解讀“復(fù)分解反應(yīng)的條件”的化學(xué)內(nèi)涵

摘要： 在分析“復(fù)分解反應(yīng)的條件”核心問題研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對比3個版本教科書對“復(fù)分解反應(yīng)的條件”中“產(chǎn)生沉淀”、“氣體產(chǎn)物”內(nèi)容的建構(gòu)方式和概念陳述上的差異。透過對魯教版教科書中“除去食鹽中可溶性雜質(zhì)的方法”和“海水制堿”原理的分析，糾正教學(xué)中過分強(qiáng)調(diào)“離子關(guān)系”的弊端，解讀“生成沉淀”的化學(xué)內(nèi)涵;透過對3個版本教科書中鑒別氮肥和探究氮肥“跑肥”中NH+4檢驗(yàn)的分析，解讀“氣體產(chǎn)物”的化學(xué)內(nèi)涵。從而進(jìn)一步揭示“復(fù)分解反應(yīng)的條件”的實(shí)質(zhì)，為教師的教學(xué)和教科書的修訂提供參考。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn); 復(fù)分解反應(yīng)條件; 化學(xué)內(nèi)涵

文章編號： 1005-6629（2019）2-0094-04??????????? 中圖分類號： G633.8??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1? 問題的提出

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）對“復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件”的要求是“初步形成‘在一定條件下物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)”，意味著教學(xué)中要從熟悉的反應(yīng)入手，通過實(shí)驗(yàn)探究，從微觀的視角初步認(rèn)識復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律，形成復(fù)分解反應(yīng)的發(fā)生是有條件的“物質(zhì)轉(zhuǎn)化”的觀點(diǎn)[1]。因此，很多教師作了積極嘗試。

錢海如指出初中階段復(fù)分解反應(yīng)教學(xué)的3個核心問題，從夯實(shí)“三類物質(zhì)”的意義建構(gòu)，把握“三個階段”的認(rèn)識進(jìn)階，厘清“兩個視角”的條件判斷，提出有針對性的教學(xué)策略[2]。白蕊通過構(gòu)建酸、堿、鹽的概念關(guān)系圖，設(shè)計出具有梯度性的學(xué)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生逐步形成系統(tǒng)化的知識結(jié)構(gòu)的教學(xué)[3]。陸庭鑾則運(yùn)用微粒觀建構(gòu)概念，理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，把握物質(zhì)的通性，合理解釋離子共存問題和除雜問題[4]。這些研究從教與學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，通過構(gòu)建學(xué)科觀念、概念間的聯(lián)系等思路，運(yùn)用一定的教學(xué)策略促進(jìn)學(xué)生對復(fù)分解反應(yīng)核心問題的理解。但在對復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)的理解層面上還存在著一定的局限性，使學(xué)生對于復(fù)分解反應(yīng)的理解存在缺陷。

鑒于此，筆者對比、分析了3個版本教科書[5～7]中“復(fù)分解反應(yīng)的條件”的內(nèi)容建構(gòu)方式，精選、深入分析魯教版教科書中的素材和教師的教學(xué)案例，進(jìn)一步梳理并解讀“復(fù)分解反應(yīng)的條件”的化學(xué)內(nèi)涵與外延，為教師的教學(xué)和教科書的修訂提供參考。

2? 3個版本教科書中“復(fù)分解反應(yīng)的條件”的內(nèi)容對比

3個版本教科書都探究、分析了“能”與“不能”發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的化合物的特點(diǎn)，幫助學(xué)生理解并建構(gòu)“復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)”，但在欄目設(shè)置、內(nèi)容呈現(xiàn)方式、概念表述上都存在著差異（見表1）。

人教版教科書通過[實(shí)驗(yàn)]、[探究]和[討論]等欄目，設(shè)計相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從宏觀角度表述復(fù)分解反應(yīng)。滬教版教科書通過[交流與討論]和[拓展視野]欄目，歸納三個類別反應(yīng)的特點(diǎn)，概念將反應(yīng)物限定在“酸、堿、鹽的溶液中發(fā)生的”，又有生成物的要求。魯教版教科書則從微觀視角表達(dá)，[多識一點(diǎn)]指出“酸、堿、鹽在水溶液中一般要都能解離出自由移動的離子，這樣才能實(shí)現(xiàn)離子交換”;再從HCl、 NaOH、 Na2CO3的解離，到從微觀分析Na2CO3溶液與HCl溶液混合時，離子間的結(jié)合情況圖，努力構(gòu)建學(xué)生的微粒觀。

教學(xué)過程中，有的同行還歸納出了離子對思維導(dǎo)圖（見圖1），以幫助學(xué)生理解復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)： 反應(yīng)物都能溶于水，在水溶液中生成自由移動的離子，兩種化合物通過離子交換，使化學(xué)反應(yīng)向著離子濃度降低的方向進(jìn)行，生成另外兩種化合物。

高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第二章第四節(jié)“化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向”中，關(guān)于化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的三種判據(jù)： 焓判據(jù)、熵判據(jù)和復(fù)合判據(jù)[8]。伍曉春等計算了298.15K、熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下（101kPa），溶液中Ag++Cl-AgCl↓、 Ba2++SO2-4BaSO4↓、 Fe3++3OH-Fe（OH）3↓、 Mg2++2OH-Mg（OH）2↓、 CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑、 H++OH-H2O、 NH? +4+OH-NH3（aq）+H2O等反應(yīng)的吉布斯能變化情況，發(fā)現(xiàn)這些常見復(fù)分解反應(yīng)均屬于焓減、任意溫度下均能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。更深層次地對在溶液中進(jìn)行的有沉淀生成、有水（弱電解質(zhì)）、有氣體生成的三類復(fù)分解反應(yīng)的條件作了理論解答[9]，闡明了反應(yīng)的焓變或焓變、熵變協(xié)同是復(fù)分解反應(yīng)有條件發(fā)生的驅(qū)動力。

3? 對“生成沉淀”化學(xué)內(nèi)涵的解讀

分析3個版本教科書中提供的素材和教師對復(fù)分解反應(yīng)的理解發(fā)現(xiàn)，對于“生成沉淀”，主要側(cè)重于生成難溶于水的物質(zhì)。讓我們來分析一下魯教版教科書第八單元的2個案例，以期對“生成沉淀”化學(xué)內(nèi)涵獲得新的認(rèn)識。

3.1? 透過“除去食鹽中可溶性雜質(zhì)的方法”解讀

第二節(jié)“海水曬鹽”中“除去食鹽中可溶性雜質(zhì)的方法”，引導(dǎo)學(xué)生從離子相互結(jié)合的角度認(rèn)識酸、堿、鹽之間的反應(yīng)，介紹除雜、分離混合物的方法。為除盡雜質(zhì)離子，加入的試劑都適度過量，使各種雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾去除。于是，筆者參照教科書的設(shè)計思路，設(shè)計了如表2所示的教學(xué)流程[10]。

教科書從微觀視角介紹了途徑2。事實(shí)上，加入過量的BaCl2溶液，使SO2-4完全轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀，若不及時過濾，待加入過量的Na2CO3溶液時，溶液中會出現(xiàn)離子強(qiáng)度增大而使沉淀溶解度增大的鹽效應(yīng)。1.0L飽和Na2CO3溶液可以使0.0064mol的BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3， SO2-4被釋放[11]。由此可見，教科書將兩次過濾合并為一次，簡化了實(shí)驗(yàn)操作的程序。

還有同行認(rèn)為可以用Ba（OH）2來代替NaOH和BaCl2兩種試劑，達(dá)到正好既沉淀Mg2+，又沉淀SO2-4的目的。能達(dá)到這樣的效果嗎？筆者參照教科書“海水中的化學(xué)資源”圖中提供的幾種主要離子含量，將其換算成1kg海水中的含量，得出如表3所示數(shù)據(jù)。

3.2? 透過“海水制堿”解讀

復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生不僅僅建立在化學(xué)熱力學(xué)理論基礎(chǔ)上，往往還會受到多種因素的影響（如溶解度等）。第三節(jié)“海水制堿”原理： NH3+CO2+H2ONH4HCO3; NaCl+NH4HCO3NaHCO3+NH4Cl; 2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑。從復(fù)分解反應(yīng)的條件來看，由氯化鈉和碳酸氫銨制備碳酸氫鈉是不符合復(fù)分解反應(yīng)的三個條件之一的，但事實(shí)上，常溫下，NaHCO3的溶解度小于NH4Cl的溶解度，且NaHCO3在NaCl溶液中溶解度更小，故當(dāng)其達(dá)到飽和狀態(tài)后，即有大量晶體析出。再如，由硝酸鈉和氯化鉀制備硝酸鉀也是如此。由于氯化鈉在溶液蒸發(fā)濃縮過程中，溶解度變化不大，從溶液中結(jié)晶析出，過濾后，硝酸鉀保留在溶液中，通過濃縮、重結(jié)晶可以制備得到純凈的硝酸鉀固體[13]。

因此，筆者認(rèn)為，“生成沉淀”應(yīng)既包括生成難溶性物質(zhì)，也包括生成常溫下產(chǎn)量高、溶解度較小、溶液達(dá)到飽和狀態(tài)后析出的晶體。

4? 對“氣體產(chǎn)物”化學(xué)內(nèi)涵的解讀

3個版本教科書對“氣體產(chǎn)物”的描述差異較大。人教版教科書“生成氣體”;滬教版教科書“放出氣體”;魯教版教科書“生成不穩(wěn)定的酸（分解放出氣體）”。以鑒別氮肥和探究氮肥“跑肥”中NH+4檢驗(yàn)為例，3個版本教科書都安排了向少量硫酸銨（或氯化銨）等銨態(tài)氮肥中加入少量熟石灰粉末，混合，研磨，聞氣味的實(shí)驗(yàn);滬教版教科書還設(shè)計了[實(shí)驗(yàn)2]把少量硫酸銨放在試管中，加入3mL氫氧化鈉溶液，在酒精燈上微熱，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察試紙顏色變化。這兩個實(shí)驗(yàn)設(shè)計說明了2個結(jié)論： （1）硫酸銨（或氯化銨）等銨態(tài)氮肥和熟石灰粉末通過研磨，無需溶于水也可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng);（2）在溶液中，由于NH+4與OH-結(jié)合得到的NH3極易溶于水。因此，當(dāng)NH+4的濃度較低時，若不采用加熱的方式，是不會逸出NH3的，即不會“放出氣體”。當(dāng)然也并沒有“生成不穩(wěn)定的酸（分解放出氣體）”。

“放出氣體”與“生成氣體”與化學(xué)變化的關(guān)系，既有區(qū)別，又有聯(lián)系?！吧蓺怏w”包含的意義更廣泛： 一種是從混合物中分離出來——放出氣體，一種是氣體完全溶于水中——不放出氣體，一般情況下，氣體是以上2種情況兼具共存的[14]。事實(shí)上，“放出氣體”不一定是化學(xué)變化生成的（如濃鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體），化學(xué)變化生成的氣體也不一定會放出，當(dāng)沒有氣體放出時，也不一定沒有發(fā)生化學(xué)變化。因此，對于“氣體產(chǎn)物”應(yīng)描述為“生成氣體”更為貼切，這樣會與有關(guān)反應(yīng)事實(shí)相符合，既適合于放出氣體的情況，又適合于氣體完全溶解而不會放出的情況。因此，筆者認(rèn)為，人教版教科書對“復(fù)分解反應(yīng)的條件”的界定更準(zhǔn)確！

5? 結(jié)語

對于“復(fù)分解反應(yīng)的條件”的化學(xué)內(nèi)涵，缺乏實(shí)驗(yàn)作為佐證，缺少從熱力學(xué)層面的討論，已成為初中化學(xué)教學(xué)的常見現(xiàn)象。因此，教師應(yīng)多一些應(yīng)有的批判性和創(chuàng)新性，充分發(fā)揮自己的教學(xué)智慧，努力使自己具有科學(xué)的教學(xué)理念、方法，在認(rèn)真讀懂、讀透、讀活教科書的前提下，創(chuàng)造性地融合不同版本教科書中的素材資源，通過探討問題的本質(zhì)與內(nèi)涵，更精準(zhǔn)地理解、改善課程內(nèi)容。從而以更豐富的內(nèi)容、更精彩的講解促進(jìn)學(xué)生的多向聯(lián)系，優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，構(gòu)建學(xué)生的學(xué)科思想方法，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

???參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部制定.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京： 北京師范大學(xué)出版社， 2012： 25～26.

[2]錢海如.“復(fù)分解反應(yīng)”核心問題的分析與教學(xué)策略[J].化學(xué)教育， 2017，（23）： 14～18.

[3]白蕊.構(gòu)建化學(xué)概念之間的聯(lián)系? 促進(jìn)學(xué)生知識系統(tǒng)化——以“酸、堿、鹽專題”復(fù)習(xí)教學(xué)為例[J].化學(xué)教育， 2015，（7）： 36～38.

[4]陸庭鑾.微粒觀在化學(xué)教學(xué)中的巧妙運(yùn)用——以“應(yīng)用廣泛的酸、堿、鹽”教學(xué)難點(diǎn)突破為例[J].化學(xué)教育， 2015，（15）： 26～28.

[5]王晶，鄭長龍.全日制義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（九年級）（下）[M].北京： 人民教育出版社， 2012： 72～75.

[6]王祖浩，王磊.全日制義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（九年級）（下）[M].上海： 上海教育出版社， 2012： 52～59.

[7]畢華林，盧巍.全日制義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（九年級）（下）[M].濟(jì)南： 山東教育出版社， 2017： 35～46.

[8]人民教育出版社課程教材研究所.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3版）[M].北京： 人民教育出版社， 2007： 34～36.

[9]伍曉春，羅先進(jìn)，李喆喆.例談復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的熱力學(xué)條件[J].化學(xué)教學(xué)， 2014，（10）： 89～91.

[10]胡巢生.對魯教版初中化學(xué)第八單元內(nèi)容設(shè)計的商榷[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2014，（7）： 30～33.

[11]陳亞光.無機(jī)化學(xué)[M].北京： 北京師范大學(xué)出版社， 2011： 187～195.

[12]黃金泉.對教學(xué)中幾個疑問的探討與思考[J].化學(xué)教學(xué)， 2015，（3）： 82～85.

[13]伍曉春等編.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京： 科學(xué)出版社， 2010： 50～55.

[14]李旭娃.對離子反應(yīng)發(fā)生條件中“放出氣體”的再認(rèn)識[J].化學(xué)教育， 2016， 37（17）： 74～75.