文章編號(hào):1005-6629(2010)09-0074-03 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

泡沫滅火器是高中化學(xué)中常用來說明鹽類水解知識(shí)與生活生產(chǎn)實(shí)際緊密相連的一段很重要的教學(xué)內(nèi)容。為便于行文，將蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理(選修)》教材[1]第84—85頁“拓展視野”欄目中對(duì)其原理與構(gòu)造的介紹摘抄如下:

泡沫滅火器是常用的滅火器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。內(nèi)桶為塑料桶，內(nèi)盛硫酸鋁溶液，外桶和內(nèi)桶之間裝有碳酸氫鈉溶液。使用時(shí)將滅火器倒置，此時(shí)，硫酸鋁溶液和碳酸氫鈉溶液混合，兩者發(fā)生劇烈的反應(yīng): Al3++3HCO3-Al(OH)3↓+3CO2↑ 產(chǎn)生的大量二氧化碳和氫氧化鋁等并以泡沫的形式噴出，覆蓋在燃燒物表面，從而達(dá)到滅火的效果。

硫酸鋁溶液和碳酸氫鈉溶液的反應(yīng)可理解為:

由于Al3+與HCO3-能分別與水電離產(chǎn)生的OH-和H+反應(yīng)，導(dǎo)致溶液中H+和OH-濃度均大量減小，促使水解反應(yīng)正向進(jìn)行，直至水解完全。

在與同行討論時(shí)，我們認(rèn)為這段資料存在疑義?，F(xiàn)以此為始選取其中幾個(gè)問題進(jìn)行探討，希望對(duì)大家有一定的補(bǔ)益。

1教學(xué)探討

1.1從滅火器的種類說起

滅火器是一種可由人力移動(dòng)的輕便滅火器具。滅火器的種類繁多[2]，按其移動(dòng)方式可分為手提式滅火器和車推式滅火器;按驅(qū)動(dòng)滅火劑的動(dòng)力來源可分為儲(chǔ)氣瓶式、儲(chǔ)壓式、化學(xué)反應(yīng)式三種;按充裝的滅火劑也可分為干粉類滅火器(滅火劑主要有碳酸氫鈉和磷酸銨鹽兩種)、 二氧化碳滅火器、泡沫型滅火器、水型滅火器和鹵代烷型滅火器(我國主要是“1211”滅火器和“1301”滅火器)。

泡沫滅火器[3]有三種常見的分類方法:根據(jù)充入滅火劑的不同可劃分為化學(xué)泡沫滅火器和空氣泡沫滅火器;根據(jù)加壓方式可劃分為化學(xué)反應(yīng)式泡沫滅火器、貯壓式空氣泡沫滅火器和貯氣瓶式空氣泡沫滅火器;根據(jù)移動(dòng)的方式可劃分為手提式和車推式泡沫滅火器。

可見，蘇教版教材中以硫酸鋁溶液和碳酸氫鈉溶液作反應(yīng)物的泡沫滅火器更準(zhǔn)確地應(yīng)稱之為化學(xué)泡沫滅火器，所配插圖展示的則僅僅是手提式化學(xué)泡沫滅火器。教材對(duì)于該拓展視野內(nèi)容的處理在措辭與配圖方面容易導(dǎo)致學(xué)生以偏概全產(chǎn)生認(rèn)識(shí)上的偏差，我們教師在日常教學(xué)時(shí)可適當(dāng)明確化!

1.2硫酸鋁和碳酸氫鈉反應(yīng)的“驅(qū)動(dòng)力”是什么?

硫酸鋁溶液和碳酸氫鈉溶液是如何迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w的呢?魯科版教材[4]處理該內(nèi)容時(shí)認(rèn)為，硫酸鋁溶液和碳酸氫鈉溶液中分別存在水解平衡Al3++3H2O Al(OH)3+3H+和HCO3-+ H2O

H2CO3+OH-，由于兩者混合后水解生成的H+和OH-結(jié)合生成水促使兩個(gè)水解平衡都右移動(dòng)，導(dǎo)致水解反應(yīng)進(jìn)行徹底——按此說法凡弱酸弱堿鹽都應(yīng)該徹底水解，但例外者如(NH4)2CO3等甚多，并且該解釋忽略了溶液中其他陰陽離子的影響[5]。蘇教版教材[1]的解釋是因?yàn)椤癆l3+與HCO3- 分別與水電離產(chǎn)生的OH-和H+反應(yīng)”導(dǎo)致其濃度大量減小進(jìn)而促進(jìn)了水解反應(yīng)正向進(jìn)行直至水解完全;這種說法看似合理且簡單明了，但是否正確呢?我們可通過一定的分析計(jì)算加以說明。

選用硫酸鋁溶液我們?cè)鲞^這樣的實(shí)驗(yàn):直接觀察硫酸鋁溶液無渾濁現(xiàn)象，加熱至沸騰仍不產(chǎn)生白色沉淀，冷卻后在暗室中也無丁達(dá)爾現(xiàn)象。可見，單純的Al3+并不能生成氫氧化鋁膠體。文獻(xiàn)[6]表明Al3+的水解包括三步:Al3++H2O Al(OH)2++H+、Al(OH)2++H2OAl(OH)2++H+、 Al(OH)2++H2OAl(OH)3+H+，并主要以第一步為主。同理依上計(jì)算，可得出 0.5 mol·L-1硫酸鋁溶液中:c(Al3+) = 0.975 mol·L-1， c(H+)=2.47×10-4 mol·L-1。

當(dāng)硫酸鋁溶液和碳酸氫鈉溶液混合后即可產(chǎn)生大量CO2，說明式1進(jìn)行十分完全。而HCO3-遇Al3+徹底水解的決定性因素為溶液中c(OH-)迅速減小。 通過對(duì)上述1 mol·L-1碳酸氫鈉溶液和0.5 mol·L-1硫酸鋁溶液中離子濃度的計(jì)算分析，我們可知兩者混合時(shí):①c(OH-)·c(H+)=2.1×10-9≥Kw (很容易發(fā)生); ②c(Al3+)·c(OH-)3=5.8×10-16≥Ksp[Al(OH)3]=1.33×10-33(很容易發(fā)生)。

基于上面的計(jì)算分析，可以看出碳酸氫鈉溶液和硫酸鋁溶液能徹底反應(yīng)的“動(dòng)力”來源應(yīng)當(dāng)是H+與Al3+兩方面共同大量消耗OH-致使溶液中c(OH-)迅速減小的必然結(jié)果，因此，教材中的歸因無疑是值得我們商榷的。

3圖示泡沫滅火器已淘汰

只要提到滅火器，相信執(zhí)教中學(xué)化學(xué)的教師以及學(xué)習(xí)化學(xué)的學(xué)生肯定第一反應(yīng)就是聯(lián)想到手提式化學(xué)泡沫滅火器，因?yàn)榇蠹叶颊J(rèn)為這是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫臏缁鹌?，且不同版本的中學(xué)化學(xué)教材在該問題立場上也是眾口一詞。

事實(shí)上，由于在結(jié)構(gòu)和機(jī)理等方面的局限，手提式化學(xué)泡沫滅火器存在著諸多缺陷，如:必須倒置使用、瞬間受壓危險(xiǎn)性大、不能間歇噴射、滅火效率低、維修周期短、管理不方便等等。我國的消防科研、檢測(cè)部門的權(quán)威人士指出上述缺陷難以改進(jìn)也無法克服，在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天， 已能制造更先進(jìn)實(shí)用、性能更可靠的滅火器。為此，我們沒有理由， 更沒有必要，再抱著這些老產(chǎn)品不放。

2002年6月2日，國家經(jīng)貿(mào)委在發(fā)布的第32號(hào)令中正式將手提式化學(xué)泡沫滅火器列入《淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品的目錄(第三批)》，規(guī)定限期于2002年7月1日前將其堅(jiān)決淘汰并一律不得再進(jìn)口、轉(zhuǎn)移、生產(chǎn)、銷售和使用[3]。

可見，普遍使用手提式化學(xué)泡沫滅火器的時(shí)代已經(jīng)成為歷史。盡管這(曾經(jīng))是鹽類水解知識(shí)應(yīng)用中一個(gè)極好的素材，但若缺乏了當(dāng)今生活應(yīng)用背景再經(jīng)典的東西也會(huì)喪失生命力。在這化學(xué)知識(shí)相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)與日新、日日新、又日新的今天，我們也沒有必要死拽著它不放。建議教材的編寫者選用其他更具時(shí)代氣息的應(yīng)用背景替換，或選以“化學(xué)史話”知識(shí)的呈現(xiàn)方式來處理。

2教學(xué)感想

①新課程背景下要求廣大化學(xué)教師要積極培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)。要讓學(xué)生具備問題意識(shí)，首先要求我們教師要能提得出問題。我們認(rèn)為，教師教學(xué)中的問題意識(shí)是至關(guān)重要的，是革故鼎新的前提。疑問是思維的起點(diǎn)、進(jìn)步的源泉，日常教學(xué)中問題只怕無，不怕有;只怕少，不怕多。

②如果承認(rèn)上面指出的確實(shí)為教材之不足，那唯大綱、唯教材，視教材為金科玉律的教育思想就一定要不得。對(duì)此，我們更應(yīng)以質(zhì)疑的眼光審視教材，以探討的姿態(tài)用好教材，以創(chuàng)新的方式發(fā)展教材。

③教科書是一種極其特殊的讀物，具有不同于一般讀物的教育性和科學(xué)性。教材中再經(jīng)典的東西也需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷汲取生活土壤中的營養(yǎng)加以補(bǔ)充更新才能保持持久旺盛的生命力。我們?cè)诰幗滩?、用教材時(shí)，不但要學(xué)會(huì)繼承，更應(yīng)該懂得發(fā)展。在大綱、教材天天都醞釀著推陳出新的時(shí)代，需要教材編著者們和廣大教師不斷繼承、創(chuàng)新與發(fā)展，為日臻完美的化學(xué)教科書作出努力。

參考文獻(xiàn):

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[4]王磊.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書. 化學(xué)反應(yīng)原理[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社.2005.

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[8]國家經(jīng)貿(mào)委.淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品的目錄(第三批)[J].有色設(shè)備.2003(1):42～43.