化學習題設計中應注意的幾處常見錯誤

唐隆健

摘要：結合多年教學經驗，并通過查證相關書箱、文獻數據，指出了一直以來在高中化學教學中尤其是資料習題中廣泛流傳的一些科學性錯誤，指出了這些錯誤帶來的危害，并就產生該現象的深層原因作出了思考，還給出了相關建議。

關鍵詞：習題設計；常見錯誤；科學性；簡單化；實證

文章編號：1008-0546（2017）04-0063-01 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.021

自然科學的教學，首先是“求真”，即首先要保證知識本身的科學性。但當下由于種種原因，一些教輔資料和試題中仍廣泛流傳著某些不嚴謹、絕對化甚至有明顯科學性錯誤的結論，而教師在習題設計或講解時未必注意到這些題目或結論的不合理，這種現象嚴重阻礙了教學的有效性、違背了科學的嚴謹精神，尤其阻礙了學生的后續學習和長遠發展[1]。下面就此舉例說明，以期引起更多同行的關注與討論。

一、資料習題中常見過于絕對化和有科學性錯誤的問題舉例

1.關于電解時電極上物質的放電順序。

這個結論在很多師生心中是固定絕對的，一般資料對此都給出了相對固定的順序，并且僅限于陰陽離子（如陰極上Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+等），而不指明這個順序只是經驗的、相對的，實際放電順序與電極材料和超電勢、離子濃度、電流大小等因素有關[2]。如工業上曾用汞作陰極電解氯化鈉溶液獲得鈉汞齊（因H+在汞電極上放電時超電勢很大）進而與水反應制燒堿，又如電解氯化亞鐵溶液時，Fe2+可能不是在陰極放電還原而是在陽極氧化。所以，如果我們平時把電極放電順序過于絕對化，是不利于學生靈活解決實際問題和后續發展的。

2.升高溫度電離常數一定增大嗎？

很多老師和資料都給出了絕對答案，認為升高溫度一定促進電離（還從化學鍵斷裂要吸收能量的角度進行解釋），電離常數一定增大。其實不然，溫度對電離平衡的影響是比較復雜的，因為電解質在水中的電離過程既包含化學鍵的斷裂還包含離子的水合過程（后者是釋放能量的）。比如HF，它的電離過程是放熱的，所以升高溫度反而抑制了電離。再比如CH3COOH，文獻表明它的電離常數并不是隨溫度升高單調遞增的[3]。事實上，由于電離平衡的熱效應往往不大（大多數介于10kJ/mol和-10kJ/mol之間），所以對于大多數電解質，當溫度變化不大時，可以不考慮其對電離平衡的影響（H2O除外）。

3.難溶電解質的溶度積Ksp與其溶解度之間都可以相互換算嗎？

曾見過這樣的習題：已知CaSO4常溫時溶解度為0.21g，請換算出CaSO4的Ksp值。結果換算出的Ksp值比實際文獻值大一個數量級[4]。因為事實上，溶解的CaSO4并未完全電離，計算表明飽和CaSO4中真正電離的CaSO4不到其溶解總量的一半（另一大半溶解的部分仍以化合態CaSO4存在），因而其Ksp與溶解度之間不能簡單換算。事實上，只有BaSO4等少數（溶解部分全部電離且離子不明顯水解的）難溶電解質，才可以進行溶度積Ksp與溶解度之間的換算。

4. MnO2氧化性比Cl2強嗎？

不少資料以“二氧化錳氧化濃鹽酸制氯氣”的反應為例來說明。“同一反應中氧化劑的氧化性往往強于氧化產物”這一比較物質氧化性強弱的經驗規律，即認為二氧化錳氧化性強于氯氣。而事實上，查標準電極電勢知：Eθ（Cl2/Cl-）=1.36V，而Eθ（MnO2/Mn2+）=1.23V，即標準狀態時Cl2氧化性其實略強于MnO2，這也正是該反應要用濃鹽酸才能進行的原因[5]。上述提及的比較物質氧化性強弱的方法只是一種有局限的經驗方法，并非普遍適用，不能機械亂套，否則就是僵化了學生的認知，不利于其后續學習。

5.SO3是平面正三角形結構嗎？

事實上SO3的立體結構與其狀態有關[6]，氣態時SO3分子為平面正三角形結構，中心硫原子軌道采用sp2雜化，而固態時SO3結構有環狀和長鏈狀兩種，且都不再是平面型結構。而我們一些習題在考察SO3分子結構時并未指明其狀態，這是很不嚴謹的。

當然，常見教輔習題中還有其他一些流行性錯誤，如誤認為“HCO3-與Ca2+一定不會產生沉淀反應、MgCl2比NaCl熔點高、鋁與酸性相同的鹽酸和硫酸反應速率相同、足量鋅分別與等量的鹽酸和醋酸反應生成的氫氣一樣多、等濃度的碳酸氫鈉溶液堿性比醋酸鈉溶液強”等，這都是不查資料、不做實驗、不深入學習思考導致的謬誤。

二、原因分析與對策建議

造成上述問題的客觀原因與化學學科本身特點有關，即化學是一門關于原子分子世界的科學，其研究對象本身有一定的復雜性，所以它的不少結論目前還只停留在經驗或假設階段，未來還有待于進一步修正成熟；而主觀原因則是部分教師自身缺乏深入學習思考和獨立批判的意識，遇到問題不愿投入精力研究實證，所以才有那么多劣質教輔資料充斥著課堂坑害著學生。

針對這一問題，教師其實可以在很大程度上通過自身努力來避免。首先，我們對已有的任何理論都應持一種保留態度和發展的眼光，力求在教學中克服“簡單化、絕對化”的傾向；其次，我們一定要本著實事求是的態度教學，如在備課或習題命制中，相關問題一定要先查證資料或做實驗反復推敲，切忌想當然地主觀臆造，以確保教學中不出或少出科學性錯誤。

參考文獻

[1] 王云生.王云生的中學化學教學主張[M].北京：中國輕工業出版社，2014：41-45

[2] 傅獻彩，沈文霞，姚天揚，侯文華.物理化學（下冊）第5版[M].北京：高等教育出版社，2006：129-134

[3][4][5]嚴宣申.化學原理選講[M].北京：北京大學出版社，2012：81，110，124

[6] 嚴宣申，王長富.普通無機化學（第2版）[M].北京：北京大學出版社，2012：67-68