二則“經驗”教學案例舉隅

黃金泉+沈文潔

摘要：列舉三個因“經驗”而想當然地進行教學的案例，剖析難于察覺的錯因，以免在教學中造成科學性錯誤，誤導學生。

關鍵詞：經驗教學；氟氟鍵鍵能；硫化鈉；離子濃度

文章編號：1008-0546（2017）02-0066-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.020

在教學實際過程中，有的老師會憑借自己的經驗或直覺，想當然地進行類比遷移或進行看似“合情合理”的解釋，結果不經意間造成了科學性錯誤，誤導了學生，給學生將來的學習帶來一定的負面影響。教學中這種因“經驗”而產生的錯誤，有時連自己本人都難于察覺，還照樣在學生面前津津樂道。為更好地開展教學，筆者就幾則常見的“經驗”教學案例進行舉隅，以期拋磚引玉，引起大家的關注，但愿這些教學案例能給同行們帶來一些啟示。

一、比較Na2S溶液中離子濃度大小

在一次校級間交流的教研活動中，一位青年教師開設了一節“離子濃度大小比較”的公開課，他先是以0.1mol/LNa2CO3溶液為例分析了該電解質溶液中電荷守恒關系、物料守恒關系以及各離子濃度大小關系。其中涉及離子濃度大小比較時，他要求學生先寫出CO32-分步水解的離子方程式：CO32-+H2OHCO3-+OH-（主， 弱）；HCO3-+H2OH2CO3+OH-（次，很弱）。然后引導學生分析并得出：因CO32-水解是微弱的且溶液呈堿性，所以溶液中各離子濃度由大到小的順序是：c（Na+）>c（CO32-）>c（OH-）>c（HCO3-）>c（H+）。為了鞏固所學知識，接著看似很有經驗地在黑板上寫出了以0.1 mol/L Na2S溶液進行變式練習，要求學生分別寫出該溶液中存在的電荷守恒關系式、物料守恒關系式以及各離子濃度大小關系。電荷守恒和物料守恒關系式的書寫沒有歧義，但各離子濃度大小學生借鑒同濃度的Na2CO3溶液，類比遷移得出了：c（Na+）>c（S2-）>c（OH-）>c（HS-）>c（H+）。這樣的結論，可能正是老師所期望的答案，因此，老師當堂給予了肯定并及時進行了表揚。

課后我和該執教老師進行了短暫的交流，我說你怎么知道S2-的水解程度就與CO32-基本相同？有沒有證實過？萬一不同，這樣借鑒推理不就出現錯誤了嗎？他回答我說“這還用證實？Na2CO3是強堿弱酸鹽，CO32-分步水解使Na2CO3溶液呈堿性；而Na2S也是強堿弱酸鹽，同屬Na2X型且S2-水解情況和CO32-一樣都是二級分步水解，應該可以判斷S2-的水解程度與CO32-基本一致，借鑒Na2CO3溶液類比遷移來得出Na2S溶液中各離子濃度的大小應該不會錯”。

是啊，好一個應該不會錯，這是在憑主觀“經驗”教學。對Na2S溶液而言，這樣的結論和所謂的解釋至今仍廣泛流行于大多數老師的平常教學之中。我曾不止一次聽到老師們這樣“鏗鏘有力”的說辭，甚至個別具有影響力的課外輔導書上也是以0.1mol/L Na2S溶液作為典型例題，來分析比較溶液中各離子濃度大小并得出上述結論的。問題是Na2S溶液中除了c（Na+）最大和c（H+）最小可以確定以外，其他各離子濃度大小關系真的如上所述是c（S2-）>c（OH-）>c（HS-）嗎？S2-的水解程度真的與CO32-基本相同，都是很微弱的嗎？

筆者注意到2014年全國統一考試（安徽卷）理科綜合化學卷中有這樣一道選擇題，原高考試題部分摘錄如下：

室溫下，下列溶液中粒子濃度關系正確的是 （ ）

A.Na2S溶液：c（Na+）>c（HS-）>c（OH-）>c（H2S）。

該選項學生很容易判別出是錯誤的。但筆者關注到該選項中并沒有同時出現c（S2-），筆者當時就納悶，命題者為什么不把c（S2-）也一同拿出來讓學生進行判別？考慮到近幾年來江蘇高考化學試題中幾乎不涉及Na2S溶液中各離子濃度大小的比較問題，為什么不涉及？是不愿涉及還是在刻意想避免什么？

帶著種種疑慮，筆者查閱了相關文獻[1]，該文獻以例題的形式通過定量計算解答出了0.1mol/L Na2S溶液中c（HS-）、c（S2-）、c（OH-）和S2-的水解度（具體解答過程略）。經計算得出：c（S2-）=0.041 mol/L，c（OH-）=c（HS-）=5.9×10-2mol/L，水解度=59%。說明S2-的一級水解程度很大，居然達到了59%，水解度超過了一半。根據計算結果可以得到：c（S2-）< c（OH-），c（S2-）<

c（HS-）。即0.1mol/LNa2S溶液中各離子濃度由大到小的正確順序為：c（Na+）>c（OH-）>c（HS-）>c（S2-）>c（H+），與借鑒同濃度的Na2CO3溶液類比遷移得到的c（Na+）>c（S2-）>c（OH-）>c（HS-）>c（H+）截然不同。

顯然，這一結果沖破了老師們頭腦中固有的“經驗”——想當然地認為S2-的水解程度與CO32-一樣“微弱”，但計算數據表明S2-與CO32-的水解程度完全不同，前者的水解程度遠大于后者且水解率超過了50%，這也正好印證了Na2S溶液在配制時為什么要加入適量的NaOH，而配制Na2CO3溶液就無須加入這一實驗事實。因此，不可借鑒Na2CO3的水解情況來類比推理Na2S溶液中各離子濃度的大小。

二、F2分子中F-F鍵鍵能的特殊性

在新授蘇教版《物質結構與性質》第三單元中的“共價鍵的鍵能”時，為幫助學生更好地理解“原子軌道重疊的程度越大，共價鍵的鍵能越大，兩原子核間的平均間距—鍵長越短”，在一次市級教研活動中筆者親眼看到執教老師是以 “比較F2、Cl2、Br2、I2這四種鹵素單質分子的鍵能大小” 為例進行解釋的：

因原子半徑：F﹤Cl﹤Br﹤I，則鍵長：F-F﹤Cl-Cl﹤Br-Br﹤I-I，所以鍵能由大到小的次序：F-F﹥Cl-Cl﹥Br-Br﹥I-I。

這樣推理看似“合情合理”，學生也容易接受，不會產生異議，因為鹵素單質結構相似，鍵長越短，鍵能越大。課后集中點評時，大多數老師也沒有看出這里面的端倪。果真如此嗎？

筆者注意到課本[2]P49表3-5部分共價鍵的鍵長和鍵能上只給出了Cl-Cl鍵、 Br-Br鍵、I-I鍵的鍵能數據，并未給出F-F鍵的鍵能數據。按照課本上給出的Cl-Cl鍵、Br-Br鍵、I-I鍵的鍵能數據進行比較，它們的大小符合上述規律，即鍵能：Cl-Cl﹥Br-Br﹥I-I。但執教老師僅憑“經驗”、不加思考地把F2也一同拿出來進行比較，結果真的如上所述嗎？記得當初筆者在備這節教材時，已注意到教材中并沒有給出F-F鍵的鍵能數據。當時筆者尋思，都是鹵素單質，為何唯獨不給出F-F鍵的鍵能數據？莫非F-F鍵的鍵能有其特殊的地方？

帶著疑問筆者查閱了一些文獻，發現F-F鍵的鍵能（158kJ·mol-1）出乎意料地小到幾乎和I-I鍵的鍵能（151 kJ·mol-1）相仿。為進一步探討這里面的緣由，筆者繼續查閱了文獻資料[3]，得到的解釋是“當兩個氟原子形成F2分子時，兩個F原子2p軌道上的成單電子通過共用電子對形成共價σ鍵。由于F原子特別小的原子半徑和較大的電子云密度，使F原子之間存在較大的電子云之間的排斥作用，以至于F原子間電子云的重疊程度較小，因而F-F鍵的鍵能較小”。

可見，比較鹵素單質鍵能大小時，僅憑主觀經驗將F2一同拿出參與比較的話，勢必造成科學性錯誤，誤導學生。筆者以為，課本上之所以隱去F-F鍵的鍵能數據，正是考慮到了它的特殊性，其目的是為了更有利于開展教學，以避免產生一些不必要的歧義，尤其是在中學階段。

參考文獻

[1] 華彤文等.普通化學原理（第4版）[M].北京：北京大學出版社，2013：166

[2] 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書：物質結構與性質[M]. 南京：江蘇教育出版社，2014：49

[3] 吳星.中學化學疑難辨析[M].南京：江蘇教育出版社，2012