幾道經典試題背后不為人知的秘密

錢勝　馮紅霞

摘要：通過對幾道常見試題的分析，發掘出其中并不為廣大同行所熟知的真相，以矯正大家對某些問題的固有認識，同時也展示出學科問題的多元化和復雜性。由此說明，化學問題的特殊性比普遍性更加普遍。并啟示我們，應從多重視角去審視學科問題，不能只見樹木，不見森林。

關鍵詞：經典試題;原理;復雜性

文章編號：1008-0546（ 2019） 08-0056-02

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.08.018

所有同行都不免要和各種各樣的試題打交道，有的試題在市面上存續多年，被廣大同行接納，并奉為經典。但隨著時間的推移，某些學科概念發生了變化。或由于我們對某些學科問題的認識不夠全面，使我們并不了解一些真相。化學是一門嚴謹的自然科學，故而化學試題的內容首先應符合科學規律，具有科學性、真實性，特別是與反應原理有關的試題，應當建立在堅實理論和真實實驗的基礎上，不能單憑感性想象，主觀臆造。缺乏時代性和科學性的題目就如同無本之木，形如枯槁，失去了生命。由于慣性教學思維的影響，我們對一些問題的認識還停留在較為膚淺的層面，不夠深刻，下面舉幾個實例與同行共同研討。

例1：下列關于催化劑的敘述中，正確的是（

）

A.催化劑都能加快其他物質的化學反應速率

B.催化劑本身的質量和化學性質在反應前后不變

C.不使用二氧化錳做催化劑，氯酸鉀受熱不會分解

D.二氧化錳可作任何反應的催化劑

只要有一點基礎的學生都會很容易選擇選項B，同行對于這個“正確答案”也幾乎從來沒有質疑過。我們先分析選項A，按現行教材對催化劑的定義：催化劑能改變化學反應速率，其中的“改變”既有“加快”也有“減慢”之意，即通常認為A選項的說法錯誤。然而，2014年國際純粹與應用化學聯合會（簡稱“IUPAC”）已經明確指出[1]：催化劑這個術語不再用于指減慢化學反應速率的物質，具有減慢反應速率作用的物質被稱為“抑制劑（Inhibitor）”。由此，IUPAC已將“催化劑（ Catalyst）”定義為：催化劑是增加化學反應速率但不改變總反應的標準吉布斯自由能的物質。按此定義，A選項的說法卻是正確的。意味著我們當前正教授著一個已經“過時”的概念。

選項B幾乎成了金科玉律，同行們都堅信不移。但我們從大學的《物理化學》[2]教材中翻閱到下面一段文字，這讓我們對催化劑有了更多新的認識。

催化劑的活性與使用時間很有關系，通常可以分為三個時間：（1）成熟期。許多催化劑要使用一段時間后活性才逐漸增加到最大，此時催化劑達到“成熟”，所以這段時間稱為成熟期。（2）活性不變期。通常催化劑活性達到最大值后，會稍微下降，此后催化活性基本保持不變，維持一段時間，然后再下降。這一時期為活性不變期，其長短隨催化劑及使用條件而異，可以是數周或數年，時間越長對生產越有利。（3）衰老期。隨著使用時間的增長，催化活性下降，以致不能使用，必須用再生的方法使催化劑重新活化，或換用新催化劑。

這段文字并沒有指定是哪一種催化劑，可見具有普遍的正確性。它告訴我們：催化劑的催化性能并不是一成不變的，而是隨著時間的推移，既有“高潮”也有“低谷”。所以，我們平時教學中認為“催化劑的化學性質在反應前后不變”的結論是不完全科學的。但在日常教學中我們也不可能把“真正的”催化劑概念的內涵庖丁解牛般地和盤托出，這樣學生將無法接受，也超越了課標及教材的要求。但作為要有一桶水的老師，如果知曉了上述內容，就可以更全面和深刻地看待有關催化劑的一些問題。綜上所述，從時代的發展帶來的概念變化及概念本身的科學性的角度來講，選項A才是正確答案。

此外，在講授合金的概念時，相信同行們都遇到過以下試題：

例2：常見的5角硬幣的外觀呈金黃色，它是銅和鋅的合金。市面上有人用它制成假金元寶行騙，小明同學用一種試劑揭穿了他。小明一定不會用到的試劑是（ ）

A.硫酸銅溶液

B.硝酸銀溶液

C.鹽酸

D.氯化鈉溶液

例3：用109黃銅（銅鋅合金）與足量稀硫酸反應，生成O.lg氫氣，試求黃銅中銅單質質量分數。

用黃銅作為命題素材的類似例子不勝枚舉。就上述試題的科學性，筆者曾詢問過多位長期任教初三的同行，他們的回答都一樣：沒有科學性問題。理由是：第一，合金是混合物;其二，混合物中各種成份保持各自的化學性質。所以，銅鋅合金中的鋅自然會與強酸、某些鹽溶液反應。

關于合金，是一個看似熟悉卻又讓人陌生的概念。筆者從現行人教版初中教材及大學《無機化學》[3]教材中都找到了合金的概念：由不同種金屬與金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的，具有金屬特性的物質。而對這一概念的曲解，導致部分同行犯了“想當然”的錯誤。他們認為合金就是混合物，但筆者在相關文獻中查閱到[3]，合金一般有三種基本構型：金屬固溶體，金屬化合物，低共熔混合物。在金屬化合物的具體內容中談到：兩種電負性和原子半徑差別較大的金屬元素混合時，形成的是金屬化合物（又稱金屬互化物）合金，而當價電子數與原子數目之比達到3：2時，就形成了體心立方品格，如CuZn。

說明合金的化學性質不是各組分化學性質的簡單加合，如果是這樣，在鋼鐵中加入鉻、鎳等金屬也無法得到能抗腐蝕的不銹鋼，因為不銹鋼中所含的鐵還是“鐵”，同樣會生銹，而為什么不銹鋼難以生銹？正是因為合金的內部結構發生了變化，導致其一系列理化性質也隨之發生變化。

為了探究黃銅能否與強酸及某些鹽溶液反應，我們做了如下實驗：取兩塊相同大小的黃銅片于試管中，分別加入一定量的稀鹽酸和稀硫酸，靜置很長一段時間，沒有觀察到黃銅片表面產生任何氣泡。筆者把強酸換成硫酸銅溶液，按上述操作進行實驗，也無法觀察到任何現象。以上事實充分說明：對于黃銅的認識，我們不能認為只是銅和鋅的簡單熔合，而是在熔合過程中發生了復雜的結構變化，并導致性質變化。不過，當筆者把黃銅與硝酸銀溶液混合時卻發生了明顯的反應，其現象與直接用銅與硝酸銀溶液反應幾乎沒有區別。

但筆者仍要指出問題的復雜性。筆者從百度百科[4]中查閱到黃銅是一類合金的總稱，還可細分為：鉛黃銅、錫黃銅、鐵黃銅、鎳黃銅、錳黃銅等;從《化學化工大辭典》[5]中查閱到，工業用簡單黃銅依含鋅量（不超過50%）的不同，分成α、α+β、β三種黃銅，其在空氣、淡水、海水中耐腐蝕。可見，黃銅種類繁多，結構復雜。筆者尚不確定，第一：在上述實驗中用的黃銅是哪一種黃銅，第二：是否各種黃銅都不能與強酸及某些鹽溶液反應。但仍可以肯定的是，黃銅的化學性質是相對穩定的。

當筆者把上述認識與同行交流時，他們自然會問：“既然這樣，我們應該怎樣教授催化劑的概念？是否可以編制有關黃銅與酸或鹽溶液反應的試題？”筆者認為：對于催化劑的概念，建議同行還是按照教材的方式講解，否則學生將不知所云;而對于黃銅等合金的知識的考核，建議多查閱一些專業書籍，并親自做相應的實驗，以確保試題的科學性，避免傳遞給學生錯誤的認識。

行文至此，筆者坦言我們無法窮盡在教學中遇到的類似案例，同時教學也具有階段性，有一些問題我們也只能簡化處理，但我們仍應當用懷疑的眼光、質疑的心態來審視看似簡單的化學問題。

參考文獻

[l]葉佩佩，占小紅.淺析有關催化作用的幾個認識誤區[J].化學教學，2017（4）：94-97

[2]韓德剛，高執棣，高盤良.物理化學[M].北京：化學工業出版社，2003：510

[3]古國榜.李樸主編，無機化學[M].北京：化學工業出版社，2007：306

[4] 百度百科.黃銅[EB/OL].https：∥baike.baidu.com/item/%E9%BB% 84 %E9%93%9C/ 16247537fr=aladdin#3

[5] 馮新德等主編，化學化工大辭典（上冊）[M].北京：化學工業出版社，2003：1006