二則“經(jīng)驗(yàn)”教學(xué)案例舉隅

黃金泉+沈文潔

摘要：列舉三個(gè)因“經(jīng)驗(yàn)”而想當(dāng)然地進(jìn)行教學(xué)的案例，剖析難于察覺(jué)的錯(cuò)因，以免在教學(xué)中造成科學(xué)性錯(cuò)誤，誤導(dǎo)學(xué)生。

關(guān)鍵詞：經(jīng)驗(yàn)教學(xué)；氟氟鍵鍵能；硫化鈉；離子濃度

文章編號(hào)：1008-0546（2017）02-0066-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.020

在教學(xué)實(shí)際過(guò)程中，有的老師會(huì)憑借自己的經(jīng)驗(yàn)或直覺(jué)，想當(dāng)然地進(jìn)行類比遷移或進(jìn)行看似“合情合理”的解釋，結(jié)果不經(jīng)意間造成了科學(xué)性錯(cuò)誤，誤導(dǎo)了學(xué)生，給學(xué)生將來(lái)的學(xué)習(xí)帶來(lái)一定的負(fù)面影響。教學(xué)中這種因“經(jīng)驗(yàn)”而產(chǎn)生的錯(cuò)誤，有時(shí)連自己本人都難于察覺(jué)，還照樣在學(xué)生面前津津樂(lè)道。為更好地開(kāi)展教學(xué)，筆者就幾則常見(jiàn)的“經(jīng)驗(yàn)”教學(xué)案例進(jìn)行舉隅，以期拋磚引玉，引起大家的關(guān)注，但愿這些教學(xué)案例能給同行們帶來(lái)一些啟示。

一、比較Na2S溶液中離子濃度大小

在一次校級(jí)間交流的教研活動(dòng)中，一位青年教師開(kāi)設(shè)了一節(jié)“離子濃度大小比較”的公開(kāi)課，他先是以0.1mol/LNa2CO3溶液為例分析了該電解質(zhì)溶液中電荷守恒關(guān)系、物料守恒關(guān)系以及各離子濃度大小關(guān)系。其中涉及離子濃度大小比較時(shí)，他要求學(xué)生先寫出CO32-分步水解的離子方程式：CO32-+H2OHCO3-+OH-（主， 弱）；HCO3-+H2OH2CO3+OH-（次，很弱）。然后引導(dǎo)學(xué)生分析并得出：因CO32-水解是微弱的且溶液呈堿性，所以溶液中各離子濃度由大到小的順序是：c（Na+）>c（CO32-）>c（OH-）>c（HCO3-）>c（H+）。為了鞏固所學(xué)知識(shí)，接著看似很有經(jīng)驗(yàn)地在黑板上寫出了以0.1 mol/L Na2S溶液進(jìn)行變式練習(xí)，要求學(xué)生分別寫出該溶液中存在的電荷守恒關(guān)系式、物料守恒關(guān)系式以及各離子濃度大小關(guān)系。電荷守恒和物料守恒關(guān)系式的書寫沒(méi)有歧義，但各離子濃度大小學(xué)生借鑒同濃度的Na2CO3溶液，類比遷移得出了：c（Na+）>c（S2-）>c（OH-）>c（HS-）>c（H+）。這樣的結(jié)論，可能正是老師所期望的答案，因此，老師當(dāng)堂給予了肯定并及時(shí)進(jìn)行了表?yè)P(yáng)。

課后我和該執(zhí)教老師進(jìn)行了短暫的交流，我說(shuō)你怎么知道S2-的水解程度就與CO32-基本相同？有沒(méi)有證實(shí)過(guò)？萬(wàn)一不同，這樣借鑒推理不就出現(xiàn)錯(cuò)誤了嗎？他回答我說(shuō)“這還用證實(shí)？Na2CO3是強(qiáng)堿弱酸鹽，CO32-分步水解使Na2CO3溶液呈堿性；而Na2S也是強(qiáng)堿弱酸鹽，同屬Na2X型且S2-水解情況和CO32-一樣都是二級(jí)分步水解，應(yīng)該可以判斷S2-的水解程度與CO32-基本一致，借鑒Na2CO3溶液類比遷移來(lái)得出Na2S溶液中各離子濃度的大小應(yīng)該不會(huì)錯(cuò)”。

是啊，好一個(gè)應(yīng)該不會(huì)錯(cuò)，這是在憑主觀“經(jīng)驗(yàn)”教學(xué)。對(duì)Na2S溶液而言，這樣的結(jié)論和所謂的解釋至今仍廣泛流行于大多數(shù)老師的平常教學(xué)之中。我曾不止一次聽(tīng)到老師們這樣“鏗鏘有力”的說(shuō)辭，甚至個(gè)別具有影響力的課外輔導(dǎo)書上也是以0.1mol/L Na2S溶液作為典型例題，來(lái)分析比較溶液中各離子濃度大小并得出上述結(jié)論的。問(wèn)題是Na2S溶液中除了c（Na+）最大和c（H+）最小可以確定以外，其他各離子濃度大小關(guān)系真的如上所述是c（S2-）>c（OH-）>c（HS-）嗎？S2-的水解程度真的與CO32-基本相同，都是很微弱的嗎？

筆者注意到2014年全國(guó)統(tǒng)一考試（安徽卷）理科綜合化學(xué)卷中有這樣一道選擇題，原高考試題部分摘錄如下：

室溫下，下列溶液中粒子濃度關(guān)系正確的是 （ ）

A.Na2S溶液：c（Na+）>c（HS-）>c（OH-）>c（H2S）。

該選項(xiàng)學(xué)生很容易判別出是錯(cuò)誤的。但筆者關(guān)注到該選項(xiàng)中并沒(méi)有同時(shí)出現(xiàn)c（S2-），筆者當(dāng)時(shí)就納悶，命題者為什么不把c（S2-）也一同拿出來(lái)讓學(xué)生進(jìn)行判別？考慮到近幾年來(lái)江蘇高考化學(xué)試題中幾乎不涉及Na2S溶液中各離子濃度大小的比較問(wèn)題，為什么不涉及？是不愿涉及還是在刻意想避免什么？

帶著種種疑慮，筆者查閱了相關(guān)文獻(xiàn)[1]，該文獻(xiàn)以例題的形式通過(guò)定量計(jì)算解答出了0.1mol/L Na2S溶液中c（HS-）、c（S2-）、c（OH-）和S2-的水解度（具體解答過(guò)程略）。經(jīng)計(jì)算得出：c（S2-）=0.041 mol/L，c（OH-）=c（HS-）=5.9×10-2mol/L，水解度=59%。說(shuō)明S2-的一級(jí)水解程度很大，居然達(dá)到了59%，水解度超過(guò)了一半。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以得到：c（S2-）< c（OH-），c（S2-）<

c（HS-）。即0.1mol/LNa2S溶液中各離子濃度由大到小的正確順序?yàn)椋篶（Na+）>c（OH-）>c（HS-）>c（S2-）>c（H+），與借鑒同濃度的Na2CO3溶液類比遷移得到的c（Na+）>c（S2-）>c（OH-）>c（HS-）>c（H+）截然不同。

顯然，這一結(jié)果沖破了老師們頭腦中固有的“經(jīng)驗(yàn)”——想當(dāng)然地認(rèn)為S2-的水解程度與CO32-一樣“微弱”，但計(jì)算數(shù)據(jù)表明S2-與CO32-的水解程度完全不同，前者的水解程度遠(yuǎn)大于后者且水解率超過(guò)了50%，這也正好印證了Na2S溶液在配制時(shí)為什么要加入適量的NaOH，而配制Na2CO3溶液就無(wú)須加入這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)。因此，不可借鑒Na2CO3的水解情況來(lái)類比推理Na2S溶液中各離子濃度的大小。

二、F2分子中F-F鍵鍵能的特殊性

在新授蘇教版《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第三單元中的“共價(jià)鍵的鍵能”時(shí)，為幫助學(xué)生更好地理解“原子軌道重疊的程度越大，共價(jià)鍵的鍵能越大，兩原子核間的平均間距—鍵長(zhǎng)越短”，在一次市級(jí)教研活動(dòng)中筆者親眼看到執(zhí)教老師是以 “比較F2、Cl2、Br2、I2這四種鹵素單質(zhì)分子的鍵能大小” 為例進(jìn)行解釋的：

因原子半徑：F﹤Cl﹤Br﹤I，則鍵長(zhǎng)：F-F﹤Cl-Cl﹤Br-Br﹤I-I，所以鍵能由大到小的次序：F-F﹥Cl-Cl﹥Br-Br﹥I-I。

這樣推理看似“合情合理”，學(xué)生也容易接受，不會(huì)產(chǎn)生異議，因?yàn)辂u素單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大。課后集中點(diǎn)評(píng)時(shí)，大多數(shù)老師也沒(méi)有看出這里面的端倪。果真如此嗎？

筆者注意到課本[2]P49表3-5部分共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能上只給出了Cl-Cl鍵、 Br-Br鍵、I-I鍵的鍵能數(shù)據(jù)，并未給出F-F鍵的鍵能數(shù)據(jù)。按照課本上給出的Cl-Cl鍵、Br-Br鍵、I-I鍵的鍵能數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，它們的大小符合上述規(guī)律，即鍵能：Cl-Cl﹥Br-Br﹥I-I。但執(zhí)教老師僅憑“經(jīng)驗(yàn)”、不加思考地把F2也一同拿出來(lái)進(jìn)行比較，結(jié)果真的如上所述嗎？記得當(dāng)初筆者在備這節(jié)教材時(shí)，已注意到教材中并沒(méi)有給出F-F鍵的鍵能數(shù)據(jù)。當(dāng)時(shí)筆者尋思，都是鹵素單質(zhì)，為何唯獨(dú)不給出F-F鍵的鍵能數(shù)據(jù)？莫非F-F鍵的鍵能有其特殊的地方？

帶著疑問(wèn)筆者查閱了一些文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)F-F鍵的鍵能（158kJ·mol-1）出乎意料地小到幾乎和I-I鍵的鍵能（151 kJ·mol-1）相仿。為進(jìn)一步探討這里面的緣由，筆者繼續(xù)查閱了文獻(xiàn)資料[3]，得到的解釋是“當(dāng)兩個(gè)氟原子形成F2分子時(shí)，兩個(gè)F原子2p軌道上的成單電子通過(guò)共用電子對(duì)形成共價(jià)σ鍵。由于F原子特別小的原子半徑和較大的電子云密度，使F原子之間存在較大的電子云之間的排斥作用，以至于F原子間電子云的重疊程度較小，因而F-F鍵的鍵能較小”。

可見(jiàn)，比較鹵素單質(zhì)鍵能大小時(shí)，僅憑主觀經(jīng)驗(yàn)將F2一同拿出參與比較的話，勢(shì)必造成科學(xué)性錯(cuò)誤，誤導(dǎo)學(xué)生。筆者以為，課本上之所以隱去F-F鍵的鍵能數(shù)據(jù)，正是考慮到了它的特殊性，其目的是為了更有利于開(kāi)展教學(xué)，以避免產(chǎn)生一些不必要的歧義，尤其是在中學(xué)階段。

參考文獻(xiàn)

[1] 華彤文等.普通化學(xué)原理（第4版）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2013：166

[2] 王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[M]. 南京：江蘇教育出版社，2014：49

[3] 吳星.中學(xué)化學(xué)疑難辨析[M].南京：江蘇教育出版社，2012