少量氫離子得電子而生成氫氣，更主要的是溶解在水膜里的氧氣得電子而發(fā)生吸氧腐蝕；而被酸處理過(guò)的鐵粉的析氫腐蝕速度更快，瞬間完成后就開始吸氧腐蝕了，倒吸的速度和程度均大于氯化鈉溶液潤(rùn)濕過(guò)的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是b裝置中導(dǎo)管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會(huì)不會(huì)是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導(dǎo)致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實(shí)驗(yàn)，一會(huì)兒又出現(xiàn)了倒吸現(xiàn)象。這樣可以初步得出結(jié)論：酸性條件較強(qiáng)時(shí)析氫腐蝕為主；當(dāng)酸性減弱時(shí)，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說(shuō)用稀醋酸潤(rùn)濕，并沒(méi)有說(shuō)明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內(nèi)以析氫腐蝕為主，在什么范圍內(nèi)以吸氧腐蝕為主？限于實(shí)驗(yàn)條件，這一困惑期待將來(lái)會(huì)予以解決。
如果將課本上的實(shí)驗(yàn)裝置改為對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置，可能實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也會(huì)更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤(rùn)的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤(rùn)的等量的鐵粉和炭粉，起始調(diào)節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?？梢院芸彀l(fā)現(xiàn)，紅墨水起初向左側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致左側(cè)水柱比右側(cè)高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致右側(cè)水柱比左側(cè)高。當(dāng)然如果長(zhǎng)時(shí)間放置后再觀察，可能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又會(huì)發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進(jìn)行闡述了。
3 同溫度，同物質(zhì)的量濃度的NaHCO3溶液的堿性大于CH3COONa，是真的嗎？
案例3 這是我市一次高三化學(xué)教研活動(dòng)中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學(xué)中涉及到這樣一個(gè)問(wèn)題：比較同溫度下，同物質(zhì)的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強(qiáng)弱。執(zhí)教者是這樣來(lái)進(jìn)行推理的：
因?yàn)橄鄳?yīng)酸的酸性強(qiáng)弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應(yīng)陰離子的水解程度：
CH3COO-因此溶液的堿性強(qiáng)弱：
CH3COONa聽課的教師在后來(lái)評(píng)課時(shí)，也沒(méi)有指出其中的問(wèn)題，大家都認(rèn)同了這種“習(xí)慣說(shuō)法”。無(wú)獨(dú)有偶，在2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷中也曾出現(xiàn)過(guò)“在同溫度下，pH相同時(shí)，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質(zhì)的量濃度大小”的問(wèn)題[4]，而且當(dāng)時(shí)的參考答案也認(rèn)為是：CH3COONa筆者帶著疑問(wèn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定方法如下：用pH計(jì)分別測(cè)定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實(shí)證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強(qiáng)！后來(lái)筆者在2013年《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》第3期雜志上看到了劉毅傳老師的“同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？”的文章[5]。劉老師不僅從實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了檢驗(yàn)，而且還從數(shù)學(xué)上加以了證明。同時(shí)指出：對(duì)于酸式鹽溶液的酸堿性問(wèn)題要從水解和電離這兩個(gè)方向進(jìn)行考慮。如果只從水解的角度看問(wèn)題，難免得出錯(cuò)誤的結(jié)論。
綜上所述，化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)，對(duì)有爭(zhēng)議的問(wèn)題及習(xí)慣說(shuō)法進(jìn)行深入探討和認(rèn)真分析、推理，切不可想當(dāng)然，人云亦云，否則會(huì)產(chǎn)生一些科學(xué)性誤導(dǎo)。而這一誤導(dǎo)不僅僅是知識(shí)的誤導(dǎo)，更重要的是科學(xué)方法和科學(xué)思維的誤導(dǎo)，這種誤導(dǎo)比知識(shí)誤導(dǎo)更可怕，危害性更大、更長(zhǎng)遠(yuǎn)，作為教師而言應(yīng)該極力避免。
參考文獻(xiàn)：
[1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應(yīng)嗎[J].化學(xué)教育，2008，（2）：65～66.
[2][3]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24.
[4] 2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷.
[5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（3）：27.
[6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試化學(xué)試卷（江蘇卷）.
[7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（7）：43～44.
筆者聽完課后回到學(xué)校，動(dòng)手進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)b裝置開始時(shí)因發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)致b裝置中的氣體壓強(qiáng)增大，其導(dǎo)管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導(dǎo)管中水柱還要高！仔細(xì)分析就不難得出結(jié)論，在這種實(shí)驗(yàn)條件下，稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管，水膜酸性很弱，僅有少量氫離子得電子而生成氫氣，更主要的是溶解在水膜里的氧氣得電子而發(fā)生吸氧腐蝕；而被酸處理過(guò)的鐵粉的析氫腐蝕速度更快，瞬間完成后就開始吸氧腐蝕了，倒吸的速度和程度均大于氯化鈉溶液潤(rùn)濕過(guò)的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是b裝置中導(dǎo)管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會(huì)不會(huì)是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導(dǎo)致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實(shí)驗(yàn)，一會(huì)兒又出現(xiàn)了倒吸現(xiàn)象。這樣可以初步得出結(jié)論：酸性條件較強(qiáng)時(shí)析氫腐蝕為主；當(dāng)酸性減弱時(shí)，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說(shuō)用稀醋酸潤(rùn)濕，并沒(méi)有說(shuō)明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內(nèi)以析氫腐蝕為主，在什么范圍內(nèi)以吸氧腐蝕為主？限于實(shí)驗(yàn)條件，這一困惑期待將來(lái)會(huì)予以解決。
如果將課本上的實(shí)驗(yàn)裝置改為對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置，可能實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也會(huì)更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤(rùn)的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤(rùn)的等量的鐵粉和炭粉，起始調(diào)節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。可以很快發(fā)現(xiàn)，紅墨水起初向左側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致左側(cè)水柱比右側(cè)高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致右側(cè)水柱比左側(cè)高。當(dāng)然如果長(zhǎng)時(shí)間放置后再觀察，可能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又會(huì)發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進(jìn)行闡述了。
3 同溫度，同物質(zhì)的量濃度的NaHCO3溶液的堿性大于CH3COONa，是真的嗎？
案例3 這是我市一次高三化學(xué)教研活動(dòng)中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學(xué)中涉及到這樣一個(gè)問(wèn)題：比較同溫度下，同物質(zhì)的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強(qiáng)弱。執(zhí)教者是這樣來(lái)進(jìn)行推理的：
因?yàn)橄鄳?yīng)酸的酸性強(qiáng)弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應(yīng)陰離子的水解程度：
CH3COO-因此溶液的堿性強(qiáng)弱：
CH3COONa聽課的教師在后來(lái)評(píng)課時(shí)，也沒(méi)有指出其中的問(wèn)題，大家都認(rèn)同了這種“習(xí)慣說(shuō)法”。無(wú)獨(dú)有偶，在2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷中也曾出現(xiàn)過(guò)“在同溫度下，pH相同時(shí)，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質(zhì)的量濃度大小”的問(wèn)題[4]，而且當(dāng)時(shí)的參考答案也認(rèn)為是：CH3COONa筆者帶著疑問(wèn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定方法如下：用pH計(jì)分別測(cè)定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實(shí)證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強(qiáng)！后來(lái)筆者在2013年《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》第3期雜志上看到了劉毅傳老師的“同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？”的文章[5]。劉老師不僅從實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了檢驗(yàn)，而且還從數(shù)學(xué)上加以了證明。同時(shí)指出：對(duì)于酸式鹽溶液的酸堿性問(wèn)題要從水解和電離這兩個(gè)方向進(jìn)行考慮。如果只從水解的角度看問(wèn)題，難免得出錯(cuò)誤的結(jié)論。
綜上所述，化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)，對(duì)有爭(zhēng)議的問(wèn)題及習(xí)慣說(shuō)法進(jìn)行深入探討和認(rèn)真分析、推理，切不可想當(dāng)然，人云亦云，否則會(huì)產(chǎn)生一些科學(xué)性誤導(dǎo)。而這一誤導(dǎo)不僅僅是知識(shí)的誤導(dǎo)，更重要的是科學(xué)方法和科學(xué)思維的誤導(dǎo)，這種誤導(dǎo)比知識(shí)誤導(dǎo)更可怕，危害性更大、更長(zhǎng)遠(yuǎn)，作為教師而言應(yīng)該極力避免。
參考文獻(xiàn)：
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[2][3]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24.
[4] 2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷.
[5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（3）：27.
[6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試化學(xué)試卷（江蘇卷）.
[7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（7）：43～44.
黃金泉
摘要：以公開課為案例，針對(duì)化學(xué)課堂上存在的一些問(wèn)題和某些習(xí)慣說(shuō)法，利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)理論，進(jìn)行深入探討，剖析產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因，并提出解決相關(guān)問(wèn)題的教學(xué)建議，以免產(chǎn)生科學(xué)性誤導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)真?zhèn)危换瘜W(xué)演示；教學(xué)研討
文章編號(hào)：1005–6629（2014）6–0076–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，有的教師對(duì)一些問(wèn)題缺乏深刻認(rèn)識(shí)和研究，隨意套用、照抄教輔資料中所謂的“定論”；甚至無(wú)視實(shí)驗(yàn)過(guò)程中真實(shí)性化學(xué)現(xiàn)象的存在，缺乏應(yīng)有的思考和質(zhì)疑。這樣很容易導(dǎo)致科學(xué)性錯(cuò)誤，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生誤導(dǎo)。下面筆者以我市近期公開課上的一些教學(xué)片段作為案例來(lái)進(jìn)行剖析。
1 用氯化鈣溶液來(lái)區(qū)別碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液，是真的嗎？
案例1 這是我市某中學(xué)“高中課堂教學(xué)整體展示活動(dòng)”中的一節(jié)化學(xué)公開課，屬?gòu)?fù)習(xí)課類型，課題是蘇教版必修1中的“鈉及其化合物”[1]。教學(xué)中涉及了“請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)盡可能多的實(shí)驗(yàn)方案，鑒別2瓶失去標(biāo)簽的碳酸鈉、碳酸氫鈉”這樣一個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)生是分兩固體和兩溶液來(lái)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的。其中在鑒別碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液時(shí)，有一位同學(xué)提出了采用氯化鈣溶液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論是溶液變渾濁的為碳酸鈉溶液，無(wú)渾濁產(chǎn)生的為碳酸氫鈉溶液。學(xué)生簡(jiǎn)單認(rèn)為NaHCO3溶液與CaCl2溶液混合，不符合離子反應(yīng)發(fā)生的條件，兩者沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)，故無(wú)渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生。這種鑒別方法也是大多數(shù)課外教輔資料總結(jié)的傳統(tǒng)經(jīng)典的鑒別方法之一，一直沿用至今，大家對(duì)此“深信不疑”。課堂上同學(xué)們和執(zhí)教老師也都認(rèn)同了這種鑒別方法。沒(méi)有人提出任何異議。問(wèn)題是真的能用氯化鈣溶液區(qū)分碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液?jiǎn)幔?/p>
筆者進(jìn)行了三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：向三份2 mL 0.1 mol·L-1碳酸鈉溶液、2 mL 0.1 mol·L-1碳酸氫鈉溶液中分別加入①2滴0.1 mol·L-1氯化鈣溶液；②2滴0.01 mol·L-1氯化鈣溶液；③2滴0.001 mol·L-1氯化鈣溶液。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：除③中碳酸氫鈉溶液中沒(méi)有出現(xiàn)明顯渾濁外，其余都變渾濁了！因此，利用氯化鈣溶液，難于區(qū)分它們。有同行提出，會(huì)不會(huì)是配制碳酸氫鈉溶液的碳酸氫鈉固體不純，里面混有碳酸鈉固體，才導(dǎo)致遇到氯化鈣溶液出現(xiàn)渾濁？筆者針對(duì)這一疑問(wèn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究：用分析純碳酸氫鈉溶于蒸餾水配成溶液，然后向此碳酸氫鈉溶液中通入足量的二氧化碳?xì)怏w，目的是將其中可能混有的碳酸鈉完全轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，一段時(shí)間后，再滴入氯化鈣溶液，結(jié)果還是產(chǎn)生了渾濁。所以碳酸氫鈉固體中混有碳酸鈉的觀點(diǎn)筆者認(rèn)為是不可信的。
有文獻(xiàn)從定性和定量角度進(jìn)行過(guò)探討：當(dāng)NaHCO3溶液的物質(zhì)的量濃度低于0.50 mol·L-1、CaCl2溶液的物質(zhì)的量濃度低于1×10-5 mol·L-1，或調(diào)節(jié)兩者的濃度都較小時(shí)，相互滴加就難以觀察到渾濁[2]。而中學(xué)化學(xué)中這一實(shí)驗(yàn)一般是定性實(shí)驗(yàn)，所配溶液的濃度都不會(huì)太低，一般情況下碳酸氫鈉溶液和氯化鈣溶液混合后都會(huì)產(chǎn)生渾濁。所以，在通常情況下認(rèn)為可采用氯化鈣溶液來(lái)區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉這兩種溶液是“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，不是真的！
其實(shí)區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉固體還有一種更簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方法。操作如下：分別稱取1 g碳酸鈉和碳酸氫鈉固體于試管中，各加入1 mL的水，充分振蕩一段時(shí)間后，用手去捂兩支試管的底部，很容易感覺(jué)到盛放碳酸鈉固體的試管放熱明顯，而盛放碳酸氫鈉固體的試管溫度變化不明顯。碳酸鈉固體溶于水后為什么會(huì)放熱？原因可解釋為碳酸鈉固體溶于水時(shí)包含溶解和水合這兩個(gè)過(guò)程。碳酸鈉在水中溶解擴(kuò)散時(shí)，要吸熱；但在水合過(guò)程中，碳酸鈉會(huì)與少量的水發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈉晶體（主要成分是Na2CO3·10H2O），這個(gè)過(guò)程要放熱。因?yàn)榉懦龅臒崃看笥谖盏臒崃?，所以碳酸鈉固體溶于水后是放熱的；而碳酸氫鈉固體溶于水后是吸熱的（可能會(huì)因當(dāng)時(shí)氣溫的影響，溫差感覺(jué)不明顯而已）。如果再將剛才盛放碳酸鈉固體的試管倒放過(guò)來(lái)，我們可以驚奇地發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇特的現(xiàn)象，原來(lái)加進(jìn)去的少量水形成的“溶液”居然不會(huì)流下來(lái)（因?yàn)樗呀?jīng)和碳酸鈉化合成碳酸鈉晶體了）。但盛放碳酸氫鈉固體的那支試管卻不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，溶液依然是溶液！這種區(qū)分方法筆者認(rèn)為比較實(shí)用、簡(jiǎn)便，課堂上可視實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)充演示。
2 還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是真的嗎？
案例2 這是我市某中學(xué)對(duì)外教學(xué)活動(dòng)中的一節(jié)化學(xué)公開課，課題是蘇教版選修《化學(xué)反應(yīng)原理》專題1第三單元中的“金屬的電化學(xué)腐蝕”[3]。在講授吸氧腐蝕和析氫腐蝕時(shí)，執(zhí)教者按課本上（P23）的“活動(dòng)與探究”的要求進(jìn)行了這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)：
教師活動(dòng)：……，相對(duì)于化學(xué)腐蝕來(lái)說(shuō)，電化學(xué)腐蝕更為常見。下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)鐵的電化學(xué)腐蝕進(jìn)行探究。
實(shí)驗(yàn)演示：向還原鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的兩支具支試管中，按圖1組裝好儀器，分別標(biāo)記為a裝置和b裝置。幾分鐘后，打開止水夾，要求學(xué)生觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。
問(wèn)題思考：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象有何差異？產(chǎn)生差異的可能原因是什么？
學(xué)生活動(dòng)：……，b裝置的導(dǎo)管中水柱瞬間下降后又開始上升。
教師活動(dòng)：（無(wú)視學(xué)生的這種回答）解釋說(shuō)理論上b裝置的導(dǎo)管中水柱應(yīng)該不會(huì)上升，而是下降?？赡苁怯捎趯?shí)驗(yàn)條件的影響，才導(dǎo)致了這種“異?！爆F(xiàn)象的發(fā)生（自圓其說(shuō)，深受一些教學(xué)參考書的影響）。
教師投影小結(jié)：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：a裝置的導(dǎo)管中水柱上升，b裝置的導(dǎo)管中水柱下降。產(chǎn)生這種差異的原因是：a裝置中發(fā)生了吸氧腐蝕，反應(yīng)過(guò)程中消耗了氧氣，導(dǎo)致a裝置中的氣體壓強(qiáng)減少，因此a裝置的導(dǎo)管中水柱上升；而b裝置中只發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)致b裝置中的氣體壓強(qiáng)增大，因此b裝置的導(dǎo)管中水柱下降。
可以看出，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與教師預(yù)設(shè)的完全相悖了。當(dāng)然，這也超出了大多數(shù)學(xué)生的預(yù)期。應(yīng)該說(shuō)學(xué)生課堂上的觀察是非常仔細(xì)的。這本是一個(gè)很好的動(dòng)態(tài)生成的教學(xué)資源，如果教師及時(shí)抓住這個(gè)“意外”，并以此作為問(wèn)題的切入點(diǎn)，讓學(xué)生分析、探討產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因，這肯定會(huì)成為這節(jié)課的一個(gè)亮點(diǎn)?？上?zhí)教老師卻無(wú)視這種“意外”發(fā)現(xiàn)，反而把出現(xiàn)的這種“真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題歸結(jié)為受實(shí)驗(yàn)條件影響下的所謂的“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，甚至還總結(jié)了所謂的“正確”答案。那么鋼鐵在酸性環(huán)境中是否真的只會(huì)發(fā)生析氫腐蝕呢？endprint
筆者聽完課后回到學(xué)校，動(dòng)手進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)b裝置開始時(shí)因發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)致b裝置中的氣體壓強(qiáng)增大，其導(dǎo)管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導(dǎo)管中水柱還要高！仔細(xì)分析就不難得出結(jié)論，在這種實(shí)驗(yàn)條件下，稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管，水膜酸性很弱，僅有少量氫離子得電子而生成氫氣，更主要的是溶解在水膜里的氧氣得電子而發(fā)生吸氧腐蝕；而被酸處理過(guò)的鐵粉的析氫腐蝕速度更快，瞬間完成后就開始吸氧腐蝕了，倒吸的速度和程度均大于氯化鈉溶液潤(rùn)濕過(guò)的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是b裝置中導(dǎo)管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會(huì)不會(huì)是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導(dǎo)致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實(shí)驗(yàn)，一會(huì)兒又出現(xiàn)了倒吸現(xiàn)象。這樣可以初步得出結(jié)論：酸性條件較強(qiáng)時(shí)析氫腐蝕為主；當(dāng)酸性減弱時(shí)，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說(shuō)用稀醋酸潤(rùn)濕，并沒(méi)有說(shuō)明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內(nèi)以析氫腐蝕為主，在什么范圍內(nèi)以吸氧腐蝕為主？限于實(shí)驗(yàn)條件，這一困惑期待將來(lái)會(huì)予以解決。
如果將課本上的實(shí)驗(yàn)裝置改為對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置，可能實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也會(huì)更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤(rùn)的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤(rùn)的等量的鐵粉和炭粉，起始調(diào)節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。可以很快發(fā)現(xiàn)，紅墨水起初向左側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致左側(cè)水柱比右側(cè)高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致右側(cè)水柱比左側(cè)高。當(dāng)然如果長(zhǎng)時(shí)間放置后再觀察，可能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又會(huì)發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進(jìn)行闡述了。
3 同溫度，同物質(zhì)的量濃度的NaHCO3溶液的堿性大于CH3COONa，是真的嗎？
案例3 這是我市一次高三化學(xué)教研活動(dòng)中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學(xué)中涉及到這樣一個(gè)問(wèn)題：比較同溫度下，同物質(zhì)的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強(qiáng)弱。執(zhí)教者是這樣來(lái)進(jìn)行推理的：
因?yàn)橄鄳?yīng)酸的酸性強(qiáng)弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應(yīng)陰離子的水解程度：
CH3COO- 因此溶液的堿性強(qiáng)弱： CH3COONa 聽課的教師在后來(lái)評(píng)課時(shí)，也沒(méi)有指出其中的問(wèn)題，大家都認(rèn)同了這種“習(xí)慣說(shuō)法”。無(wú)獨(dú)有偶，在2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷中也曾出現(xiàn)過(guò)“在同溫度下，pH相同時(shí)，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質(zhì)的量濃度大小”的問(wèn)題[4]，而且當(dāng)時(shí)的參考答案也認(rèn)為是：CH3COONa 筆者帶著疑問(wèn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定方法如下：用pH計(jì)分別測(cè)定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實(shí)證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強(qiáng)！后來(lái)筆者在2013年《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》第3期雜志上看到了劉毅傳老師的“同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？”的文章[5]。劉老師不僅從實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了檢驗(yàn)，而且還從數(shù)學(xué)上加以了證明。同時(shí)指出：對(duì)于酸式鹽溶液的酸堿性問(wèn)題要從水解和電離這兩個(gè)方向進(jìn)行考慮。如果只從水解的角度看問(wèn)題，難免得出錯(cuò)誤的結(jié)論。 綜上所述，化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)，對(duì)有爭(zhēng)議的問(wèn)題及習(xí)慣說(shuō)法進(jìn)行深入探討和認(rèn)真分析、推理，切不可想當(dāng)然，人云亦云，否則會(huì)產(chǎn)生一些科學(xué)性誤導(dǎo)。而這一誤導(dǎo)不僅僅是知識(shí)的誤導(dǎo)，更重要的是科學(xué)方法和科學(xué)思維的誤導(dǎo)，這種誤導(dǎo)比知識(shí)誤導(dǎo)更可怕，危害性更大、更長(zhǎng)遠(yuǎn)，作為教師而言應(yīng)該極力避免。 參考文獻(xiàn)： [1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應(yīng)嗎[J].化學(xué)教育，2008，（2）：65～66. [2][3]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24. [4] 2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷. [5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（3）：27. [6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試化學(xué)試卷（江蘇卷）. [7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（7）：43～44.
筆者聽完課后回到學(xué)校，動(dòng)手進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)b裝置開始時(shí)因發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)致b裝置中的氣體壓強(qiáng)增大，其導(dǎo)管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導(dǎo)管中水柱還要高！仔細(xì)分析就不難得出結(jié)論，在這種實(shí)驗(yàn)條件下，稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管，水膜酸性很弱，僅有少量氫離子得電子而生成氫氣，更主要的是溶解在水膜里的氧氣得電子而發(fā)生吸氧腐蝕；而被酸處理過(guò)的鐵粉的析氫腐蝕速度更快，瞬間完成后就開始吸氧腐蝕了，倒吸的速度和程度均大于氯化鈉溶液潤(rùn)濕過(guò)的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是b裝置中導(dǎo)管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會(huì)不會(huì)是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導(dǎo)致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實(shí)驗(yàn)，一會(huì)兒又出現(xiàn)了倒吸現(xiàn)象。這樣可以初步得出結(jié)論：酸性條件較強(qiáng)時(shí)析氫腐蝕為主；當(dāng)酸性減弱時(shí)，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說(shuō)用稀醋酸潤(rùn)濕，并沒(méi)有說(shuō)明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內(nèi)以析氫腐蝕為主，在什么范圍內(nèi)以吸氧腐蝕為主？限于實(shí)驗(yàn)條件，這一困惑期待將來(lái)會(huì)予以解決。
如果將課本上的實(shí)驗(yàn)裝置改為對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置，可能實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也會(huì)更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤(rùn)的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤(rùn)的等量的鐵粉和炭粉，起始調(diào)節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?？梢院芸彀l(fā)現(xiàn)，紅墨水起初向左側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致左側(cè)水柱比右側(cè)高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致右側(cè)水柱比左側(cè)高。當(dāng)然如果長(zhǎng)時(shí)間放置后再觀察，可能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又會(huì)發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進(jìn)行闡述了。
3 同溫度，同物質(zhì)的量濃度的NaHCO3溶液的堿性大于CH3COONa，是真的嗎？
案例3 這是我市一次高三化學(xué)教研活動(dòng)中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學(xué)中涉及到這樣一個(gè)問(wèn)題：比較同溫度下，同物質(zhì)的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強(qiáng)弱。執(zhí)教者是這樣來(lái)進(jìn)行推理的：
因?yàn)橄鄳?yīng)酸的酸性強(qiáng)弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應(yīng)陰離子的水解程度：
CH3COO- 因此溶液的堿性強(qiáng)弱： CH3COONa 聽課的教師在后來(lái)評(píng)課時(shí)，也沒(méi)有指出其中的問(wèn)題，大家都認(rèn)同了這種“習(xí)慣說(shuō)法”。無(wú)獨(dú)有偶，在2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷中也曾出現(xiàn)過(guò)“在同溫度下，pH相同時(shí)，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質(zhì)的量濃度大小”的問(wèn)題[4]，而且當(dāng)時(shí)的參考答案也認(rèn)為是：CH3COONa 筆者帶著疑問(wèn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定方法如下：用pH計(jì)分別測(cè)定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實(shí)證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強(qiáng)！后來(lái)筆者在2013年《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》第3期雜志上看到了劉毅傳老師的“同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？”的文章[5]。劉老師不僅從實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了檢驗(yàn)，而且還從數(shù)學(xué)上加以了證明。同時(shí)指出：對(duì)于酸式鹽溶液的酸堿性問(wèn)題要從水解和電離這兩個(gè)方向進(jìn)行考慮。如果只從水解的角度看問(wèn)題，難免得出錯(cuò)誤的結(jié)論。 綜上所述，化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)，對(duì)有爭(zhēng)議的問(wèn)題及習(xí)慣說(shuō)法進(jìn)行深入探討和認(rèn)真分析、推理，切不可想當(dāng)然，人云亦云，否則會(huì)產(chǎn)生一些科學(xué)性誤導(dǎo)。而這一誤導(dǎo)不僅僅是知識(shí)的誤導(dǎo)，更重要的是科學(xué)方法和科學(xué)思維的誤導(dǎo)，這種誤導(dǎo)比知識(shí)誤導(dǎo)更可怕，危害性更大、更長(zhǎng)遠(yuǎn)，作為教師而言應(yīng)該極力避免。 參考文獻(xiàn)： [1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應(yīng)嗎[J].化學(xué)教育，2008，（2）：65～66. [2][3]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24. [4] 2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷. [5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（3）：27. [6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試化學(xué)試卷（江蘇卷）. [7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（7）：43～44.
筆者聽完課后回到學(xué)校，動(dòng)手進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)b裝置開始時(shí)因發(fā)生析氫腐蝕，導(dǎo)致b裝置中的氣體壓強(qiáng)增大，其導(dǎo)管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導(dǎo)管中水柱還要高！仔細(xì)分析就不難得出結(jié)論，在這種實(shí)驗(yàn)條件下，稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管，水膜酸性很弱，僅有少量氫離子得電子而生成氫氣，更主要的是溶解在水膜里的氧氣得電子而發(fā)生吸氧腐蝕；而被酸處理過(guò)的鐵粉的析氫腐蝕速度更快，瞬間完成后就開始吸氧腐蝕了，倒吸的速度和程度均大于氯化鈉溶液潤(rùn)濕過(guò)的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是b裝置中導(dǎo)管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會(huì)不會(huì)是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導(dǎo)致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實(shí)驗(yàn)，一會(huì)兒又出現(xiàn)了倒吸現(xiàn)象。這樣可以初步得出結(jié)論：酸性條件較強(qiáng)時(shí)析氫腐蝕為主；當(dāng)酸性減弱時(shí)，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內(nèi)壁用稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實(shí)性化學(xué)”問(wèn)題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說(shuō)用稀醋酸潤(rùn)濕，并沒(méi)有說(shuō)明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內(nèi)以析氫腐蝕為主，在什么范圍內(nèi)以吸氧腐蝕為主？限于實(shí)驗(yàn)條件，這一困惑期待將來(lái)會(huì)予以解決。
如果將課本上的實(shí)驗(yàn)裝置改為對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置，可能實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也會(huì)更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤(rùn)的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤(rùn)的等量的鐵粉和炭粉，起始調(diào)節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。可以很快發(fā)現(xiàn)，紅墨水起初向左側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致左側(cè)水柱比右側(cè)高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側(cè)流動(dòng)，導(dǎo)致右側(cè)水柱比左側(cè)高。當(dāng)然如果長(zhǎng)時(shí)間放置后再觀察，可能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又會(huì)發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進(jìn)行闡述了。
3 同溫度，同物質(zhì)的量濃度的NaHCO3溶液的堿性大于CH3COONa，是真的嗎？
案例3 這是我市一次高三化學(xué)教研活動(dòng)中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學(xué)中涉及到這樣一個(gè)問(wèn)題：比較同溫度下，同物質(zhì)的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強(qiáng)弱。執(zhí)教者是這樣來(lái)進(jìn)行推理的：
因?yàn)橄鄳?yīng)酸的酸性強(qiáng)弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應(yīng)陰離子的水解程度：
CH3COO- 因此溶液的堿性強(qiáng)弱： CH3COONa 聽課的教師在后來(lái)評(píng)課時(shí)，也沒(méi)有指出其中的問(wèn)題，大家都認(rèn)同了這種“習(xí)慣說(shuō)法”。無(wú)獨(dú)有偶，在2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷中也曾出現(xiàn)過(guò)“在同溫度下，pH相同時(shí)，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質(zhì)的量濃度大小”的問(wèn)題[4]，而且當(dāng)時(shí)的參考答案也認(rèn)為是：CH3COONa 筆者帶著疑問(wèn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定方法如下：用pH計(jì)分別測(cè)定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實(shí)證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強(qiáng)！后來(lái)筆者在2013年《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》第3期雜志上看到了劉毅傳老師的“同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？”的文章[5]。劉老師不僅從實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了檢驗(yàn)，而且還從數(shù)學(xué)上加以了證明。同時(shí)指出：對(duì)于酸式鹽溶液的酸堿性問(wèn)題要從水解和電離這兩個(gè)方向進(jìn)行考慮。如果只從水解的角度看問(wèn)題，難免得出錯(cuò)誤的結(jié)論。 綜上所述，化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)，對(duì)有爭(zhēng)議的問(wèn)題及習(xí)慣說(shuō)法進(jìn)行深入探討和認(rèn)真分析、推理，切不可想當(dāng)然，人云亦云，否則會(huì)產(chǎn)生一些科學(xué)性誤導(dǎo)。而這一誤導(dǎo)不僅僅是知識(shí)的誤導(dǎo)，更重要的是科學(xué)方法和科學(xué)思維的誤導(dǎo)，這種誤導(dǎo)比知識(shí)誤導(dǎo)更可怕，危害性更大、更長(zhǎng)遠(yuǎn)，作為教師而言應(yīng)該極力避免。 參考文獻(xiàn)： [1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應(yīng)嗎[J].化學(xué)教育，2008，（2）：65～66. [2][3]王祖浩主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24. [4] 2012～2013學(xué)年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)研（二）化學(xué)試卷. [5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰(shuí)更強(qiáng)？[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（3）：27. [6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試化學(xué)試卷（江蘇卷）. [7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（7）：43～44.
