由一道2013年江苏学业水平测试卷考题引发的争论

步月华

摘要：2013年江苏学业水平测试试卷的第26题引发了化学组教师的热烈讨论，一部分教师认为参考答案有错，应该是Fe2+催化了Fe与酸的反应，一部分教师认为参考答案值得信赖，应该是Fe2+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，各有各的道理，作者分析了各位教师的意见，提出了个人观点。

关键词：Fe2+/Fe3+；反应速率；催化剂；pH值；

文章编号：1008-0546（2014）03-0070-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

转眼间2014年的学业水平测试即将来临，在教师和学生拼命奋战复习的紧张时刻，一道2013年学业水平测试卷上的题目难住了学生，也难住了老师，看着答案我竟然不知道该怎样向我的学生解释，似乎怎样解释都不能让学生信服，课后仍然有几个成绩很好的学生跑来与我讨论，于是我只能向办公室其他同仁求救，结果引发了办公室一场大讨论。

大家对本题的第（3）问提出了不同意见，主要是对图的分析产生了分歧。对参考答案持反对意见的教师认为：AB段pH下降是由于SO2、O2和H2O反应生成了H2SO4。BC段pH上升是由于Fe与体系中H+反应，消耗了H+，使得体系中H+的浓度下降，CD段pH突增是由于Fe和H+的反应速率突增，导致体系中H+的浓度锐减，所以pH才会突增，Fe和H+的反应速率为什么会突增，在这种情况下只能考虑是产物Fe2+对Fe和H+的反应起催化作用，不可能是参考答案中所说的Fe2+对H2SO3被O2氧化成H2SO4的反应起了催化作用，若真是这样，体系中H2SO4浓度应该增大，pH值应该下降，怎么会出现CD段pH值上升呢，除非题目中的图是错的。这样的分析听起来很有道理，大部分学生也是这样分析的，所以他们对该题提供的参考答案产生了怀疑。

对参考答案持肯定意见的教师认为：AB段pH下降是由于SO2和H2O反应生成了H2SO3，不可能是生成H2SO4，因为H2SO3被O2氧化成H2SO4不是短时间可以完成的，而图中AB段pH变化是在较短时间内完成的。BC段pH上升的原因大家的意见是一致的。CD段pH突增是因为体系中的H2SO4浓度突然增大，导致Fe和H+的反应速率突然增大，使得体系中的H+浓度突减，所以pH才会突增，体系中的H2SO4浓度为什么突然增大呢？在这种情况下只能考虑是产物Fe2+对H2SO3被O2氧化成H2SO4的反应起了催化作用。CD段pH值是上升而非下降，只能说明H+的消耗速率大于H+的生成速率。

这样的分析，学生能信服吗？有科学依据吗？带着这些疑问，笔者查阅了大量文献，首先找到关于Fe2+、Fe3+对H2SO3氧化成H2SO4的反应起催化作用的文献，谢载衡的《不用添加剂燃煤锅炉湿法除尘脱硫脱硝》一文指出，可以在酸性循环洗涤水的条件下，利用水的酸性把烟尘中的氧化铁溶解于水中生成Fe3+，将它作为氧化催化剂，把二氧化硫溶于水后生成的亚硫酸氧化成硫酸。

为了确认题目中图像的真实性，笔者继续查找文献，终于找到了该题的文献依据，张玉、周集体等人的论文《铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究》就是该题的文献依据。

根据论文数据可知，该题的pH～t图是有实验数据依据的。可是为什么在学生和老师中会引起这么强烈的争论，为什么绝大多数老师和学生对答案不能理解，难道我们参加学业水平测的学生做题还需要查阅硕士生、博士生的论文吗？当然不需要，我们中学生做题，只需要运用中学教材所教知识以及题目所给信息解答就行，显然该题的第（3）问，大家运用中学教材所教知识以及题目所给信息很难解答出来。

笔者认真阅读了张玉、周集体等人的文章《铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究》，SO2溶于水后，发生变化：[SO2+H2O[?]H2SO3[?]H++HSO3-][[?]][H++SO32-]，H2SO3的电离以第一步电离为主，只有不断消耗H+、HSO3-才能促进SO2的吸收，加入Fe既可以消耗H+，产生的Fe3+又可以催化氧化H2SO3，从而达到烟气脱硫目的。该题图中AB段pH下降主要是SO2和H2O反应生成了H2SO3。SO2溶于水产生H+，而Fe消耗H+，图中BC段，CD段pH都上升说明消耗H+的速率大于产生H+的速率。BC段pH缓慢上升是因为体系中产生H+的速率与消耗H+的速率都很慢（Fe2+只有被氧化成Fe3+且达一定浓度时才有催化作用）。CD段pH突增，是因为Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，导致体系中H+浓度增大，从而增大了Fe与H+的反应速率，即产生H+的速率与消耗H+的速率都加快了，哪个加快得更多？从图中CD段pH是突增，而非突减可知应该是Fe与H+的反应速率增大得更多，H+被大量消耗，pH上升。由CD段之后pH值趋于稳定可知，此时SO2溶于水产生的H+与Fe消耗的H+基本相当，由此我们就可以计算该流程的脱硫率了。

题目思路清楚了，那么如何设问或表达更合适呢？该题理解时用到了平衡移动原理，这对于学业水平测试班学生是超纲的，所以题目应该用信息的形式告诉学生平衡移动的思想。如果题目直接告诉学生Fe3+对H2SO3氧化成H2SO4的反应有催化作用，而将这一问改变成“既然Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，而图中CD段pH为什么是突增，而不是突减呢？”这样设问会不会更合适一些呢？以上仅是个人的一些浅薄看法。

参考文献

[1] 2013年江苏省学业水平测试化学试卷

[2] 王祖浩. 普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理[M]. 南京：江苏教育出版社，2013

[3] 谢载衡. 不用添加剂燃煤锅炉湿法除尘脱硫脱硝[J]. 中国环保产业，1995，（10）：22-23

[4] 姜阳. 煤浆法烟气脱硫添加剂的研究[D]. 青岛大学硕士论文，2009

[5] 张玉，周集体等. 铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究[J]. 环境科学与技术，2003，（5）：11-12，292endprint

摘要：2013年江苏学业水平测试试卷的第26题引发了化学组教师的热烈讨论，一部分教师认为参考答案有错，应该是Fe2+催化了Fe与酸的反应，一部分教师认为参考答案值得信赖，应该是Fe2+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，各有各的道理，作者分析了各位教师的意见，提出了个人观点。

关键词：Fe2+/Fe3+；反应速率；催化剂；pH值；

文章编号：1008-0546（2014）03-0070-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

转眼间2014年的学业水平测试即将来临，在教师和学生拼命奋战复习的紧张时刻，一道2013年学业水平测试卷上的题目难住了学生，也难住了老师，看着答案我竟然不知道该怎样向我的学生解释，似乎怎样解释都不能让学生信服，课后仍然有几个成绩很好的学生跑来与我讨论，于是我只能向办公室其他同仁求救，结果引发了办公室一场大讨论。

大家对本题的第（3）问提出了不同意见，主要是对图的分析产生了分歧。对参考答案持反对意见的教师认为：AB段pH下降是由于SO2、O2和H2O反应生成了H2SO4。BC段pH上升是由于Fe与体系中H+反应，消耗了H+，使得体系中H+的浓度下降，CD段pH突增是由于Fe和H+的反应速率突增，导致体系中H+的浓度锐减，所以pH才会突增，Fe和H+的反应速率为什么会突增，在这种情况下只能考虑是产物Fe2+对Fe和H+的反应起催化作用，不可能是参考答案中所说的Fe2+对H2SO3被O2氧化成H2SO4的反应起了催化作用，若真是这样，体系中H2SO4浓度应该增大，pH值应该下降，怎么会出现CD段pH值上升呢，除非题目中的图是错的。这样的分析听起来很有道理，大部分学生也是这样分析的，所以他们对该题提供的参考答案产生了怀疑。

对参考答案持肯定意见的教师认为：AB段pH下降是由于SO2和H2O反应生成了H2SO3，不可能是生成H2SO4，因为H2SO3被O2氧化成H2SO4不是短时间可以完成的，而图中AB段pH变化是在较短时间内完成的。BC段pH上升的原因大家的意见是一致的。CD段pH突增是因为体系中的H2SO4浓度突然增大，导致Fe和H+的反应速率突然增大，使得体系中的H+浓度突减，所以pH才会突增，体系中的H2SO4浓度为什么突然增大呢？在这种情况下只能考虑是产物Fe2+对H2SO3被O2氧化成H2SO4的反应起了催化作用。CD段pH值是上升而非下降，只能说明H+的消耗速率大于H+的生成速率。

这样的分析，学生能信服吗？有科学依据吗？带着这些疑问，笔者查阅了大量文献，首先找到关于Fe2+、Fe3+对H2SO3氧化成H2SO4的反应起催化作用的文献，谢载衡的《不用添加剂燃煤锅炉湿法除尘脱硫脱硝》一文指出，可以在酸性循环洗涤水的条件下，利用水的酸性把烟尘中的氧化铁溶解于水中生成Fe3+，将它作为氧化催化剂，把二氧化硫溶于水后生成的亚硫酸氧化成硫酸。

为了确认题目中图像的真实性，笔者继续查找文献，终于找到了该题的文献依据，张玉、周集体等人的论文《铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究》就是该题的文献依据。

根据论文数据可知，该题的pH～t图是有实验数据依据的。可是为什么在学生和老师中会引起这么强烈的争论，为什么绝大多数老师和学生对答案不能理解，难道我们参加学业水平测的学生做题还需要查阅硕士生、博士生的论文吗？当然不需要，我们中学生做题，只需要运用中学教材所教知识以及题目所给信息解答就行，显然该题的第（3）问，大家运用中学教材所教知识以及题目所给信息很难解答出来。

笔者认真阅读了张玉、周集体等人的文章《铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究》，SO2溶于水后，发生变化：[SO2+H2O[?]H2SO3[?]H++HSO3-][[?]][H++SO32-]，H2SO3的电离以第一步电离为主，只有不断消耗H+、HSO3-才能促进SO2的吸收，加入Fe既可以消耗H+，产生的Fe3+又可以催化氧化H2SO3，从而达到烟气脱硫目的。该题图中AB段pH下降主要是SO2和H2O反应生成了H2SO3。SO2溶于水产生H+，而Fe消耗H+，图中BC段，CD段pH都上升说明消耗H+的速率大于产生H+的速率。BC段pH缓慢上升是因为体系中产生H+的速率与消耗H+的速率都很慢（Fe2+只有被氧化成Fe3+且达一定浓度时才有催化作用）。CD段pH突增，是因为Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，导致体系中H+浓度增大，从而增大了Fe与H+的反应速率，即产生H+的速率与消耗H+的速率都加快了，哪个加快得更多？从图中CD段pH是突增，而非突减可知应该是Fe与H+的反应速率增大得更多，H+被大量消耗，pH上升。由CD段之后pH值趋于稳定可知，此时SO2溶于水产生的H+与Fe消耗的H+基本相当，由此我们就可以计算该流程的脱硫率了。

题目思路清楚了，那么如何设问或表达更合适呢？该题理解时用到了平衡移动原理，这对于学业水平测试班学生是超纲的，所以题目应该用信息的形式告诉学生平衡移动的思想。如果题目直接告诉学生Fe3+对H2SO3氧化成H2SO4的反应有催化作用，而将这一问改变成“既然Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，而图中CD段pH为什么是突增，而不是突减呢？”这样设问会不会更合适一些呢？以上仅是个人的一些浅薄看法。

参考文献

[1] 2013年江苏省学业水平测试化学试卷

[2] 王祖浩. 普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理[M]. 南京：江苏教育出版社，2013

[3] 谢载衡. 不用添加剂燃煤锅炉湿法除尘脱硫脱硝[J]. 中国环保产业，1995，（10）：22-23

[4] 姜阳. 煤浆法烟气脱硫添加剂的研究[D]. 青岛大学硕士论文，2009

[5] 张玉，周集体等. 铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究[J]. 环境科学与技术，2003，（5）：11-12，292endprint

摘要：2013年江苏学业水平测试试卷的第26题引发了化学组教师的热烈讨论，一部分教师认为参考答案有错，应该是Fe2+催化了Fe与酸的反应，一部分教师认为参考答案值得信赖，应该是Fe2+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，各有各的道理，作者分析了各位教师的意见，提出了个人观点。

关键词：Fe2+/Fe3+；反应速率；催化剂；pH值；

文章编号：1008-0546（2014）03-0070-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

转眼间2014年的学业水平测试即将来临，在教师和学生拼命奋战复习的紧张时刻，一道2013年学业水平测试卷上的题目难住了学生，也难住了老师，看着答案我竟然不知道该怎样向我的学生解释，似乎怎样解释都不能让学生信服，课后仍然有几个成绩很好的学生跑来与我讨论，于是我只能向办公室其他同仁求救，结果引发了办公室一场大讨论。

大家对本题的第（3）问提出了不同意见，主要是对图的分析产生了分歧。对参考答案持反对意见的教师认为：AB段pH下降是由于SO2、O2和H2O反应生成了H2SO4。BC段pH上升是由于Fe与体系中H+反应，消耗了H+，使得体系中H+的浓度下降，CD段pH突增是由于Fe和H+的反应速率突增，导致体系中H+的浓度锐减，所以pH才会突增，Fe和H+的反应速率为什么会突增，在这种情况下只能考虑是产物Fe2+对Fe和H+的反应起催化作用，不可能是参考答案中所说的Fe2+对H2SO3被O2氧化成H2SO4的反应起了催化作用，若真是这样，体系中H2SO4浓度应该增大，pH值应该下降，怎么会出现CD段pH值上升呢，除非题目中的图是错的。这样的分析听起来很有道理，大部分学生也是这样分析的，所以他们对该题提供的参考答案产生了怀疑。

对参考答案持肯定意见的教师认为：AB段pH下降是由于SO2和H2O反应生成了H2SO3，不可能是生成H2SO4，因为H2SO3被O2氧化成H2SO4不是短时间可以完成的，而图中AB段pH变化是在较短时间内完成的。BC段pH上升的原因大家的意见是一致的。CD段pH突增是因为体系中的H2SO4浓度突然增大，导致Fe和H+的反应速率突然增大，使得体系中的H+浓度突减，所以pH才会突增，体系中的H2SO4浓度为什么突然增大呢？在这种情况下只能考虑是产物Fe2+对H2SO3被O2氧化成H2SO4的反应起了催化作用。CD段pH值是上升而非下降，只能说明H+的消耗速率大于H+的生成速率。

这样的分析，学生能信服吗？有科学依据吗？带着这些疑问，笔者查阅了大量文献，首先找到关于Fe2+、Fe3+对H2SO3氧化成H2SO4的反应起催化作用的文献，谢载衡的《不用添加剂燃煤锅炉湿法除尘脱硫脱硝》一文指出，可以在酸性循环洗涤水的条件下，利用水的酸性把烟尘中的氧化铁溶解于水中生成Fe3+，将它作为氧化催化剂，把二氧化硫溶于水后生成的亚硫酸氧化成硫酸。

为了确认题目中图像的真实性，笔者继续查找文献，终于找到了该题的文献依据，张玉、周集体等人的论文《铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究》就是该题的文献依据。

根据论文数据可知，该题的pH～t图是有实验数据依据的。可是为什么在学生和老师中会引起这么强烈的争论，为什么绝大多数老师和学生对答案不能理解，难道我们参加学业水平测的学生做题还需要查阅硕士生、博士生的论文吗？当然不需要，我们中学生做题，只需要运用中学教材所教知识以及题目所给信息解答就行，显然该题的第（3）问，大家运用中学教材所教知识以及题目所给信息很难解答出来。

笔者认真阅读了张玉、周集体等人的文章《铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究》，SO2溶于水后，发生变化：[SO2+H2O[?]H2SO3[?]H++HSO3-][[?]][H++SO32-]，H2SO3的电离以第一步电离为主，只有不断消耗H+、HSO3-才能促进SO2的吸收，加入Fe既可以消耗H+，产生的Fe3+又可以催化氧化H2SO3，从而达到烟气脱硫目的。该题图中AB段pH下降主要是SO2和H2O反应生成了H2SO3。SO2溶于水产生H+，而Fe消耗H+，图中BC段，CD段pH都上升说明消耗H+的速率大于产生H+的速率。BC段pH缓慢上升是因为体系中产生H+的速率与消耗H+的速率都很慢（Fe2+只有被氧化成Fe3+且达一定浓度时才有催化作用）。CD段pH突增，是因为Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，导致体系中H+浓度增大，从而增大了Fe与H+的反应速率，即产生H+的速率与消耗H+的速率都加快了，哪个加快得更多？从图中CD段pH是突增，而非突减可知应该是Fe与H+的反应速率增大得更多，H+被大量消耗，pH上升。由CD段之后pH值趋于稳定可知，此时SO2溶于水产生的H+与Fe消耗的H+基本相当，由此我们就可以计算该流程的脱硫率了。

题目思路清楚了，那么如何设问或表达更合适呢？该题理解时用到了平衡移动原理，这对于学业水平测试班学生是超纲的，所以题目应该用信息的形式告诉学生平衡移动的思想。如果题目直接告诉学生Fe3+对H2SO3氧化成H2SO4的反应有催化作用，而将这一问改变成“既然Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反应，而图中CD段pH为什么是突增，而不是突减呢？”这样设问会不会更合适一些呢？以上仅是个人的一些浅薄看法。

参考文献

[1] 2013年江苏省学业水平测试化学试卷

[2] 王祖浩. 普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理[M]. 南京：江苏教育出版社，2013

[3] 谢载衡. 不用添加剂燃煤锅炉湿法除尘脱硫脱硝[J]. 中国环保产业，1995，（10）：22-23

[4] 姜阳. 煤浆法烟气脱硫添加剂的研究[D]. 青岛大学硕士论文，2009

[5] 张玉，周集体等. 铁离子液相催化氧化烟气脱硫研究[J]. 环境科学与技术，2003，（5）：11-12，292endprint