由一道2013年江蘇學業水平測試卷考題引發的爭論

步月華

摘要：2013年江蘇學業水平測試試卷的第26題引發了化學組教師的熱烈討論，一部分教師認為參考答案有錯，應該是Fe2+催化了Fe與酸的反應，一部分教師認為參考答案值得信賴，應該是Fe2+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，各有各的道理，作者分析了各位教師的意見，提出了個人觀點。

關鍵詞：Fe2+/Fe3+；反應速率；催化劑；pH值；

文章編號：1008-0546（2014）03-0070-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

轉眼間2014年的學業水平測試即將來臨，在教師和學生拼命奮戰復習的緊張時刻，一道2013年學業水平測試卷上的題目難住了學生，也難住了老師，看著答案我竟然不知道該怎樣向我的學生解釋，似乎怎樣解釋都不能讓學生信服，課后仍然有幾個成績很好的學生跑來與我討論，于是我只能向辦公室其他同仁求救，結果引發了辦公室一場大討論。

大家對本題的第（3）問提出了不同意見，主要是對圖的分析產生了分歧。對參考答案持反對意見的教師認為：AB段pH下降是由于SO2、O2和H2O反應生成了H2SO4。BC段pH上升是由于Fe與體系中H+反應，消耗了H+，使得體系中H+的濃度下降，CD段pH突增是由于Fe和H+的反應速率突增，導致體系中H+的濃度銳減，所以pH才會突增，Fe和H+的反應速率為什么會突增，在這種情況下只能考慮是產物Fe2+對Fe和H+的反應起催化作用，不可能是參考答案中所說的Fe2+對H2SO3被O2氧化成H2SO4的反應起了催化作用，若真是這樣，體系中H2SO4濃度應該增大，pH值應該下降，怎么會出現CD段pH值上升呢，除非題目中的圖是錯的。這樣的分析聽起來很有道理，大部分學生也是這樣分析的，所以他們對該題提供的參考答案產生了懷疑。

對參考答案持肯定意見的教師認為：AB段pH下降是由于SO2和H2O反應生成了H2SO3，不可能是生成H2SO4，因為H2SO3被O2氧化成H2SO4不是短時間可以完成的，而圖中AB段pH變化是在較短時間內完成的。BC段pH上升的原因大家的意見是一致的。CD段pH突增是因為體系中的H2SO4濃度突然增大，導致Fe和H+的反應速率突然增大，使得體系中的H+濃度突減，所以pH才會突增，體系中的H2SO4濃度為什么突然增大呢？在這種情況下只能考慮是產物Fe2+對H2SO3被O2氧化成H2SO4的反應起了催化作用。CD段pH值是上升而非下降，只能說明H+的消耗速率大于H+的生成速率。

這樣的分析，學生能信服嗎？有科學依據嗎？帶著這些疑問，筆者查閱了大量文獻，首先找到關于Fe2+、Fe3+對H2SO3氧化成H2SO4的反應起催化作用的文獻，謝載衡的《不用添加劑燃煤鍋爐濕法除塵脫硫脫硝》一文指出，可以在酸性循環洗滌水的條件下，利用水的酸性把煙塵中的氧化鐵溶解于水中生成Fe3+，將它作為氧化催化劑，把二氧化硫溶于水后生成的亞硫酸氧化成硫酸。

為了確認題目中圖像的真實性，筆者繼續查找文獻，終于找到了該題的文獻依據，張玉、周集體等人的論文《鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究》就是該題的文獻依據。

根據論文數據可知，該題的pH～t圖是有實驗數據依據的。可是為什么在學生和老師中會引起這么強烈的爭論，為什么絕大多數老師和學生對答案不能理解，難道我們參加學業水平測的學生做題還需要查閱碩士生、博士生的論文嗎？當然不需要，我們中學生做題，只需要運用中學教材所教知識以及題目所給信息解答就行，顯然該題的第（3）問，大家運用中學教材所教知識以及題目所給信息很難解答出來。

筆者認真閱讀了張玉、周集體等人的文章《鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究》，SO2溶于水后，發生變化：[SO2+H2O[?]H2SO3[?]H++HSO3-][[?]][H++SO32-]，H2SO3的電離以第一步電離為主，只有不斷消耗H+、HSO3-才能促進SO2的吸收，加入Fe既可以消耗H+，產生的Fe3+又可以催化氧化H2SO3，從而達到煙氣脫硫目的。該題圖中AB段pH下降主要是SO2和H2O反應生成了H2SO3。SO2溶于水產生H+，而Fe消耗H+，圖中BC段，CD段pH都上升說明消耗H+的速率大于產生H+的速率。BC段pH緩慢上升是因為體系中產生H+的速率與消耗H+的速率都很慢（Fe2+只有被氧化成Fe3+且達一定濃度時才有催化作用）。CD段pH突增，是因為Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，導致體系中H+濃度增大，從而增大了Fe與H+的反應速率，即產生H+的速率與消耗H+的速率都加快了，哪個加快得更多？從圖中CD段pH是突增，而非突減可知應該是Fe與H+的反應速率增大得更多，H+被大量消耗，pH上升。由CD段之后pH值趨于穩定可知，此時SO2溶于水產生的H+與Fe消耗的H+基本相當，由此我們就可以計算該流程的脫硫率了。

題目思路清楚了，那么如何設問或表達更合適呢？該題理解時用到了平衡移動原理，這對于學業水平測試班學生是超綱的，所以題目應該用信息的形式告訴學生平衡移動的思想。如果題目直接告訴學生Fe3+對H2SO3氧化成H2SO4的反應有催化作用，而將這一問改變成“既然Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，而圖中CD段pH為什么是突增，而不是突減呢？”這樣設問會不會更合適一些呢？以上僅是個人的一些淺薄看法。

參考文獻

[1] 2013年江蘇省學業水平測試化學試卷

[2] 王祖浩. 普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理[M]. 南京：江蘇教育出版社，2013

[3] 謝載衡. 不用添加劑燃煤鍋爐濕法除塵脫硫脫硝[J]. 中國環保產業，1995，（10）：22-23

[4] 姜陽. 煤漿法煙氣脫硫添加劑的研究[D]. 青島大學碩士論文，2009

[5] 張玉，周集體等. 鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究[J]. 環境科學與技術，2003，（5）：11-12，292endprint

摘要：2013年江蘇學業水平測試試卷的第26題引發了化學組教師的熱烈討論，一部分教師認為參考答案有錯，應該是Fe2+催化了Fe與酸的反應，一部分教師認為參考答案值得信賴，應該是Fe2+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，各有各的道理，作者分析了各位教師的意見，提出了個人觀點。

關鍵詞：Fe2+/Fe3+；反應速率；催化劑；pH值；

文章編號：1008-0546（2014）03-0070-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

轉眼間2014年的學業水平測試即將來臨，在教師和學生拼命奮戰復習的緊張時刻，一道2013年學業水平測試卷上的題目難住了學生，也難住了老師，看著答案我竟然不知道該怎樣向我的學生解釋，似乎怎樣解釋都不能讓學生信服，課后仍然有幾個成績很好的學生跑來與我討論，于是我只能向辦公室其他同仁求救，結果引發了辦公室一場大討論。

大家對本題的第（3）問提出了不同意見，主要是對圖的分析產生了分歧。對參考答案持反對意見的教師認為：AB段pH下降是由于SO2、O2和H2O反應生成了H2SO4。BC段pH上升是由于Fe與體系中H+反應，消耗了H+，使得體系中H+的濃度下降，CD段pH突增是由于Fe和H+的反應速率突增，導致體系中H+的濃度銳減，所以pH才會突增，Fe和H+的反應速率為什么會突增，在這種情況下只能考慮是產物Fe2+對Fe和H+的反應起催化作用，不可能是參考答案中所說的Fe2+對H2SO3被O2氧化成H2SO4的反應起了催化作用，若真是這樣，體系中H2SO4濃度應該增大，pH值應該下降，怎么會出現CD段pH值上升呢，除非題目中的圖是錯的。這樣的分析聽起來很有道理，大部分學生也是這樣分析的，所以他們對該題提供的參考答案產生了懷疑。

對參考答案持肯定意見的教師認為：AB段pH下降是由于SO2和H2O反應生成了H2SO3，不可能是生成H2SO4，因為H2SO3被O2氧化成H2SO4不是短時間可以完成的，而圖中AB段pH變化是在較短時間內完成的。BC段pH上升的原因大家的意見是一致的。CD段pH突增是因為體系中的H2SO4濃度突然增大，導致Fe和H+的反應速率突然增大，使得體系中的H+濃度突減，所以pH才會突增，體系中的H2SO4濃度為什么突然增大呢？在這種情況下只能考慮是產物Fe2+對H2SO3被O2氧化成H2SO4的反應起了催化作用。CD段pH值是上升而非下降，只能說明H+的消耗速率大于H+的生成速率。

這樣的分析，學生能信服嗎？有科學依據嗎？帶著這些疑問，筆者查閱了大量文獻，首先找到關于Fe2+、Fe3+對H2SO3氧化成H2SO4的反應起催化作用的文獻，謝載衡的《不用添加劑燃煤鍋爐濕法除塵脫硫脫硝》一文指出，可以在酸性循環洗滌水的條件下，利用水的酸性把煙塵中的氧化鐵溶解于水中生成Fe3+，將它作為氧化催化劑，把二氧化硫溶于水后生成的亞硫酸氧化成硫酸。

為了確認題目中圖像的真實性，筆者繼續查找文獻，終于找到了該題的文獻依據，張玉、周集體等人的論文《鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究》就是該題的文獻依據。

根據論文數據可知，該題的pH～t圖是有實驗數據依據的。可是為什么在學生和老師中會引起這么強烈的爭論，為什么絕大多數老師和學生對答案不能理解，難道我們參加學業水平測的學生做題還需要查閱碩士生、博士生的論文嗎？當然不需要，我們中學生做題，只需要運用中學教材所教知識以及題目所給信息解答就行，顯然該題的第（3）問，大家運用中學教材所教知識以及題目所給信息很難解答出來。

筆者認真閱讀了張玉、周集體等人的文章《鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究》，SO2溶于水后，發生變化：[SO2+H2O[?]H2SO3[?]H++HSO3-][[?]][H++SO32-]，H2SO3的電離以第一步電離為主，只有不斷消耗H+、HSO3-才能促進SO2的吸收，加入Fe既可以消耗H+，產生的Fe3+又可以催化氧化H2SO3，從而達到煙氣脫硫目的。該題圖中AB段pH下降主要是SO2和H2O反應生成了H2SO3。SO2溶于水產生H+，而Fe消耗H+，圖中BC段，CD段pH都上升說明消耗H+的速率大于產生H+的速率。BC段pH緩慢上升是因為體系中產生H+的速率與消耗H+的速率都很慢（Fe2+只有被氧化成Fe3+且達一定濃度時才有催化作用）。CD段pH突增，是因為Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，導致體系中H+濃度增大，從而增大了Fe與H+的反應速率，即產生H+的速率與消耗H+的速率都加快了，哪個加快得更多？從圖中CD段pH是突增，而非突減可知應該是Fe與H+的反應速率增大得更多，H+被大量消耗，pH上升。由CD段之后pH值趨于穩定可知，此時SO2溶于水產生的H+與Fe消耗的H+基本相當，由此我們就可以計算該流程的脫硫率了。

題目思路清楚了，那么如何設問或表達更合適呢？該題理解時用到了平衡移動原理，這對于學業水平測試班學生是超綱的，所以題目應該用信息的形式告訴學生平衡移動的思想。如果題目直接告訴學生Fe3+對H2SO3氧化成H2SO4的反應有催化作用，而將這一問改變成“既然Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，而圖中CD段pH為什么是突增，而不是突減呢？”這樣設問會不會更合適一些呢？以上僅是個人的一些淺薄看法。

參考文獻

[1] 2013年江蘇省學業水平測試化學試卷

[2] 王祖浩. 普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理[M]. 南京：江蘇教育出版社，2013

[3] 謝載衡. 不用添加劑燃煤鍋爐濕法除塵脫硫脫硝[J]. 中國環保產業，1995，（10）：22-23

[4] 姜陽. 煤漿法煙氣脫硫添加劑的研究[D]. 青島大學碩士論文，2009

[5] 張玉，周集體等. 鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究[J]. 環境科學與技術，2003，（5）：11-12，292endprint

摘要：2013年江蘇學業水平測試試卷的第26題引發了化學組教師的熱烈討論，一部分教師認為參考答案有錯，應該是Fe2+催化了Fe與酸的反應，一部分教師認為參考答案值得信賴，應該是Fe2+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，各有各的道理，作者分析了各位教師的意見，提出了個人觀點。

關鍵詞：Fe2+/Fe3+；反應速率；催化劑；pH值；

文章編號：1008-0546（2014）03-0070-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

轉眼間2014年的學業水平測試即將來臨，在教師和學生拼命奮戰復習的緊張時刻，一道2013年學業水平測試卷上的題目難住了學生，也難住了老師，看著答案我竟然不知道該怎樣向我的學生解釋，似乎怎樣解釋都不能讓學生信服，課后仍然有幾個成績很好的學生跑來與我討論，于是我只能向辦公室其他同仁求救，結果引發了辦公室一場大討論。

大家對本題的第（3）問提出了不同意見，主要是對圖的分析產生了分歧。對參考答案持反對意見的教師認為：AB段pH下降是由于SO2、O2和H2O反應生成了H2SO4。BC段pH上升是由于Fe與體系中H+反應，消耗了H+，使得體系中H+的濃度下降，CD段pH突增是由于Fe和H+的反應速率突增，導致體系中H+的濃度銳減，所以pH才會突增，Fe和H+的反應速率為什么會突增，在這種情況下只能考慮是產物Fe2+對Fe和H+的反應起催化作用，不可能是參考答案中所說的Fe2+對H2SO3被O2氧化成H2SO4的反應起了催化作用，若真是這樣，體系中H2SO4濃度應該增大，pH值應該下降，怎么會出現CD段pH值上升呢，除非題目中的圖是錯的。這樣的分析聽起來很有道理，大部分學生也是這樣分析的，所以他們對該題提供的參考答案產生了懷疑。

對參考答案持肯定意見的教師認為：AB段pH下降是由于SO2和H2O反應生成了H2SO3，不可能是生成H2SO4，因為H2SO3被O2氧化成H2SO4不是短時間可以完成的，而圖中AB段pH變化是在較短時間內完成的。BC段pH上升的原因大家的意見是一致的。CD段pH突增是因為體系中的H2SO4濃度突然增大，導致Fe和H+的反應速率突然增大，使得體系中的H+濃度突減，所以pH才會突增，體系中的H2SO4濃度為什么突然增大呢？在這種情況下只能考慮是產物Fe2+對H2SO3被O2氧化成H2SO4的反應起了催化作用。CD段pH值是上升而非下降，只能說明H+的消耗速率大于H+的生成速率。

這樣的分析，學生能信服嗎？有科學依據嗎？帶著這些疑問，筆者查閱了大量文獻，首先找到關于Fe2+、Fe3+對H2SO3氧化成H2SO4的反應起催化作用的文獻，謝載衡的《不用添加劑燃煤鍋爐濕法除塵脫硫脫硝》一文指出，可以在酸性循環洗滌水的條件下，利用水的酸性把煙塵中的氧化鐵溶解于水中生成Fe3+，將它作為氧化催化劑，把二氧化硫溶于水后生成的亞硫酸氧化成硫酸。

為了確認題目中圖像的真實性，筆者繼續查找文獻，終于找到了該題的文獻依據，張玉、周集體等人的論文《鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究》就是該題的文獻依據。

根據論文數據可知，該題的pH～t圖是有實驗數據依據的。可是為什么在學生和老師中會引起這么強烈的爭論，為什么絕大多數老師和學生對答案不能理解，難道我們參加學業水平測的學生做題還需要查閱碩士生、博士生的論文嗎？當然不需要，我們中學生做題，只需要運用中學教材所教知識以及題目所給信息解答就行，顯然該題的第（3）問，大家運用中學教材所教知識以及題目所給信息很難解答出來。

筆者認真閱讀了張玉、周集體等人的文章《鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究》，SO2溶于水后，發生變化：[SO2+H2O[?]H2SO3[?]H++HSO3-][[?]][H++SO32-]，H2SO3的電離以第一步電離為主，只有不斷消耗H+、HSO3-才能促進SO2的吸收，加入Fe既可以消耗H+，產生的Fe3+又可以催化氧化H2SO3，從而達到煙氣脫硫目的。該題圖中AB段pH下降主要是SO2和H2O反應生成了H2SO3。SO2溶于水產生H+，而Fe消耗H+，圖中BC段，CD段pH都上升說明消耗H+的速率大于產生H+的速率。BC段pH緩慢上升是因為體系中產生H+的速率與消耗H+的速率都很慢（Fe2+只有被氧化成Fe3+且達一定濃度時才有催化作用）。CD段pH突增，是因為Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，導致體系中H+濃度增大，從而增大了Fe與H+的反應速率，即產生H+的速率與消耗H+的速率都加快了，哪個加快得更多？從圖中CD段pH是突增，而非突減可知應該是Fe與H+的反應速率增大得更多，H+被大量消耗，pH上升。由CD段之后pH值趨于穩定可知，此時SO2溶于水產生的H+與Fe消耗的H+基本相當，由此我們就可以計算該流程的脫硫率了。

題目思路清楚了，那么如何設問或表達更合適呢？該題理解時用到了平衡移動原理，這對于學業水平測試班學生是超綱的，所以題目應該用信息的形式告訴學生平衡移動的思想。如果題目直接告訴學生Fe3+對H2SO3氧化成H2SO4的反應有催化作用，而將這一問改變成“既然Fe3+催化了H2SO3氧化成H2SO4的反應，而圖中CD段pH為什么是突增，而不是突減呢？”這樣設問會不會更合適一些呢？以上僅是個人的一些淺薄看法。

參考文獻

[1] 2013年江蘇省學業水平測試化學試卷

[2] 王祖浩. 普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理[M]. 南京：江蘇教育出版社，2013

[3] 謝載衡. 不用添加劑燃煤鍋爐濕法除塵脫硫脫硝[J]. 中國環保產業，1995，（10）：22-23

[4] 姜陽. 煤漿法煙氣脫硫添加劑的研究[D]. 青島大學碩士論文，2009

[5] 張玉，周集體等. 鐵離子液相催化氧化煙氣脫硫研究[J]. 環境科學與技術，2003，（5）：11-12，292endprint