剖析三個教學案例中實驗的真?zhèn)?/h1>
2014-10-17 20:37黃金泉
化學教學 2014年6期
黃金泉
摘要：以公開課為案例，針對化學課堂上存在的一些問題和某些習慣說法，利用化學實驗和科學理論，進行深入探討，剖析產生這些問題的原因，并提出解決相關問題的教學建議，以免產生科學性誤導。
關鍵詞：實驗真?zhèn)危换瘜W演示；教學研討
文章編號：1005–6629（2014）6–0076–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
在實際教學過程中，有的教師對一些問題缺乏深刻認識和研究，隨意套用、照抄教輔資料中所謂的“定論”；甚至無視實驗過程中真實性化學現象的存在，缺乏應有的思考和質疑。這樣很容易導致科學性錯誤，對學生產生誤導。下面筆者以我市近期公開課上的一些教學片段作為案例來進行剖析。
1 用氯化鈣溶液來區(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“高中課堂教學整體展示活動”中的一節(jié)化學公開課，屬復習課類型，課題是蘇教版必修1中的“鈉及其化合物”[1]。教學中涉及了“請設計盡可能多的實驗方案，鑒別2瓶失去標簽的碳酸鈉、碳酸氫鈉”這樣一個環(huán)節(jié)。學生是分兩固體和兩溶液來進行方案設計的。其中在鑒別碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液時，有一位同學提出了采用氯化鈣溶液，實驗現象和結論是溶液變渾濁的為碳酸鈉溶液，無渾濁產生的為碳酸氫鈉溶液。學生簡單認為NaHCO3溶液與CaCl2溶液混合，不符合離子反應發(fā)生的條件，兩者沒有發(fā)生反應，故無渾濁現象產生。這種鑒別方法也是大多數課外教輔資料總結的傳統(tǒng)經典的鑒別方法之一，一直沿用至今，大家對此“深信不疑”。課堂上同學們和執(zhí)教老師也都認同了這種鑒別方法。沒有人提出任何異議。問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嗎？
筆者進行了三組對比實驗：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。結果發(fā)現：除③中碳酸氫鈉溶液中沒有出現明顯渾濁外，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，會不會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，才導致遇到氯化鈣溶液出現渾濁？筆者針對這一疑問進行了實驗探究：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氣體，目的是將其中可能混有的碳酸鈉完全轉化為碳酸氫鈉，一段時間后，再滴入氯化鈣溶液，結果還是產生了渾濁。所以碳酸氫鈉固體中混有碳酸鈉的觀點筆者認為是不可信的。
有文獻從定性和定量角度進行過探討：當NaHCO3溶液的物質的量濃度低于0.50 mol·L-1、CaCl2溶液的物質的量濃度低于1×10-5 mol·L-1，或調節(jié)兩者的濃度都較小時，相互滴加就難以觀察到渾濁[2]。而中學化學中這一實驗一般是定性實驗，所配溶液的濃度都不會太低，一般情況下碳酸氫鈉溶液和氯化鈣溶液混合后都會產生渾濁。所以，在通常情況下認為可采用氯化鈣溶液來區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉這兩種溶液是“非真實性化學”問題，不是真的！
其實區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉固體還有一種更簡便的實驗方法。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，充分振蕩一段時間后，用手去捂兩支試管的底部，很容易感覺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放熱？原因可解釋為碳酸鈉固體溶于水時包含溶解和水合這兩個過程。碳酸鈉在水中溶解擴散時，要吸熱；但在水合過程中，碳酸鈉會與少量的水發(fā)生反應，生成碳酸鈉晶體（主要成分是Na2CO3·10H2O），這個過程要放熱。因為放出的熱量大于吸收的熱量，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（可能會因當時氣溫的影響，溫差感覺不明顯而已）。如果再將剛才盛放碳酸鈉固體的試管倒放過來，我們可以驚奇地發(fā)現一個奇特的現象，原來加進去的少量水形成的“溶液”居然不會流下來（因為它已經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出現這種現象，溶液依然是溶液！這種區(qū)分方法筆者認為比較實用、簡便，課堂上可視實際情況進行補充演示。
2 還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內壁用稀醋酸潤濕過的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是真的嗎？
案例2 這是我市某中學對外教學活動中的一節(jié)化學公開課，課題是蘇教版選修《化學反應原理》專題1第三單元中的“金屬的電化學腐蝕”[3]。在講授吸氧腐蝕和析氫腐蝕時，執(zhí)教者按課本上（P23）的“活動與探究”的要求進行了這樣的教學設計：
教師活動：……，相對于化學腐蝕來說，電化學腐蝕更為常見。下面我們通過實驗對鐵的電化學腐蝕進行探究。
實驗演示：向還原鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支具支試管中，按圖1組裝好儀器，分別標記為a裝置和b裝置。幾分鐘后，打開止水夾，要求學生觀察、比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現象。
問題思考：兩個實驗的現象有何差異？產生差異的可能原因是什么？
學生活動：……，b裝置的導管中水柱瞬間下降后又開始上升。
教師活動：（無視學生的這種回答）解釋說理論上b裝置的導管中水柱應該不會上升，而是下降?？赡苁怯捎趯嶒灄l件的影響，才導致了這種“異常”現象的發(fā)生（自圓其說，深受一些教學參考書的影響）。
教師投影小結：實驗現象：a裝置的導管中水柱上升，b裝置的導管中水柱下降。產生這種差異的原因是：a裝置中發(fā)生了吸氧腐蝕，反應過程中消耗了氧氣，導致a裝置中的氣體壓強減少，因此a裝置的導管中水柱上升；而b裝置中只發(fā)生析氫腐蝕，導致b裝置中的氣體壓強增大，因此b裝置的導管中水柱下降。
可以看出，真實的實驗現象與教師預設的完全相悖了。當然，這也超出了大多數學生的預期。應該說學生課堂上的觀察是非常仔細的。這本是一個很好的動態(tài)生成的教學資源，如果教師及時抓住這個“意外”，并以此作為問題的切入點，讓學生分析、探討產生這種現象的可能原因，這肯定會成為這節(jié)課的一個亮點。可惜執(zhí)教老師卻無視這種“意外”發(fā)現，反而把出現的這種“真實性化學”問題歸結為受實驗條件影響下的所謂的“非真實性化學”問題，甚至還總結了所謂的“正確”答案。那么鋼鐵在酸性環(huán)境中是否真的只會發(fā)生析氫腐蝕呢？endprint
筆者聽完課后回到學校，動手進行了多次實驗，通過仔細觀察發(fā)現b裝置開始時因發(fā)生析氫腐蝕，導致b裝置中的氣體壓強增大，其導管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現導管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導管中水柱還要高！仔細分析就不難得出結論，在這種實驗條件下，稀醋酸潤濕過的試管，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濕過的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實驗現象是b裝置中導管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會不會是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實驗，一會兒又出現了倒吸現象。這樣可以初步得出結論：酸性條件較強時析氫腐蝕為主；當酸性減弱時，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內壁用稀醋酸潤濕過的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實性化學”問題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說用稀醋酸潤濕，并沒有說明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內以析氫腐蝕為主，在什么范圍內以吸氧腐蝕為主？限于實驗條件，這一困惑期待將來會予以解決。
如果將課本上的實驗裝置改為對比實驗裝置，可能實驗效果會更好，實驗現象也會更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤的等量的鐵粉和炭粉，起始調節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實驗現象?？梢院芸彀l(fā)現，紅墨水起初向左側流動，導致左側水柱比右側高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側流動，導致右側水柱比左側高。當然如果長時間放置后再觀察，可能實驗現象又會發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進行闡述了。
3 同溫度，同物質的量濃度的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教研活動中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學中涉及到這樣一個問題：比較同溫度下，同物質的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強弱。執(zhí)教者是這樣來進行推理的：
因為相應酸的酸性強弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應陰離子的水解程度：
CH3COO-因此溶液的堿性強弱：
CH3COONa聽課的教師在后來評課時，也沒有指出其中的問題，大家都認同了這種“習慣說法”。無獨有偶，在2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷中也曾出現過“在同溫度下，pH相同時，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質的量濃度大小”的問題[4]，而且當時的參考答案也認為是：CH3COONa筆者帶著疑問進行了實驗測定，測定方法如下：用pH計分別測定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強！后來筆者在2013年《中學化學教學參考》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更強？”的文章[5]。劉老師不僅從實驗上進行了檢驗，而且還從數學上加以了證明。同時指出：對于酸式鹽溶液的酸堿性問題要從水解和電離這兩個方向進行考慮。如果只從水解的角度看問題，難免得出錯誤的結論。
綜上所述，化學教學中應重視實驗，對有爭議的問題及習慣說法進行深入探討和認真分析、推理，切不可想當然，人云亦云，否則會產生一些科學性誤導。而這一誤導不僅僅是知識的誤導，更重要的是科學方法和科學思維的誤導，這種誤導比知識誤導更可怕，危害性更大、更長遠，作為教師而言應該極力避免。
參考文獻：
[1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應嗎[J].化學教育，2008，（2）：65～66.
[2][3]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24.
[4] 2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷.
[5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰更強？[J].中學化學教學參考，2013，（3）：27.
[6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試化學試卷（江蘇卷）.
[7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學化學教學參考，2010，（7）：43～44.
筆者聽完課后回到學校，動手進行了多次實驗，通過仔細觀察發(fā)現b裝置開始時因發(fā)生析氫腐蝕，導致b裝置中的氣體壓強增大，其導管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現導管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導管中水柱還要高！仔細分析就不難得出結論，在這種實驗條件下，稀醋酸潤濕過的試管，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濕過的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實驗現象是b裝置中導管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會不會是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實驗，一會兒又出現了倒吸現象。這樣可以初步得出結論：酸性條件較強時析氫腐蝕為主；當酸性減弱時，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內壁用稀醋酸潤濕過的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實性化學”問題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說用稀醋酸潤濕，并沒有說明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內以析氫腐蝕為主，在什么范圍內以吸氧腐蝕為主？限于實驗條件，這一困惑期待將來會予以解決。
如果將課本上的實驗裝置改為對比實驗裝置，可能實驗效果會更好，實驗現象也會更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤的等量的鐵粉和炭粉，起始調節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實驗現象。可以很快發(fā)現，紅墨水起初向左側流動，導致左側水柱比右側高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側流動，導致右側水柱比左側高。當然如果長時間放置后再觀察，可能實驗現象又會發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進行闡述了。
3 同溫度，同物質的量濃度的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教研活動中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學中涉及到這樣一個問題：比較同溫度下，同物質的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強弱。執(zhí)教者是這樣來進行推理的：
因為相應酸的酸性強弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應陰離子的水解程度：
CH3COO-因此溶液的堿性強弱：
CH3COONa聽課的教師在后來評課時，也沒有指出其中的問題，大家都認同了這種“習慣說法”。無獨有偶，在2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷中也曾出現過“在同溫度下，pH相同時，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質的量濃度大小”的問題[4]，而且當時的參考答案也認為是：CH3COONa筆者帶著疑問進行了實驗測定，測定方法如下：用pH計分別測定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強！后來筆者在2013年《中學化學教學參考》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更強？”的文章[5]。劉老師不僅從實驗上進行了檢驗，而且還從數學上加以了證明。同時指出：對于酸式鹽溶液的酸堿性問題要從水解和電離這兩個方向進行考慮。如果只從水解的角度看問題，難免得出錯誤的結論。
綜上所述，化學教學中應重視實驗，對有爭議的問題及習慣說法進行深入探討和認真分析、推理，切不可想當然，人云亦云，否則會產生一些科學性誤導。而這一誤導不僅僅是知識的誤導，更重要的是科學方法和科學思維的誤導，這種誤導比知識誤導更可怕，危害性更大、更長遠，作為教師而言應該極力避免。
參考文獻：
[1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應嗎[J].化學教育，2008，（2）：65～66.
[2][3]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24.
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[5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰更強？[J].中學化學教學參考，2013，（3）：27.
[6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試化學試卷（江蘇卷）.
[7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學化學教學參考，2010，（7）：43～44.
筆者聽完課后回到學校，動手進行了多次實驗，通過仔細觀察發(fā)現b裝置開始時因發(fā)生析氫腐蝕，導致b裝置中的氣體壓強增大，其導管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現導管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導管中水柱還要高！仔細分析就不難得出結論，在這種實驗條件下，稀醋酸潤濕過的試管，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濕過的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實驗現象是b裝置中導管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會不會是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實驗，一會兒又出現了倒吸現象。這樣可以初步得出結論：酸性條件較強時析氫腐蝕為主；當酸性減弱時，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內壁用稀醋酸潤濕過的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實性化學”問題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說用稀醋酸潤濕，并沒有說明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內以析氫腐蝕為主，在什么范圍內以吸氧腐蝕為主？限于實驗條件，這一困惑期待將來會予以解決。
如果將課本上的實驗裝置改為對比實驗裝置，可能實驗效果會更好，實驗現象也會更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤的等量的鐵粉和炭粉，起始調節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實驗現象?？梢院芸彀l(fā)現，紅墨水起初向左側流動，導致左側水柱比右側高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側流動，導致右側水柱比左側高。當然如果長時間放置后再觀察，可能實驗現象又會發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進行闡述了。
3 同溫度，同物質的量濃度的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教研活動中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學中涉及到這樣一個問題：比較同溫度下，同物質的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強弱。執(zhí)教者是這樣來進行推理的：
因為相應酸的酸性強弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應陰離子的水解程度：
CH3COO-因此溶液的堿性強弱：
CH3COONa聽課的教師在后來評課時，也沒有指出其中的問題，大家都認同了這種“習慣說法”。無獨有偶，在2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷中也曾出現過“在同溫度下，pH相同時，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質的量濃度大小”的問題[4]，而且當時的參考答案也認為是：CH3COONa筆者帶著疑問進行了實驗測定，測定方法如下：用pH計分別測定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強！后來筆者在2013年《中學化學教學參考》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更強？”的文章[5]。劉老師不僅從實驗上進行了檢驗，而且還從數學上加以了證明。同時指出：對于酸式鹽溶液的酸堿性問題要從水解和電離這兩個方向進行考慮。如果只從水解的角度看問題，難免得出錯誤的結論。
綜上所述，化學教學中應重視實驗，對有爭議的問題及習慣說法進行深入探討和認真分析、推理，切不可想當然，人云亦云，否則會產生一些科學性誤導。而這一誤導不僅僅是知識的誤導，更重要的是科學方法和科學思維的誤導，這種誤導比知識誤導更可怕，危害性更大、更長遠，作為教師而言應該極力避免。
參考文獻：
[1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應嗎[J].化學教育，2008，（2）：65～66.
[2][3]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24.
[4] 2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷.
[5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰更強？[J].中學化學教學參考，2013，（3）：27.
[6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試化學試卷（江蘇卷）.
[7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學化學教學參考，2010，（7）：43～44.
黃金泉
摘要：以公開課為案例，針對化學課堂上存在的一些問題和某些習慣說法，利用化學實驗和科學理論，進行深入探討，剖析產生這些問題的原因，并提出解決相關問題的教學建議，以免產生科學性誤導。
關鍵詞：實驗真?zhèn)危换瘜W演示；教學研討
文章編號：1005–6629（2014）6–0076–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
在實際教學過程中，有的教師對一些問題缺乏深刻認識和研究，隨意套用、照抄教輔資料中所謂的“定論”；甚至無視實驗過程中真實性化學現象的存在，缺乏應有的思考和質疑。這樣很容易導致科學性錯誤，對學生產生誤導。下面筆者以我市近期公開課上的一些教學片段作為案例來進行剖析。
1 用氯化鈣溶液來區(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“高中課堂教學整體展示活動”中的一節(jié)化學公開課，屬復習課類型，課題是蘇教版必修1中的“鈉及其化合物”[1]。教學中涉及了“請設計盡可能多的實驗方案，鑒別2瓶失去標簽的碳酸鈉、碳酸氫鈉”這樣一個環(huán)節(jié)。學生是分兩固體和兩溶液來進行方案設計的。其中在鑒別碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液時，有一位同學提出了采用氯化鈣溶液，實驗現象和結論是溶液變渾濁的為碳酸鈉溶液，無渾濁產生的為碳酸氫鈉溶液。學生簡單認為NaHCO3溶液與CaCl2溶液混合，不符合離子反應發(fā)生的條件，兩者沒有發(fā)生反應，故無渾濁現象產生。這種鑒別方法也是大多數課外教輔資料總結的傳統(tǒng)經典的鑒別方法之一，一直沿用至今，大家對此“深信不疑”。課堂上同學們和執(zhí)教老師也都認同了這種鑒別方法。沒有人提出任何異議。問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嗎？
筆者進行了三組對比實驗：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。結果發(fā)現：除③中碳酸氫鈉溶液中沒有出現明顯渾濁外，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，會不會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，才導致遇到氯化鈣溶液出現渾濁？筆者針對這一疑問進行了實驗探究：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氣體，目的是將其中可能混有的碳酸鈉完全轉化為碳酸氫鈉，一段時間后，再滴入氯化鈣溶液，結果還是產生了渾濁。所以碳酸氫鈉固體中混有碳酸鈉的觀點筆者認為是不可信的。
有文獻從定性和定量角度進行過探討：當NaHCO3溶液的物質的量濃度低于0.50 mol·L-1、CaCl2溶液的物質的量濃度低于1×10-5 mol·L-1，或調節(jié)兩者的濃度都較小時，相互滴加就難以觀察到渾濁[2]。而中學化學中這一實驗一般是定性實驗，所配溶液的濃度都不會太低，一般情況下碳酸氫鈉溶液和氯化鈣溶液混合后都會產生渾濁。所以，在通常情況下認為可采用氯化鈣溶液來區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉這兩種溶液是“非真實性化學”問題，不是真的！
其實區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉固體還有一種更簡便的實驗方法。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，充分振蕩一段時間后，用手去捂兩支試管的底部，很容易感覺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放熱？原因可解釋為碳酸鈉固體溶于水時包含溶解和水合這兩個過程。碳酸鈉在水中溶解擴散時，要吸熱；但在水合過程中，碳酸鈉會與少量的水發(fā)生反應，生成碳酸鈉晶體（主要成分是Na2CO3·10H2O），這個過程要放熱。因為放出的熱量大于吸收的熱量，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（可能會因當時氣溫的影響，溫差感覺不明顯而已）。如果再將剛才盛放碳酸鈉固體的試管倒放過來，我們可以驚奇地發(fā)現一個奇特的現象，原來加進去的少量水形成的“溶液”居然不會流下來（因為它已經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出現這種現象，溶液依然是溶液！這種區(qū)分方法筆者認為比較實用、簡便，課堂上可視實際情況進行補充演示。
2 還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內壁用稀醋酸潤濕過的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是真的嗎？
案例2 這是我市某中學對外教學活動中的一節(jié)化學公開課，課題是蘇教版選修《化學反應原理》專題1第三單元中的“金屬的電化學腐蝕”[3]。在講授吸氧腐蝕和析氫腐蝕時，執(zhí)教者按課本上（P23）的“活動與探究”的要求進行了這樣的教學設計：
教師活動：……，相對于化學腐蝕來說，電化學腐蝕更為常見。下面我們通過實驗對鐵的電化學腐蝕進行探究。
實驗演示：向還原鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支具支試管中，按圖1組裝好儀器，分別標記為a裝置和b裝置。幾分鐘后，打開止水夾，要求學生觀察、比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現象。
問題思考：兩個實驗的現象有何差異？產生差異的可能原因是什么？
學生活動：……，b裝置的導管中水柱瞬間下降后又開始上升。
教師活動：（無視學生的這種回答）解釋說理論上b裝置的導管中水柱應該不會上升，而是下降?？赡苁怯捎趯嶒灄l件的影響，才導致了這種“異常”現象的發(fā)生（自圓其說，深受一些教學參考書的影響）。
教師投影小結：實驗現象：a裝置的導管中水柱上升，b裝置的導管中水柱下降。產生這種差異的原因是：a裝置中發(fā)生了吸氧腐蝕，反應過程中消耗了氧氣，導致a裝置中的氣體壓強減少，因此a裝置的導管中水柱上升；而b裝置中只發(fā)生析氫腐蝕，導致b裝置中的氣體壓強增大，因此b裝置的導管中水柱下降。
可以看出，真實的實驗現象與教師預設的完全相悖了。當然，這也超出了大多數學生的預期。應該說學生課堂上的觀察是非常仔細的。這本是一個很好的動態(tài)生成的教學資源，如果教師及時抓住這個“意外”，并以此作為問題的切入點，讓學生分析、探討產生這種現象的可能原因，這肯定會成為這節(jié)課的一個亮點。可惜執(zhí)教老師卻無視這種“意外”發(fā)現，反而把出現的這種“真實性化學”問題歸結為受實驗條件影響下的所謂的“非真實性化學”問題，甚至還總結了所謂的“正確”答案。那么鋼鐵在酸性環(huán)境中是否真的只會發(fā)生析氫腐蝕呢？endprint
筆者聽完課后回到學校，動手進行了多次實驗，通過仔細觀察發(fā)現b裝置開始時因發(fā)生析氫腐蝕，導致b裝置中的氣體壓強增大，其導管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現導管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導管中水柱還要高！仔細分析就不難得出結論，在這種實驗條件下，稀醋酸潤濕過的試管，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濕過的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實驗現象是b裝置中導管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會不會是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實驗，一會兒又出現了倒吸現象。這樣可以初步得出結論：酸性條件較強時析氫腐蝕為主；當酸性減弱時，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內壁用稀醋酸潤濕過的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實性化學”問題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說用稀醋酸潤濕，并沒有說明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內以析氫腐蝕為主，在什么范圍內以吸氧腐蝕為主？限于實驗條件，這一困惑期待將來會予以解決。
如果將課本上的實驗裝置改為對比實驗裝置，可能實驗效果會更好，實驗現象也會更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤的等量的鐵粉和炭粉，起始調節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實驗現象?？梢院芸彀l(fā)現，紅墨水起初向左側流動，導致左側水柱比右側高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側流動，導致右側水柱比左側高。當然如果長時間放置后再觀察，可能實驗現象又會發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進行闡述了。
3 同溫度，同物質的量濃度的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教研活動中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學中涉及到這樣一個問題：比較同溫度下，同物質的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強弱。執(zhí)教者是這樣來進行推理的：
因為相應酸的酸性強弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應陰離子的水解程度：
CH3COO- 因此溶液的堿性強弱： CH3COONa 聽課的教師在后來評課時，也沒有指出其中的問題，大家都認同了這種“習慣說法”。無獨有偶，在2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷中也曾出現過“在同溫度下，pH相同時，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質的量濃度大小”的問題[4]，而且當時的參考答案也認為是：CH3COONa 筆者帶著疑問進行了實驗測定，測定方法如下：用pH計分別測定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強！后來筆者在2013年《中學化學教學參考》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更強？”的文章[5]。劉老師不僅從實驗上進行了檢驗，而且還從數學上加以了證明。同時指出：對于酸式鹽溶液的酸堿性問題要從水解和電離這兩個方向進行考慮。如果只從水解的角度看問題，難免得出錯誤的結論。 綜上所述，化學教學中應重視實驗，對有爭議的問題及習慣說法進行深入探討和認真分析、推理，切不可想當然，人云亦云，否則會產生一些科學性誤導。而這一誤導不僅僅是知識的誤導，更重要的是科學方法和科學思維的誤導，這種誤導比知識誤導更可怕，危害性更大、更長遠，作為教師而言應該極力避免。 參考文獻： [1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應嗎[J].化學教育，2008，（2）：65～66. [2][3]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24. [4] 2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷. [5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰更強？[J].中學化學教學參考，2013，（3）：27. [6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試化學試卷（江蘇卷）. [7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學化學教學參考，2010，（7）：43～44.
筆者聽完課后回到學校，動手進行了多次實驗，通過仔細觀察發(fā)現b裝置開始時因發(fā)生析氫腐蝕，導致b裝置中的氣體壓強增大，其導管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現導管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導管中水柱還要高！仔細分析就不難得出結論，在這種實驗條件下，稀醋酸潤濕過的試管，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濕過的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實驗現象是b裝置中導管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會不會是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實驗，一會兒又出現了倒吸現象。這樣可以初步得出結論：酸性條件較強時析氫腐蝕為主；當酸性減弱時，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內壁用稀醋酸潤濕過的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實性化學”問題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說用稀醋酸潤濕，并沒有說明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內以析氫腐蝕為主，在什么范圍內以吸氧腐蝕為主？限于實驗條件，這一困惑期待將來會予以解決。
如果將課本上的實驗裝置改為對比實驗裝置，可能實驗效果會更好，實驗現象也會更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤的等量的鐵粉和炭粉，起始調節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實驗現象。可以很快發(fā)現，紅墨水起初向左側流動，導致左側水柱比右側高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側流動，導致右側水柱比左側高。當然如果長時間放置后再觀察，可能實驗現象又會發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進行闡述了。
3 同溫度，同物質的量濃度的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教研活動中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學中涉及到這樣一個問題：比較同溫度下，同物質的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強弱。執(zhí)教者是這樣來進行推理的：
因為相應酸的酸性強弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應陰離子的水解程度：
CH3COO- 因此溶液的堿性強弱： CH3COONa 聽課的教師在后來評課時，也沒有指出其中的問題，大家都認同了這種“習慣說法”。無獨有偶，在2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷中也曾出現過“在同溫度下，pH相同時，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質的量濃度大小”的問題[4]，而且當時的參考答案也認為是：CH3COONa 筆者帶著疑問進行了實驗測定，測定方法如下：用pH計分別測定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強！后來筆者在2013年《中學化學教學參考》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更強？”的文章[5]。劉老師不僅從實驗上進行了檢驗，而且還從數學上加以了證明。同時指出：對于酸式鹽溶液的酸堿性問題要從水解和電離這兩個方向進行考慮。如果只從水解的角度看問題，難免得出錯誤的結論。 綜上所述，化學教學中應重視實驗，對有爭議的問題及習慣說法進行深入探討和認真分析、推理，切不可想當然，人云亦云，否則會產生一些科學性誤導。而這一誤導不僅僅是知識的誤導，更重要的是科學方法和科學思維的誤導，這種誤導比知識誤導更可怕，危害性更大、更長遠，作為教師而言應該極力避免。 參考文獻： [1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應嗎[J].化學教育，2008，（2）：65～66. [2][3]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24. [4] 2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷. [5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰更強？[J].中學化學教學參考，2013，（3）：27. [6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試化學試卷（江蘇卷）. [7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學化學教學參考，2010，（7）：43～44.
筆者聽完課后回到學校，動手進行了多次實驗，通過仔細觀察發(fā)現b裝置開始時因發(fā)生析氫腐蝕，導致b裝置中的氣體壓強增大，其導管中水柱開始下降，但隨后發(fā)現導管中的水柱液面又很快上升，其上升高度甚至比a裝置的導管中水柱還要高！仔細分析就不難得出結論，在這種實驗條件下，稀醋酸潤濕過的試管，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濕過的吸氧腐蝕。因此，我們最終看到的實驗現象是b裝置中導管水柱液面也上升，而非下降。有老師提出，會不會是開始發(fā)生析氫腐蝕，生成的Fe2+被氧氣直接氧化所導致的？這不難，我們只要將混合粉末中的鐵粉換成Zn粉，重做實驗，一會兒又出現了倒吸現象。這樣可以初步得出結論：酸性條件較強時析氫腐蝕為主；當酸性減弱時，吸氧腐蝕為主。所以在還原性鐵粉中加入少量炭粉，撒入內壁用稀醋酸潤濕過的試管中只發(fā)生析氫腐蝕，是“非真實性化學”問題，不是真的！需要指出的是由于教材中只說用稀醋酸潤濕，并沒有說明精確的pH，那究竟pH在什么范圍內以析氫腐蝕為主，在什么范圍內以吸氧腐蝕為主？限于實驗條件，這一困惑期待將來會予以解決。
如果將課本上的實驗裝置改為對比實驗裝置，可能實驗效果會更好，實驗現象也會更明顯。如圖2所示，在具支試管a中加入用食鹽水濕潤的鐵粉和炭粉，在具支試管b中加入用稀醋酸濕潤的等量的鐵粉和炭粉，起始調節(jié)紅墨水左右兩邊的高度使之相等。然后觀察實驗現象?？梢院芸彀l(fā)現，紅墨水起初向左側流動，導致左側水柱比右側高。大約幾分鐘后，紅墨水又向右側流動，導致右側水柱比左側高。當然如果長時間放置后再觀察，可能實驗現象又會發(fā)生新的變化，由于篇幅的原因這里就不再進行闡述了。
3 同溫度，同物質的量濃度的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教研活動中的一節(jié)公開課，課題是“離子濃度大小比較”。教學中涉及到這樣一個問題：比較同溫度下，同物質的量濃度的CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的堿性強弱。執(zhí)教者是這樣來進行推理的：
因為相應酸的酸性強弱：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH
所以相應陰離子的水解程度：
CH3COO- 因此溶液的堿性強弱： CH3COONa 聽課的教師在后來評課時，也沒有指出其中的問題，大家都認同了這種“習慣說法”。無獨有偶，在2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷中也曾出現過“在同溫度下，pH相同時，比較CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa、Na2CO3的物質的量濃度大小”的問題[4]，而且當時的參考答案也認為是：CH3COONa 筆者帶著疑問進行了實驗測定，測定方法如下：用pH計分別測定0.1 mol·L-1的CH3COONa和NaHCO3溶液，其pH大約分別是9.0和8.3，事實證明在相同條件下，CH3COONa溶液的堿性反而比NaHCO3溶液的堿性強！后來筆者在2013年《中學化學教學參考》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更強？”的文章[5]。劉老師不僅從實驗上進行了檢驗，而且還從數學上加以了證明。同時指出：對于酸式鹽溶液的酸堿性問題要從水解和電離這兩個方向進行考慮。如果只從水解的角度看問題，難免得出錯誤的結論。 綜上所述，化學教學中應重視實驗，對有爭議的問題及習慣說法進行深入探討和認真分析、推理，切不可想當然，人云亦云，否則會產生一些科學性誤導。而這一誤導不僅僅是知識的誤導，更重要的是科學方法和科學思維的誤導，這種誤導比知識誤導更可怕，危害性更大、更長遠，作為教師而言應該極力避免。 參考文獻： [1]吳名勝，諸全頭.碳酸氫鈉與氯化鈣溶液真的不反應嗎[J].化學教育，2008，（2）：65～66. [2][3]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：23～24. [4] 2012～2013學年度蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學情況調研（二）化學試卷. [5]劉毅傳.同濃度碳酸氫鈉與醋酸鈉兩溶液堿性誰更強？[J].中學化學教學參考，2013，（3）：27. [6]江蘇省教育考試院. 2011年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試化學試卷（江蘇卷）. [7]唐悅. NaHCO3溶液中CO3 2-濃度一定小于OH-濃度嗎[J].中學化學教學參考，2010，（7）：43～44.
