高中化學教學中宜“規(guī)避”的問題

岳文虹

摘要：收集整理中學化學教學中常見的“異?！眴栴}，易講錯的問題，在教學中應盡量規(guī)避的問題，為中學化學教師具體教學提供幫助。

關鍵詞：異常；復雜；規(guī)避

文章編號：1008-0546（2016）04-0000-00 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.04.000

化學是一門自然科學，在研究物質(zhì)及其變化的過程中，對形形色色、豐富多彩的大千世界的認識存在著許許多多的規(guī)律性，然而，世界上的物質(zhì)是豐富的，也是復雜的，簡單總結(jié)出的規(guī)律性中總會有一些不和諧的不符合規(guī)律性的物質(zhì)及其性質(zhì)存在，這些不規(guī)律性的存在自有其存在的合理性，或許我們已能解釋這種合理性，或許我們還沒有答案，還需要去探索研究，但對于這些“異常”問題，我們起碼應秉持一種即使我們不懂，也應盡量不要將錯誤的知識傳授給學生的態(tài)度。在高中化學教學中，就存在很多類似問題，這也是我們在教學中應盡量規(guī)避的問題，詳述如下：

一、 水中加入Na，對水的電離平衡有何影響？

在水的電離平衡的教學中，談及影響水的電離因素時，常常會遇到這樣一個問題：水中加入Na，對水的電離平衡有何影響？“許多中學教師通常認為鈉和水反應的實質(zhì)是鈉與水電離出的氫離子反應，從而由此得出水的電離平衡中，加入鈉會使平衡右移的結(jié)論。實際上這類問題是不宜去判斷的，因為如果認為“鈉和水的反應可認為是鈉與水電離出的氫離子反應”這個觀點是正確的，那么在常溫下水電離出的氫離子為10-7 mol/L，我們將水改換為1 mol/L鹽酸，那么氫離子濃度就增加了107倍，那這樣的話，將鈉投入1 mol/L鹽酸中，可能就會燃燒甚至于爆炸，而事實上將鈉投入水與鈉投入鹽酸中，現(xiàn)象上卻沒有明顯的區(qū)別，所以前面的假設是不成立的。

實際上無論是從水與酸溶液中氫離子濃度大小進行分析比較或是從水與氫離子的氧化還原電位做分析比較，要得到上述問題的結(jié)論都是一個比較復雜的問題。要從實驗入手進行分析判斷，也十分困難。從發(fā)表的一些文獻看，一些中學老師花了許多時間、精力從某個方面作研究，所得到的結(jié)論卻并不一致。在還沒有實驗證據(jù)或充分的理論依據(jù)的情況下，勉強做說明、解釋都是不合適的?！盵1]

二、 鋁、氫氧化鋁是否溶于氨水？

高中教材沒有說明金屬鋁、氫氧化鋁能否與氨水反應。但在講述氫氧化鋁的性質(zhì)時，必修一實驗3-8后，描述為：“實驗表明，Al（OH）3在酸或強堿里都能溶解。這說明它既能與酸起反應，又能與強堿溶液起反應，它是兩性氫氧化物”。[2]因此，許多教師在教學中是按鋁、氫氧化鋁只能溶于強堿，不能溶于弱堿來進行教學的。但據(jù)許多教師的探究實驗證明：鋁、氫氧化鋁均可以和較高濃度的氨水反應。比如金屬鋁，“能與較高濃度的氨水（28%）作用，加熱反應較快，并有較多氫氣放出（可以點燃）。用10%或更稀的氨水則不反應”。[3]另氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液而難溶于氨水的原因是氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液時實際形成的是四羥基合鋁配合物（Na[Al（OH）4]）。而配合物的形成，涉及到中心離子和配離子的相互匹配，從群論來說即符合宇稱定律。鋁作為主族元素做中心離子形成配合物較少較難，羥基配體與氨分子配體空間構(gòu)型完全不同，形成配合物后空間位阻差異很大。因此氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液而難溶于氨水。但難溶不代表不溶，有文獻表明：“純凈的氫氧化鋁能夠溶解于濃氨水，可以微溶于一般的稀氨水，但在極稀的氨水（濃度小于0.092mol/L）中難溶。但如果是由與濃氨水反應生成的氫氧化鋁沉淀，再向其中加入過量的濃氨水，則沉淀不溶”。[4]這是由于用氨水和鋁鹽溶液作用生成的氫氧化鋁，反應混合物中含有較高濃度的銨根離子，存在同離子效應，抑制了加入的過量的氨水的電離，使溶液中氫氧根離子濃度大幅度降低，難以達到使氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子的要求。

三、 Na2O是強電解質(zhì)嗎？

在水溶液里或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔锝凶鲭娊赓|(zhì)[2]。在水中能全部電離的電解質(zhì)稱為強電解質(zhì)。[5]Na2O在熔融狀態(tài)下是能夠?qū)щ姷幕衔?，因此它是電解質(zhì)。然而它在水中與水反應，得到氫氧化鈉。不再符合強電解質(zhì)的判斷依據(jù)。因此從強電解質(zhì)的定義的條件來看，不宜去討論其強弱問題。

四、 0.1mol/LNaHCO3與CH3COONa溶液堿性強弱的比較

各類參考書、習題集中，經(jīng)常看到0.1mol/L的NaHCO3與CH3COONa溶液堿性強弱比較的題目，參考答案為NaHCO3的堿性強于CH3COONa，原因則解釋為：因為醋酸的酸性強于碳酸，據(jù)鹽類“越弱越水解”的規(guī)律，因而NaHCO3的堿性強于CH3COONa。但這個結(jié)論其實是錯誤的，據(jù)計算可知，0.1mol/L的NaHCO3溶液的C（OH-）為2.2×10-6mol/L，0.1mol/L的CH3COONa溶液的C（OH-）為7.55×10-6mol/L，故相同濃度時，CH3COONa溶液的堿性強于NaHCO3。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因在于NaHCO3與CH3COONa分別屬于兩種不同類型的鹽。前者為多元弱酸的酸式鹽，后者為正鹽。NaHCO3溶液中，既存在水解平衡，又存在電離平衡，還存在質(zhì)子轉(zhuǎn)移。水溶液的酸堿性同時受到這些因素的影響。因此，不宜在中學討論同濃度NaHCO3與CH3COONa溶液堿性的強弱。在比較鹽溶液的酸堿性時，“越弱越水解”只適用于判斷同類型的鹽溶液的酸堿性。[6]

五、 NaHCO3溶液中離子濃度大小的排序

關于NaHCO3溶液中的離子濃度的大小，中學教師常排序為：

C（Na+）>C（HCO3-）>C（OH-）>C（H+）>C（CO32-），

但實際分析NaHCO3溶液中離子濃度大小的基本方法是根據(jù)NaHCO3在水中存在的電離平衡和水解平衡，通過物料守恒和電荷守恒建立離子濃度的定量關系。通過推算可得，通常情況下，濃度不是很低的NaHCO3溶液中離子濃度的關系實際為：

C（Na+） >C（HCO3-）>C（CO32-）>C（OH-） >C（H+）[7]

六、 NH3與CH4穩(wěn)定性的比較

若據(jù)“元素的非金屬性越強，它的單質(zhì)越容易與氫氣反應形成氣態(tài)氫化物，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定”來看，NH3的穩(wěn)定性大于CH4。若據(jù)“通常，鍵能愈大，鍵愈牢固，由該鍵構(gòu)成的分子也就愈穩(wěn)定”，則H-N鍵的鍵能為393KJ·mol-1，H-C鍵的鍵能為413KJ·mol-1，則有NH3的穩(wěn)定性小于CH4。上述從不同依據(jù)得出了相反的互為矛盾的結(jié)論。究竟哪一個結(jié)論正確呢？

從熱力學數(shù)據(jù)分析可知：NH3分解進行的趨勢比CH4分解趨勢大，NH3分解反應的熵變比CH4大，說明NH3比CH4分解所需的溫度低，因而NH3的穩(wěn)定性小于CH4。NH3的穩(wěn)定性不如CH4可以從物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面加以解釋：CH4分子的形狀是正四面體形，具有高度的空間對稱性；而NH3分子中存在一個非鍵孤電子對，對成鍵電子具有排斥作用，使得NH3分子的形狀為三角錐形，NH3分子的對稱性不如CH4分子，導致NH3分子的穩(wěn)定性較差，這是符合物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)這一化學思想的。這個問題是一個違反元素周期律和電負性規(guī)則的特殊現(xiàn)象。[7]

七、 NH4HCO3與少量NaOH溶液反應的離子方程式

離子方程式的練習中經(jīng)常會出現(xiàn)NH4HCO3與少量NaOH溶液反應的離子方程式的書寫問題。這個練習的設置其實是很不合適的。

“向NH4HCO3溶液中加入少量NaOH溶液，在加入的瞬間，是OH-與NH4+優(yōu)先發(fā)生反應還是OH-與HCO3-優(yōu)先發(fā)生反應？在沒有反應速率實驗證據(jù)的情況下，實際上是一個無法回答的問題。

據(jù)反應熱力學分析：向NH4HCO3溶液中加入少量NaOH溶液，達到平衡時NH4+和HCO3-都能與OH-反應，在相同條件下NH4+與OH-的反應進行程度大于HCO3-與OH-反應的進行程度。

據(jù)化學動力學分析：在其它條件相同時，反應活化能的大小是決定反應速率快慢的本質(zhì)原因，反應活化能的大小只能通過實驗測定。若某一反應體系中有多個反應發(fā)生，我們可以討論一定條件下反應進行的程度，也可以通過實驗測定反應的速率（如果實驗技術(shù)能保證的話），但無法確定反應先后順序，更不能得出某一反應進行完全后另一反應才能發(fā)生的結(jié)論。因此，我們不能根據(jù)反應物的某一性質(zhì)的強弱（如酸堿性、氧化性或還原性等）來確定反應速率的快慢，也不能根據(jù)某一反應物的性質(zhì)強弱來確定反應是否優(yōu)先發(fā)生。

化學反應的機理是相當復雜的，化學教學中需謹慎解釋復雜反應體系中誰優(yōu)先反應的問題。應盡量回避諸如NH4HCO3溶液與少量NaOH溶液反應的離子方程式如何書寫等問題的討論?；瘜W是以實驗為基礎的科學，而某一化學反應的速率的快慢和速率快慢的解釋更需要基于實驗事實?！盵8]

上述這些問題的答案的解釋或詳細論述大都有相應的專著或文章（出處見參考文獻）。這里只是把這些問題進行了收集和整理。這些問題都是中學化學教學中經(jīng)常遇到或出現(xiàn)的問題，但這些問題我以為是在教學或習題練習中宜“規(guī)避”的問題，因為這些問題或者根本就無法講清，或者可以講清但是已超過中學學生已有知識的理解范圍。因此易“規(guī)避”此類問題，避免我們在教學中的失誤與錯誤。

參考文獻

[1] 王云生.化學教學中值得關注的一些錯誤 fws新浪博客

[2] 宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書 必修一 [M] 北京：人民教育出版社， 2007，58、30

[3] 王云生. 問題討論：氨水和鋁、氫氧化鋁的作用 fws新浪博客

[4] 江彧.氫氧化鋁溶于氨水的定量分析[J]安慶師范學院學報 2001年8月第7卷3期 108-109

[5] 宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書 化學反應原理 （選修四 ）[M] 北京：人民教育出版社， 2007，41

[6] 嚴業(yè)安. 0.10 mol·L-1的NaHCO3和CH3COONa溶液相比，常溫下何者的堿性更強 摩爾鹽的博客

[7] 吳星.《中學化學疑難辨析》. [M] 南京：江蘇教育出版社.89-93，132-134

[8] 呂琳，唐小婷，吳星. 也談NH4HCO3溶液與少量NaOH溶液的反應[J]，中學化學教學參考，2015（8） 50-51