几道经典试题背后不为人知的秘密

钱胜　冯红霞

摘要：通过对几道常见试题的分析，发掘出其中并不为广大同行所熟知的真相，以矫正大家对某些问题的固有认识，同时也展示出学科问题的多元化和复杂性。由此说明，化学问题的特殊性比普遍性更加普遍。并启示我们，应从多重视角去审视学科问题，不能只见树木，不见森林。

关键词：经典试题;原理;复杂性

文章编号：1008-0546（ 2019） 08-0056-02

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.08.018

所有同行都不免要和各种各样的试题打交道，有的试题在市面上存续多年，被广大同行接纳，并奉为经典。但随着时间的推移，某些学科概念发生了变化。或由于我们对某些学科问题的认识不够全面，使我们并不了解一些真相。化学是一门严谨的自然科学，故而化学试题的内容首先应符合科学规律，具有科学性、真实性，特别是与反应原理有关的试题，应当建立在坚实理论和真实实验的基础上，不能单凭感性想象，主观臆造。缺乏时代性和科学性的题目就如同无本之木，形如枯槁，失去了生命。由于惯性教学思维的影响，我们对一些问题的认识还停留在较为肤浅的层面，不够深刻，下面举几个实例与同行共同研讨。

例1：下列关于催化剂的叙述中，正确的是（

）

A.催化剂都能加快其他物质的化学反应速率

B.催化剂本身的质量和化学性质在反应前后不变

C.不使用二氧化锰做催化剂，氯酸钾受热不会分解

D.二氧化锰可作任何反应的催化剂

只要有一点基础的学生都会很容易选择选项B，同行对于这个“正确答案”也几乎从来没有质疑过。我们先分析选项A，按现行教材对催化剂的定义：催化剂能改变化学反应速率，其中的“改变”既有“加快”也有“减慢”之意，即通常认为A选项的说法错误。然而，2014年国际纯粹与应用化学联合会（简称“IUPAC”）已经明确指出[1]：催化剂这个术语不再用于指减慢化学反应速率的物质，具有减慢反应速率作用的物质被称为“抑制剂（Inhibitor）”。由此，IUPAC已将“催化剂（ Catalyst）”定义为：催化剂是增加化学反应速率但不改变总反应的标准吉布斯自由能的物质。按此定义，A选项的说法却是正确的。意味着我们当前正教授着一个已经“过时”的概念。

选项B几乎成了金科玉律，同行们都坚信不移。但我们从大学的《物理化学》[2]教材中翻阅到下面一段文字，这让我们对催化剂有了更多新的认识。

催化剂的活性与使用时间很有关系，通常可以分为三个时间：（1）成熟期。许多催化剂要使用一段时间后活性才逐渐增加到最大，此时催化剂达到“成熟”，所以这段时间称为成熟期。（2）活性不变期。通常催化剂活性达到最大值后，会稍微下降，此后催化活性基本保持不变，维持一段时间，然后再下降。这一时期为活性不变期，其长短随催化剂及使用条件而异，可以是数周或数年，时间越长对生产越有利。（3）衰老期。随着使用时间的增长，催化活性下降，以致不能使用，必须用再生的方法使催化剂重新活化，或换用新催化剂。

这段文字并没有指定是哪一种催化剂，可见具有普遍的正确性。它告诉我们：催化剂的催化性能并不是一成不变的，而是随着时间的推移，既有“高潮”也有“低谷”。所以，我们平时教学中认为“催化剂的化学性质在反应前后不变”的结论是不完全科学的。但在日常教学中我们也不可能把“真正的”催化剂概念的内涵庖丁解牛般地和盘托出，这样学生将无法接受，也超越了课标及教材的要求。但作为要有一桶水的老师，如果知晓了上述内容，就可以更全面和深刻地看待有关催化剂的一些问题。综上所述，从时代的发展带来的概念变化及概念本身的科学性的角度来讲，选项A才是正确答案。

此外，在讲授合金的概念时，相信同行们都遇到过以下试题：

例2：常见的5角硬币的外观呈金黄色，它是铜和锌的合金。市面上有人用它制成假金元宝行骗，小明同学用一种试剂揭穿了他。小明一定不会用到的试剂是（ ）

A.硫酸铜溶液

B.硝酸银溶液

C.盐酸

D.氯化钠溶液

例3：用109黄铜（铜锌合金）与足量稀硫酸反应，生成O.lg氢气，试求黄铜中铜单质质量分数。

用黄铜作为命题素材的类似例子不胜枚举。就上述试题的科学性，笔者曾询问过多位长期任教初三的同行，他们的回答都一样：没有科学性问题。理由是：第一，合金是混合物;其二，混合物中各种成份保持各自的化学性质。所以，铜锌合金中的锌自然会与强酸、某些盐溶液反应。

关于合金，是一个看似熟悉却又让人陌生的概念。笔者从现行人教版初中教材及大学《无机化学》[3]教材中都找到了合金的概念：由不同种金属与金属（或金属与非金属）熔合而成的，具有金属特性的物质。而对这一概念的曲解，导致部分同行犯了“想当然”的错误。他们认为合金就是混合物，但笔者在相关文献中查阅到[3]，合金一般有三种基本构型：金属固溶体，金属化合物，低共熔混合物。在金属化合物的具体内容中谈到：两种电负性和原子半径差别较大的金属元素混合时，形成的是金属化合物（又称金属互化物）合金，而当价电子数与原子数目之比达到3：2时，就形成了体心立方品格，如CuZn。

说明合金的化学性质不是各组分化学性质的简单加合，如果是这样，在钢铁中加入铬、镍等金属也无法得到能抗腐蚀的不锈钢，因为不锈钢中所含的铁还是“铁”，同样会生锈，而为什么不锈钢难以生锈？正是因为合金的內部结构发生了变化，导致其一系列理化性质也随之发生变化。

为了探究黄铜能否与强酸及某些盐溶液反应，我们做了如下实验：取两块相同大小的黄铜片于试管中，分别加入一定量的稀盐酸和稀硫酸，静置很长一段时间，没有观察到黄铜片表面产生任何气泡。笔者把强酸换成硫酸铜溶液，按上述操作进行实验，也无法观察到任何现象。以上事实充分说明：对于黄铜的认识，我们不能认为只是铜和锌的简单熔合，而是在熔合过程中发生了复杂的结构变化，并导致性质变化。不过，当笔者把黄铜与硝酸银溶液混合时却发生了明显的反应，其现象与直接用铜与硝酸银溶液反应几乎没有区别。

但笔者仍要指出问题的复杂性。笔者从百度百科[4]中查阅到黄铜是一类合金的总称，还可细分为：铅黄铜、锡黄铜、铁黄铜、镍黄铜、锰黄铜等;从《化学化工大辞典》[5]中查阅到，工业用简单黄铜依含锌量（不超过50%）的不同，分成α、α+β、β三种黄铜，其在空气、淡水、海水中耐腐蚀。可见，黄铜种类繁多，结构复杂。笔者尚不确定，第一：在上述实验中用的黄铜是哪一种黄铜，第二：是否各种黄铜都不能与强酸及某些盐溶液反应。但仍可以肯定的是，黄铜的化学性质是相对稳定的。

当笔者把上述认识与同行交流时，他们自然会问：“既然这样，我们应该怎样教授催化剂的概念？是否可以编制有关黄铜与酸或盐溶液反应的试题？”笔者认为：对于催化剂的概念，建议同行还是按照教材的方式讲解，否则学生将不知所云;而对于黄铜等合金的知识的考核，建议多查阅一些专业书籍，并亲自做相应的实验，以确保试题的科学性，避免传递给学生错误的认识。

行文至此，笔者坦言我们无法穷尽在教学中遇到的类似案例，同时教学也具有阶段性，有一些问题我们也只能简化处理，但我们仍应当用怀疑的眼光、质疑的心态来审视看似简单的化学问题。

参考文献

[l]叶佩佩，占小红.浅析有关催化作用的几个认识误区[J].化学教学，2017（4）：94-97

[2]韩德刚，高执棣，高盘良.物理化学[M].北京：化学工业出版社，2003：510

[3]古国榜.李朴主编，无机化学[M].北京：化学工业出版社，2007：306

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

[5] 冯新德等主编，化学化工大辞典（上册）[M].北京：化学工业出版社，2003：1006