幾道經(jīng)典試題背后不為人知的秘密

錢勝　馮紅霞

摘要：通過對幾道常見試題的分析，發(fā)掘出其中并不為廣大同行所熟知的真相，以矯正大家對某些問題的固有認識，同時也展示出學科問題的多元化和復雜性。由此說明，化學問題的特殊性比普遍性更加普遍。并啟示我們，應(yīng)從多重視角去審視學科問題，不能只見樹木，不見森林。

關(guān)鍵詞：經(jīng)典試題;原理;復雜性

文章編號：1008-0546（ 2019） 08-0056-02

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.08.018

所有同行都不免要和各種各樣的試題打交道，有的試題在市面上存續(xù)多年，被廣大同行接納，并奉為經(jīng)典。但隨著時間的推移，某些學科概念發(fā)生了變化?；蛴捎谖覀儗δ承W科問題的認識不夠全面，使我們并不了解一些真相?；瘜W是一門嚴謹?shù)淖匀豢茖W，故而化學試題的內(nèi)容首先應(yīng)符合科學規(guī)律，具有科學性、真實性，特別是與反應(yīng)原理有關(guān)的試題，應(yīng)當建立在堅實理論和真實實驗的基礎(chǔ)上，不能單憑感性想象，主觀臆造。缺乏時代性和科學性的題目就如同無本之木，形如枯槁，失去了生命。由于慣性教學思維的影響，我們對一些問題的認識還停留在較為膚淺的層面，不夠深刻，下面舉幾個實例與同行共同研討。

例1：下列關(guān)于催化劑的敘述中，正確的是（

）

A.催化劑都能加快其他物質(zhì)的化學反應(yīng)速率

B.催化劑本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應(yīng)前后不變

C.不使用二氧化錳做催化劑，氯酸鉀受熱不會分解

D.二氧化錳可作任何反應(yīng)的催化劑

只要有一點基礎(chǔ)的學生都會很容易選擇選項B，同行對于這個“正確答案”也幾乎從來沒有質(zhì)疑過。我們先分析選項A，按現(xiàn)行教材對催化劑的定義：催化劑能改變化學反應(yīng)速率，其中的“改變”既有“加快”也有“減慢”之意，即通常認為A選項的說法錯誤。然而，2014年國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會（簡稱“IUPAC”）已經(jīng)明確指出[1]：催化劑這個術(shù)語不再用于指減慢化學反應(yīng)速率的物質(zhì)，具有減慢反應(yīng)速率作用的物質(zhì)被稱為“抑制劑（Inhibitor）”。由此，IUPAC已將“催化劑（ Catalyst）”定義為：催化劑是增加化學反應(yīng)速率但不改變總反應(yīng)的標準吉布斯自由能的物質(zhì)。按此定義，A選項的說法卻是正確的。意味著我們當前正教授著一個已經(jīng)“過時”的概念。

選項B幾乎成了金科玉律，同行們都堅信不移。但我們從大學的《物理化學》[2]教材中翻閱到下面一段文字，這讓我們對催化劑有了更多新的認識。

催化劑的活性與使用時間很有關(guān)系，通?？梢苑譃槿齻€時間：（1）成熟期。許多催化劑要使用一段時間后活性才逐漸增加到最大，此時催化劑達到“成熟”，所以這段時間稱為成熟期。（2）活性不變期。通常催化劑活性達到最大值后，會稍微下降，此后催化活性基本保持不變，維持一段時間，然后再下降。這一時期為活性不變期，其長短隨催化劑及使用條件而異，可以是數(shù)周或數(shù)年，時間越長對生產(chǎn)越有利。（3）衰老期。隨著使用時間的增長，催化活性下降，以致不能使用，必須用再生的方法使催化劑重新活化，或換用新催化劑。

這段文字并沒有指定是哪一種催化劑，可見具有普遍的正確性。它告訴我們：催化劑的催化性能并不是一成不變的，而是隨著時間的推移，既有“高潮”也有“低谷”。所以，我們平時教學中認為“催化劑的化學性質(zhì)在反應(yīng)前后不變”的結(jié)論是不完全科學的。但在日常教學中我們也不可能把“真正的”催化劑概念的內(nèi)涵庖丁解牛般地和盤托出，這樣學生將無法接受，也超越了課標及教材的要求。但作為要有一桶水的老師，如果知曉了上述內(nèi)容，就可以更全面和深刻地看待有關(guān)催化劑的一些問題。綜上所述，從時代的發(fā)展帶來的概念變化及概念本身的科學性的角度來講，選項A才是正確答案。

此外，在講授合金的概念時，相信同行們都遇到過以下試題：

例2：常見的5角硬幣的外觀呈金黃色，它是銅和鋅的合金。市面上有人用它制成假金元寶行騙，小明同學用一種試劑揭穿了他。小明一定不會用到的試劑是（ ）

A.硫酸銅溶液

B.硝酸銀溶液

C.鹽酸

D.氯化鈉溶液

例3：用109黃銅（銅鋅合金）與足量稀硫酸反應(yīng)，生成O.lg氫氣，試求黃銅中銅單質(zhì)質(zhì)量分數(shù)。

用黃銅作為命題素材的類似例子不勝枚舉。就上述試題的科學性，筆者曾詢問過多位長期任教初三的同行，他們的回答都一樣：沒有科學性問題。理由是：第一，合金是混合物;其二，混合物中各種成份保持各自的化學性質(zhì)。所以，銅鋅合金中的鋅自然會與強酸、某些鹽溶液反應(yīng)。

關(guān)于合金，是一個看似熟悉卻又讓人陌生的概念。筆者從現(xiàn)行人教版初中教材及大學《無機化學》[3]教材中都找到了合金的概念：由不同種金屬與金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的，具有金屬特性的物質(zhì)。而對這一概念的曲解，導致部分同行犯了“想當然”的錯誤。他們認為合金就是混合物，但筆者在相關(guān)文獻中查閱到[3]，合金一般有三種基本構(gòu)型：金屬固溶體，金屬化合物，低共熔混合物。在金屬化合物的具體內(nèi)容中談到：兩種電負性和原子半徑差別較大的金屬元素混合時，形成的是金屬化合物（又稱金屬互化物）合金，而當價電子數(shù)與原子數(shù)目之比達到3：2時，就形成了體心立方品格，如CuZn。

說明合金的化學性質(zhì)不是各組分化學性質(zhì)的簡單加合，如果是這樣，在鋼鐵中加入鉻、鎳等金屬也無法得到能抗腐蝕的不銹鋼，因為不銹鋼中所含的鐵還是“鐵”，同樣會生銹，而為什么不銹鋼難以生銹？正是因為合金的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導致其一系列理化性質(zhì)也隨之發(fā)生變化。

為了探究黃銅能否與強酸及某些鹽溶液反應(yīng)，我們做了如下實驗：取兩塊相同大小的黃銅片于試管中，分別加入一定量的稀鹽酸和稀硫酸，靜置很長一段時間，沒有觀察到黃銅片表面產(chǎn)生任何氣泡。筆者把強酸換成硫酸銅溶液，按上述操作進行實驗，也無法觀察到任何現(xiàn)象。以上事實充分說明：對于黃銅的認識，我們不能認為只是銅和鋅的簡單熔合，而是在熔合過程中發(fā)生了復雜的結(jié)構(gòu)變化，并導致性質(zhì)變化。不過，當筆者把黃銅與硝酸銀溶液混合時卻發(fā)生了明顯的反應(yīng)，其現(xiàn)象與直接用銅與硝酸銀溶液反應(yīng)幾乎沒有區(qū)別。

但筆者仍要指出問題的復雜性。筆者從百度百科[4]中查閱到黃銅是一類合金的總稱，還可細分為：鉛黃銅、錫黃銅、鐵黃銅、鎳黃銅、錳黃銅等;從《化學化工大辭典》[5]中查閱到，工業(yè)用簡單黃銅依含鋅量（不超過50%）的不同，分成α、α+β、β三種黃銅，其在空氣、淡水、海水中耐腐蝕。可見，黃銅種類繁多，結(jié)構(gòu)復雜。筆者尚不確定，第一：在上述實驗中用的黃銅是哪一種黃銅，第二：是否各種黃銅都不能與強酸及某些鹽溶液反應(yīng)。但仍可以肯定的是，黃銅的化學性質(zhì)是相對穩(wěn)定的。

當筆者把上述認識與同行交流時，他們自然會問：“既然這樣，我們應(yīng)該怎樣教授催化劑的概念？是否可以編制有關(guān)黃銅與酸或鹽溶液反應(yīng)的試題？”筆者認為：對于催化劑的概念，建議同行還是按照教材的方式講解，否則學生將不知所云;而對于黃銅等合金的知識的考核，建議多查閱一些專業(yè)書籍，并親自做相應(yīng)的實驗，以確保試題的科學性，避免傳遞給學生錯誤的認識。

行文至此，筆者坦言我們無法窮盡在教學中遇到的類似案例，同時教學也具有階段性，有一些問題我們也只能簡化處理，但我們?nèi)詰?yīng)當用懷疑的眼光、質(zhì)疑的心態(tài)來審視看似簡單的化學問題。

參考文獻

[l]葉佩佩，占小紅.淺析有關(guān)催化作用的幾個認識誤區(qū)[J].化學教學，2017（4）：94-97

[2]韓德剛，高執(zhí)棣，高盤良.物理化學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003：510

[3]古國榜.李樸主編，無機化學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007：306

[4] 百度百科.黃銅[EB/OL].https：∥baike.baidu.com/item/%E9%BB% 84 %E9%93%9C/ 16247537fr=aladdin#3

[5] 馮新德等主編，化學化工大辭典（上冊）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003：1006