高中化学教学中宜“规避”的问题

岳文虹

摘要：收集整理中学化学教学中常见的“异常”问题，易讲错的问题，在教学中应尽量规避的问题，为中学化学教师具体教学提供帮助。

关键词：异常；复杂；规避

文章编号：1008-0546（2016）04-0000-00 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.04.000

化学是一门自然科学，在研究物质及其变化的过程中，对形形色色、丰富多彩的大千世界的认识存在着许许多多的规律性，然而，世界上的物质是丰富的，也是复杂的，简单总结出的规律性中总会有一些不和谐的不符合规律性的物质及其性质存在，这些不规律性的存在自有其存在的合理性，或许我们已能解释这种合理性，或许我们还没有答案，还需要去探索研究，但对于这些“异常”问题，我们起码应秉持一种即使我们不懂，也应尽量不要将错误的知识传授给学生的态度。在高中化学教学中，就存在很多类似问题，这也是我们在教学中应尽量规避的问题，详述如下：

一、 水中加入Na，对水的电离平衡有何影响？

在水的电离平衡的教学中，谈及影响水的电离因素时，常常会遇到这样一个问题：水中加入Na，对水的电离平衡有何影响？“许多中学教师通常认为钠和水反应的实质是钠与水电离出的氢离子反应，从而由此得出水的电离平衡中，加入钠会使平衡右移的结论。实际上这类问题是不宜去判断的，因为如果认为“钠和水的反应可认为是钠与水电离出的氢离子反应”这个观点是正确的，那么在常温下水电离出的氢离子为10-7 mol/L，我们将水改换为1 mol/L盐酸，那么氢离子浓度就增加了107倍，那这样的话，将钠投入1 mol/L盐酸中，可能就会燃烧甚至于爆炸，而事实上将钠投入水与钠投入盐酸中，现象上却没有明显的区别，所以前面的假设是不成立的。

实际上无论是从水与酸溶液中氢离子浓度大小进行分析比较或是从水与氢离子的氧化还原电位做分析比较，要得到上述问题的结论都是一个比较复杂的问题。要从实验入手进行分析判断，也十分困难。从发表的一些文献看，一些中学老师花了许多时间、精力从某个方面作研究，所得到的结论却并不一致。在还没有实验证据或充分的理论依据的情况下，勉强做说明、解释都是不合适的。”[1]

二、 铝、氢氧化铝是否溶于氨水？

高中教材没有说明金属铝、氢氧化铝能否与氨水反应。但在讲述氢氧化铝的性质时，必修一实验3-8后，描述为：“实验表明，Al（OH）3在酸或强碱里都能溶解。这说明它既能与酸起反应，又能与强碱溶液起反应，它是两性氢氧化物”。[2]因此，许多教师在教学中是按铝、氢氧化铝只能溶于强碱，不能溶于弱碱来进行教学的。但据许多教师的探究实验证明：铝、氢氧化铝均可以和较高浓度的氨水反应。比如金属铝，“能与较高浓度的氨水（28%）作用，加热反应较快，并有较多氢气放出（可以点燃）。用10%或更稀的氨水则不反应”。[3]另氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液而难溶于氨水的原因是氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液时实际形成的是四羟基合铝配合物（Na[Al（OH）4]）。而配合物的形成，涉及到中心离子和配离子的相互匹配，从群论来说即符合宇称定律。铝作为主族元素做中心离子形成配合物较少较难，羟基配体与氨分子配体空间构型完全不同，形成配合物后空间位阻差异很大。因此氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液而难溶于氨水。但难溶不代表不溶，有文献表明：“纯净的氢氧化铝能够溶解于浓氨水，可以微溶于一般的稀氨水，但在极稀的氨水（浓度小于0.092mol/L）中难溶。但如果是由与浓氨水反应生成的氢氧化铝沉淀，再向其中加入过量的浓氨水，则沉淀不溶”。[4]这是由于用氨水和铝盐溶液作用生成的氢氧化铝，反应混合物中含有较高浓度的铵根离子，存在同离子效应，抑制了加入的过量的氨水的电离，使溶液中氢氧根离子浓度大幅度降低，难以达到使氢氧化铝转化为偏铝酸根离子的要求。

三、 Na2O是强电解质吗？

在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫做电解质[2]。在水中能全部电离的电解质称为强电解质。[5]Na2O在熔融状态下是能够导电的化合物，因此它是电解质。然而它在水中与水反应，得到氢氧化钠。不再符合强电解质的判断依据。因此从强电解质的定义的条件来看，不宜去讨论其强弱问题。

四、 0.1mol/LNaHCO3与CH3COONa溶液碱性强弱的比较

各类参考书、习题集中，经常看到0.1mol/L的NaHCO3与CH3COONa溶液碱性强弱比较的题目，参考答案为NaHCO3的碱性强于CH3COONa，原因则解释为：因为醋酸的酸性强于碳酸，据盐类“越弱越水解”的规律，因而NaHCO3的碱性强于CH3COONa。但这个结论其实是错误的，据计算可知，0.1mol/L的NaHCO3溶液的C（OH-）为2.2×10-6mol/L，0.1mol/L的CH3COONa溶液的C（OH-）为7.55×10-6mol/L，故相同浓度时，CH3COONa溶液的碱性强于NaHCO3。产生这种结果的原因在于NaHCO3与CH3COONa分别属于两种不同类型的盐。前者为多元弱酸的酸式盐，后者为正盐。NaHCO3溶液中，既存在水解平衡，又存在电离平衡，还存在质子转移。水溶液的酸碱性同时受到这些因素的影响。因此，不宜在中学讨论同浓度NaHCO3与CH3COONa溶液碱性的强弱。在比较盐溶液的酸碱性时，“越弱越水解”只适用于判断同类型的盐溶液的酸碱性。[6]

五、 NaHCO3溶液中离子浓度大小的排序

关于NaHCO3溶液中的离子浓度的大小，中学教师常排序为：

C（Na+）>C（HCO3-）>C（OH-）>C（H+）>C（CO32-），

但实际分析NaHCO3溶液中离子浓度大小的基本方法是根据NaHCO3在水中存在的电离平衡和水解平衡，通过物料守恒和电荷守恒建立离子浓度的定量关系。通过推算可得，通常情况下，浓度不是很低的NaHCO3溶液中离子浓度的关系实际为：

C（Na+） >C（HCO3-）>C（CO32-）>C（OH-） >C（H+）[7]

六、 NH3与CH4稳定性的比较

若据“元素的非金属性越强，它的单质越容易与氢气反应形成气态氢化物，气态氢化物越稳定”来看，NH3的稳定性大于CH4。若据“通常，键能愈大，键愈牢固，由该键构成的分子也就愈稳定”，则H-N键的键能为393KJ·mol-1，H-C键的键能为413KJ·mol-1，则有NH3的稳定性小于CH4。上述从不同依据得出了相反的互为矛盾的结论。究竟哪一个结论正确呢？

从热力学数据分析可知：NH3分解进行的趋势比CH4分解趋势大，NH3分解反应的熵变比CH4大，说明NH3比CH4分解所需的温度低，因而NH3的稳定性小于CH4。NH3的稳定性不如CH4可以从物质结构方面加以解释：CH4分子的形状是正四面体形，具有高度的空间对称性；而NH3分子中存在一个非键孤电子对，对成键电子具有排斥作用，使得NH3分子的形状为三角锥形，NH3分子的对称性不如CH4分子，导致NH3分子的稳定性较差，这是符合物质结构决定性质这一化学思想的。这个问题是一个违反元素周期律和电负性规则的特殊现象。[7]

七、 NH4HCO3与少量NaOH溶液反应的离子方程式

离子方程式的练习中经常会出现NH4HCO3与少量NaOH溶液反应的离子方程式的书写问题。这个练习的设置其实是很不合适的。

“向NH4HCO3溶液中加入少量NaOH溶液，在加入的瞬间，是OH-与NH4+优先发生反应还是OH-与HCO3-优先发生反应？在没有反应速率实验证据的情况下，实际上是一个无法回答的问题。

据反应热力学分析：向NH4HCO3溶液中加入少量NaOH溶液，达到平衡时NH4+和HCO3-都能与OH-反应，在相同条件下NH4+与OH-的反应进行程度大于HCO3-与OH-反应的进行程度。

据化学动力学分析：在其它条件相同时，反应活化能的大小是决定反应速率快慢的本质原因，反应活化能的大小只能通过实验测定。若某一反应体系中有多个反应发生，我们可以讨论一定条件下反应进行的程度，也可以通过实验测定反应的速率（如果实验技术能保证的话），但无法确定反应先后顺序，更不能得出某一反应进行完全后另一反应才能发生的结论。因此，我们不能根据反应物的某一性质的强弱（如酸碱性、氧化性或还原性等）来确定反应速率的快慢，也不能根据某一反应物的性质强弱来确定反应是否优先发生。

化学反应的机理是相当复杂的，化学教学中需谨慎解释复杂反应体系中谁优先反应的问题。应尽量回避诸如NH4HCO3溶液与少量NaOH溶液反应的离子方程式如何书写等问题的讨论。化学是以实验为基础的科学，而某一化学反应的速率的快慢和速率快慢的解释更需要基于实验事实。”[8]

上述这些问题的答案的解释或详细论述大都有相应的专著或文章（出处见参考文献）。这里只是把这些问题进行了收集和整理。这些问题都是中学化学教学中经常遇到或出现的问题，但这些问题我以为是在教学或习题练习中宜“规避”的问题，因为这些问题或者根本就无法讲清，或者可以讲清但是已超过中学学生已有知识的理解范围。因此易“规避”此类问题，避免我们在教学中的失误与错误。

参考文献

[1] 王云生.化学教学中值得关注的一些错误 fws新浪博客

[2] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书 必修一 [M] 北京：人民教育出版社， 2007，58、30

[3] 王云生. 问题讨论：氨水和铝、氢氧化铝的作用 fws新浪博客

[4] 江彧.氢氧化铝溶于氨水的定量分析[J]安庆师范学院学报 2001年8月第7卷3期 108-109

[5] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书 化学反应原理 （选修四 ）[M] 北京：人民教育出版社， 2007，41

[6] 严业安. 0.10 mol·L-1的NaHCO3和CH3COONa溶液相比，常温下何者的碱性更强 摩尔盐的博客

[7] 吴星.《中学化学疑难辨析》. [M] 南京：江苏教育出版社.89-93，132-134

[8] 吕琳，唐小婷，吴星. 也谈NH4HCO3溶液与少量NaOH溶液的反应[J]，中学化学教学参考，2015（8） 50-51