王蘭芳 顧華津

摘要：通過實驗探究得出向硫化鈉溶液中通入氧氣一段時間后沒有明顯現(xiàn)象，通入二氧化硫后立即產(chǎn)生黃色沉淀，指出這與中學化學教學中慣性思維“誰強誰先”相背離，反應發(fā)生的先后順序受熱力學和動力學共同影響。建議在中學化學教學與命題中謹慎使用“習慣說法”，擺脫惰性，多學習、多研究，指導學生多做實驗，捕捉“異?，F(xiàn)象”，培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞：硫化鈉;二氧化硫;化學實驗;異?，F(xiàn)象

文章編號：1008-0546（ 2019） 11-0093-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn. 1008-0546.2019. 11.026

一、問題的提出

筆者2018年10月參加江蘇省新課程培訓，揚州大學吳星教授在高中化學教育現(xiàn)狀與思考中提及中學化學教學存在兩個重大問題：1.中學化學教學中實驗做得少乃至不做實驗的現(xiàn)象較為嚴重。2.在教學內(nèi)容方面，由于受到“習慣說法”的影響，如講氧化還原反應、金屬活動性時，始終強調(diào)“誰強誰先”，存在著嚴重的認識誤區(qū)。吳教授提出的問題深深觸動了筆者，認為在日常教學過程中要努力嘗試改變這種怕做實驗、想當然的現(xiàn)象。

恰逢筆者所在的QQ群對某市期末聯(lián)考中實驗題進行探討，題目如下：

工業(yè)制取硫酸時，有一步反應為2SO2+O2=△催化劑2SO3（其中=表示反應不能進行到底，即反應物不能完全轉化）。某興趣小組模擬該過程并對反應得到的混合氣體成分進行探究，設計如圖1所示實驗裝置：

相關問題：實驗時裝置D中產(chǎn)生淡黃色沉淀。為探究此時發(fā)生的反應，取少量D中溶液滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀，再加入稀鹽酸，白色沉淀溶解且生成刺激性氣體，則實驗時裝置D中發(fā)生反應的離子方程式為____。

對于該題有老師提出了質疑，認為該題的假設不存在，存在科學性問題。理由是：2SO2+O2=△催化劑2SO3，該反應為可逆反應，通入Na2S溶液的氣體為SO2O2的混合氣體，又因為O2的氧化性強于SO2，所以應該是02先氧化S2-而非SO2氧化S2-。在此條件下，事實如何呢？筆者對此展開了研究。

二、實驗探究

1.資料查詢

如果O2能氧化S2-，O2轉變?yōu)镠2O，O元素由0價轉化成-2價，S元素由-2價轉化為0價硫單質。同理如果SO2能氧化S2-，SO2中的S元素由+4價轉變成0價硫單質，S元素由-2價轉化為0價硫單質。那么這兩個氧化還原反應能否發(fā)生？理論上可查找兩個半反應的標準電極電勢[1]并進行比較：

S+2e-= S2- φ0= -0.447V

O2+4H++4e-=2H2O（1） φθ=+1.229V

S02+4H++4e-=S+2H2O （1） φθ=+0.45V

Eθ=φ正極-φ負極① △Gθ=-nFEθ②

由①、②計算公式可知02、SO2均能氧化S2-，在此條件下，是02還是S02優(yōu)先氧化S2-呢？筆者設計了如下實驗。

2.實驗操作及現(xiàn)象

實驗操作及現(xiàn)象見表1所示。

3.現(xiàn)象分析

實驗現(xiàn)象表明，在SO2與Na2S溶液以及O2與Na2S溶液反應中，S02優(yōu)先于O2氧化S2-，為什么SO2優(yōu)先于02氧化S2-呢？

對于化學反應實際進行情況的研究，我們要從熱力學與動力學兩個方面綜合進行?；瘜W反應熱力學側重研究化學反應過程的始態(tài)和終態(tài)，不涉及變化過程所經(jīng)歷的途徑和中間步驟?；瘜W反應熱力學可以判斷反應能否發(fā)生，不考慮時間因素，不能回答反應的速率和歷程問題。根據(jù)熱力學數(shù)據(jù)可以判斷，SO2、O2都能和Na2S溶液反應，但是反應的速率和機理如何是動力學研究的重點?；瘜W動力學最重要的是研究化學反應的內(nèi)因（反應物的結構和狀態(tài)等）與外因（溫度、濃度及介質、催化劑、壓強等）對化學反應速率的影響及化學反應的過程從而揭示化學反應機理[2]。

因此，我們在分析化學反應的先后順序時要從“熱力學”和“動力學”兩個視角進行，由熱力學數(shù)據(jù)可以判斷反應能否進行以及反應進行的程度?；瘜W反應先后順序的問題，本質上是化學反應的速率的問題，需要通過動力學實驗進行測定，不能受到“習慣說法”的影響，簡單地認為都遵循“誰強誰先”的原則。

三、反思與啟示

筆者將所做的“SO2、02與Na2S溶液反應”實驗視頻發(fā)到QO群上，引起了強烈的反響，得到了大市教研員以及老師們的一致稱贊。筆者深受鼓舞，同時也做了如下幾點思考。

1.切實進行教學研究

江蘇省自2008年新高考方案實施以來，每年選擇化學作為高考科目的考生占總考生的人數(shù)逐年減少，化學科目在高考中的地位和作用明顯降低，學校分配的化學課時數(shù)也受到擠壓，在這樣的背景下，怎樣才能高效地完成教學任務呢？教師需要擺脫惰性，應對教學內(nèi)容進行深入地研究，對教學中的一些“習慣說法”不能怕麻煩，而應通過理淪推演或實驗驗證其科學性、真實性。例如，在離子共存的判斷中，一直有這樣的說法：NH4+在堿性介質中不能大量存在;Ca2+和HCO3-能大量共存。但通過理論計算和實驗驗證后，事實并非如此。對于這些不符合事實的“習慣說法”，應大膽舍棄。只有擺脫惰性，對教學內(nèi)容進行實踐研究，我們才能知道課堂上應該講什么，不能講什么;才能把寶貴的課堂時間運用到激發(fā)學生的興趣上，讓更多的學生喜愛并選擇化學;才能真正地提高教學效率，減輕學生的學業(yè)負擔。

2.利用異?，F(xiàn)象設計教學

化學實驗不僅能為學生提供感性認識，還是培養(yǎng)學生科學態(tài)度和探究精神的有效途徑，因而教師要盡可能地指導學生多做實驗。但在具體的操作過程中，由于受藥品的純度、濃度、反應條件、操作的正確性等諸多因素的影響，有些反應還伴隨著副反應的發(fā)生，常常會出現(xiàn)學生難以理解的異?，F(xiàn)象[3]。如：CO2通入澄清的石灰水，石灰水不變渾濁。教師應積極引導學生分析形成異常的原因（①可能由于制備的CO2中混有部分HCl;②飽和澄清石灰水已經(jīng)部分與空氣中的CO2反應，使溶液的濃度有所降低。）[4]，消除他們誤以為實驗“失敗”的失落感，使他們體驗到化學實驗的神奇魅力，從而激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生嚴謹求實的探究精神和創(chuàng)新意識。

3.確保命題科學合理

教師命題時如果僅憑主觀臆想，想當然地朝著自己設定的考查方向進行編制，往往容易陷入過于理論化、不切實際的誤區(qū)。如2018年江蘇省初中教師基本功大賽化學試卷（專業(yè)知識測試）中有這樣一道題：下列為某地初三模擬試題，請指出存在的問題。

圖5表示向一定量氯化鈣和稀鹽酸的混合溶液中滴加碳酸鈉溶液，橫坐標表示加入的碳酸鈉溶液的質量，縱坐標表示實驗中得到的沉淀或氣體的質量;圖6表示一定體積的氣體X和不同體積的氧氣反應（若反應生成水，水為液態(tài)），橫坐標表示通人的氧氣體積，縱坐標表示反應后氣體的總體積（反應前、后的溫度與壓強相同，同溫同壓下，相同體積的任何氣體含有相同的分子數(shù)）。

圖5過于理論化了，其中涉及C032-與H+、Ca2+的競爭反應，且溶液巾CO2不可能全部逸出，產(chǎn)生的HCO3-與Ca2+也能生成沉淀。

圖6命題者認為應該是CH4，完全沒有考慮CH4與02混合，不同比例的產(chǎn)物有C、CO、CO2等復雜情況，所以，幾乎找不到對應的氣體X能夠表現(xiàn)出這種圖像。

我們中學化學教師常年與中學教材、教輔資料打交道，加之與生產(chǎn)生活脫節(jié)，易出現(xiàn)主觀臆斷現(xiàn)象，導致教學、命題過程中出現(xiàn)科學性錯誤。我們只有多學習、多研究、多實踐，教學、命題時依據(jù)客觀實驗事實或者在實驗事實基礎上進行合理地簡化，才能確保教學、命題的科學合理性。

參考文獻

[1]武漢大學，吉林大學等校編.高等學校教材無機化學上冊[M].北京：高等教育出版社，1994：513

[2]吳晗清，李丹，趙冬青.速率”和“平衡”教學亟待澄清的誤區(qū)[J].化學教學，2017（3）：21-25

[3]徐作培.基于反應異?，F(xiàn)象命制實驗探究試題初探[J].化學教學，2017（ 11）：77-79

[4]吳星，呂琳，張?zhí)烊?中學化學疑難辨析[M].江蘇：江蘇教育出版社，2012：192