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        走出初中化學(xué)教學(xué)中的幾處認知誤區(qū)*

        2015-09-22 02:50:56陸裕峰嚴西平朱衛(wèi)東
        化學(xué)教與學(xué) 2015年10期

        陸裕峰 嚴西平 朱衛(wèi)東

        (1張家港市南豐中學(xué) 2蘇州市立達中學(xué))

        走出初中化學(xué)教學(xué)中的幾處認知誤區(qū)*

        陸裕峰1嚴西平2朱衛(wèi)東1

        (1張家港市南豐中學(xué)2蘇州市立達中學(xué))

        教材中的某些知識點隨著版本的更新和認識的深化會發(fā)生些許變化。教師要及時發(fā)現(xiàn)這種變化,主動探求這些變化后面隱藏著的深層次的化學(xué)原理。教學(xué)中更要積極適應(yīng)和發(fā)揮能動性,不應(yīng)讓“教學(xué)惰性”再延續(xù)下去。

        初中化學(xué)教學(xué);認知;誤區(qū)

        一、碳酸鐵究竟是否存在

        在練習(xí)書寫化學(xué)式時,有的教師不加注意,把碳酸鐵、碳酸銅、碳酸鋁等也作為書寫的對象。對照2013版滬教版教材P127附錄四可知,這些化合物溶解性表征為“—”,即“這種物質(zhì)不存在或遇到水就分解了”(2012年以前的版本中認為是“不”,即難溶物,這應(yīng)該是編者的錯誤)。為此我們僅以碳酸鐵為調(diào)查對象,查閱了盡可能多的手冊,包括Wagman的《化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)的數(shù)據(jù)編選》(1981年版),Kerters的《溶解度數(shù)據(jù)叢書》(1990年版),Barin的《純物質(zhì)熱力學(xué)數(shù)據(jù)手冊》(2003版)等都沒有查到有關(guān)碳酸鐵(Ⅲ)的數(shù)據(jù),如果其確實存在或者能制備得到的話,那么作為常見的無機物,上述重要手冊沒有理由不收錄其中?值得注意的是,化工產(chǎn)品名錄中的“碳酸鐵”并非含有三價鐵離子,而是碳酸鐵(Ⅱ)(即“碳酸亞鐵”)的商品名,兩者完全不是一碼事。外文資料中的“Carbonateiron”對應(yīng)的化學(xué)式就是FeCO3,尚未有對應(yīng)“Fe2(CO3)3”的物質(zhì)見諸報端。退一步講,即使碳酸鐵(Ⅲ)能夠通過固相合成得到,只要露置在空氣中就會發(fā)生強烈的“雙水解反應(yīng)”:3CO32-(aq)+2Fe3+(aq)+3H2O= 2Fe(OH)3(s)+3CO2(g)。有學(xué)者通過計算認為[1],此反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為4.02×1045,徹底不可逆,即完全水解到底,如果將碳酸鐵(Ⅲ)投入水中,得到的應(yīng)該是氫氧化鐵沉淀而非不溶于水的碳酸鐵。類似地,碳酸銅、碳酸鋁即使有也會發(fā)生“雙水解”而不復(fù)存在。所以我們認為這些練習(xí)書寫化學(xué)式時,一定要將這些并不存在的物質(zhì)剔除,不要誤導(dǎo)學(xué)生,應(yīng)該讓他們意識到“書寫真實的化學(xué)式”才有意義!

        二、蔗糖溶液不能導(dǎo)電嗎

        在2014年蘇州中考化學(xué)卷中,有這么一問“蔗糖溶于水,溶液很難導(dǎo)電,是因為的緣故”。這道題絕大多數(shù)考生回答非常輕松:蔗糖以分子形式溶于水。不少老師也認為回答正確。但是看了閱卷的參考答案都說沒想到,原來還必須回答另一個因素:水的導(dǎo)電性非常微弱!是啊,這些教師的意外其實并不意外。2012年以前版本的教科書中描述的是“蔗糖溶液不導(dǎo)電”。為什么教材都變了而這些教師卻沒有認真研讀呢?說穿了還是“教學(xué)惰性”在作祟!在這些教師的潛意識中,還是讓學(xué)生單純地“看圖識記”:蔗糖分子被水分子包圍,分散開來,形成蔗糖溶液,其中沒有離子,不會導(dǎo)電的。這其實就是一種“形而上學(xué)”的片面認知。師生都把注意力放在“分子”上了,難怪會忽視溶劑——水的微弱電離了。為了讓學(xué)生直觀地了解這一事實,我們利用電導(dǎo)率傳感技術(shù),測定了蒸餾水和食鹽水中的電導(dǎo)率(見圖1),學(xué)生清楚地看到原來蒸餾水并不是所謂的“純水”啊,它里面也有像食鹽能電離出極少量的離子呀。這時他們恍然大悟:怪不得蒸餾水的導(dǎo)電性只能說微弱!所以我們認為在每一輪的教學(xué)前,一定要先仔細對照一下新舊版本的教材中有沒有變化?特別是描述性的語句,關(guān)鍵詞有沒有發(fā)生改變?為什么要變呢?教學(xué)中該怎么應(yīng)對呢?

        三、二氧化碳不能用排水法收集嗎

        說起來這是老生常談的爭論性話題了。其實國外(日本、英國、新加坡等)的教材中插圖畫的就是排水法收集二氧化碳。而國內(nèi)現(xiàn)行的主流教材中只有2013版滬教版提到“通常采用向上排空氣法收集”。于是在教師群體中也分成了兩個陣營:一種認為兩種收集方法都可以;還有一種認為既然書上這么講了,就應(yīng)該遵照教材規(guī)定。我們認為后一種觀點嚴重地制約了學(xué)生的質(zhì)疑精神,也把教學(xué)目的直接導(dǎo)向了應(yīng)試?!皩嶒炇腔瘜W(xué)的最高法庭”。近些年我們不斷的探究,用實驗不斷地驗證前一種說法的合理性[2]??上驳氖?,2015年北京東城一模(使用人教版教材)的試卷中也出現(xiàn)了同樣的題材:

        結(jié)合教材中關(guān)于二氧化碳收集方法的描述:二氧化碳能溶于水,一般不用排水法收集。某化學(xué)小組分成兩組進行實驗,研究是否能用排水法收集二氧化碳的問題。

        [查閱資料]二氧化碳不溶于飽和碳酸氫鈉溶液。

        [實驗]

        圖1 

        圖2 

        室溫下,用圖1所示裝置向試管內(nèi)長時間通入二氧化碳;用圖2所示裝置,收集一瓶二氧化碳。用pH計測得室溫下三種液體的pH,記入下表。

        由a3數(shù)據(jù)可知,用圖2所示裝置收集二氧化碳時,二氧化碳在水中溶解的量很小。

        根據(jù)上述結(jié)論,推測a1、a2和a3由小到大的順序是a2<a3<a1。

        [反思與交流]飽和碳酸氫鈉溶液的作用是除去揮發(fā)出的HCl。

        [實驗結(jié)論]用圖2所示裝置,可以收集二氧化碳。

        圖4 用pH估計排水法收集時的溶解損失

        我們按照上題圖示,也用pH傳感器做了驗證性的數(shù)字化實驗,結(jié)果見圖4,與上題非常吻合。所以我們認為“二氧化碳能溶于水”與“能用排水法收集”并不矛盾。前者需要長時間通入或充分接觸才能達成,而后者氣泡很小且在很短時間(約2~3s)就從管口逸出到水面,溶解量應(yīng)該很小。兩種關(guān)系好比“熱力學(xué)”與“動力學(xué)”,前者是一種可能性,而后者是一種現(xiàn)實性。教學(xué)中應(yīng)該讓學(xué)生正確理解相關(guān)知識的前提或限制性,培養(yǎng)他們?nèi)嬲J知能力,積累學(xué)習(xí)化學(xué)的核心素養(yǎng),這才是教授“二氧化碳能用排水法收集”的意義所在!

        [1]吳麗萍,王文林.關(guān)于溶解性表的修正和一些應(yīng)用的說明.化學(xué)教育[J],2006,(7):56

        [2]夏梅芳,嚴西平.基于數(shù)字化實驗的化學(xué)探究教學(xué)案例.化學(xué)教學(xué)[J],2013,(3):41-42

        1008-0546(2015)10-0017-02

        G632.41

        B

        10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.007

        *中國化學(xué)會基礎(chǔ)教育規(guī)劃課題(HJ2014-0014)階段性研究成果。

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