化学教学常见的问题例析(1) - 书生本色的日志- 网易博客

化学教学常见的问题例析(1)

2010-05-25 06:52:49 阅读7 评论0 字号:

在中学化学教学中,有一些常见的问题或错误,往往由于见多了,被忽视.有些已经流传很广,见怪不怪了。仔细分析、探讨这些问题,应该是一件有趣且有意义的事。例如,以下的两类问题,就值得讨论。

    (1)怎样对待教材在一些问题上的简化处理或模糊说法?

     教材中对许多问题的分析或是采取合理的简化、纯化的方法,或是在特定条件下通过个案分析强调某种因素。我们如果不注意,在理解和运用上就容易出现简单化、{jd1}化的毛病,还可能以点带面,以偏慨全,得出错误结论。例如,金属和硝酸的作用,教材虽然指出反应时“硝酸中的氮被还原为低价化合物”,但着重介绍的是铜和浓、稀硝酸的反应现象和反应方程式。一些教师往往从这两个实例,概括出“金属和浓硝酸作用放出二氧化氮气体,和稀硝酸作用放出一氧化氮气体”的结论。又如,教材在分析一些电解、电镀的电极反应和总反应时,往往都用“在这种条件下……”为提示语,指明所分析的变化是在一定条件下发生的。这种提示是不可忽视的。一些教辅、一些教师,整理出一些无视电解实际条件的电极反应规律(离子在电极上放电顺序),要学生记住并用于实际问题分析,难免要出错误。那些顺序、规律充其量只是常见离子在相同条件下的氧化(还原)难易顺序。

    再如,教材只简单介绍电化腐蚀常见的两种情况(析氢腐蚀、吸氧腐蚀)。有些老师理解{jd1}化,机械地认为钢铁在酸性介质中只发生析氢腐蚀,在中性或碱性介质中只发生吸氧腐蚀,且前者快于后者。

    实际上,钢铁的腐蚀,化学腐蚀、电化腐蚀、吸氧腐蚀、析氢腐蚀并非互相对立的,在很多情况下可以同时存在。那种腐蚀是主要的,要视条件而定。就电化腐蚀而言,析氢腐蚀还是吸氧腐蚀哪个是主要的,要看介质的酸碱性、氧气的浓度大小等因素。

在钢铁电化腐蚀中,铁做阳极,被氧化,而碳作为阴极,在阴极上发生的反应,不同条件下是不同的。最常见的有:

    ①在缺氧条件和酸性溶液中(在氢超电势较小的金属材料上),容易发生H+离子还原成氢气的反应(析氢腐蚀)
     2H++2e-→H2 (电极电势 0.0V)
    ②在中性或碱性溶液中氧气还原成OH-离子

     O2+2H2O+4e-→4OH-。(电极电势 0.401V)

     在酸性环境中,氧气还原成H2O的反应

     O2+4H++4e-→2H2O(电极电势1.229V)”

     以上两种反应都属于吸氧腐蚀。

    钢铁发生腐蚀的趋势、程度、速率与环境温度、与其接触的电解质成分、介质酸碱度、氧气浓度、钢铁中的杂质等因素有关。不考虑这些因素机械套用下列所谓“规律”是错误的:作为电解池的阳极材料〉作为原电池的负极>铁的吸氧腐蚀>原电池的正极(Fe)>电解池的阴极(Fe)

    再一个例子是更为常见的问题。有些教师依据教材中铜锌原电池工作原理示意图及其工作原理分析,“挖掘”归纳出原电池的构成条件(用导线连接活泼性不同的两个金属电极浸入电解质溶液,其中之一能溶解于电解质溶液,形成闭合回路)。这一总结只说明,如图那样的装置提供了这些条件,因而有原电池反应发生”。不能由此得出“只有具备这些条件才能构成原电池,才能发生原电池反应。”(在高中化学教学中怎样处理原电池反应发生的条件、原电池构成的条件,我在另一博文中已作分析,不在赘述。)

    (2)能否依据流行的一些xx,补充扩展教学内容?

     流行的一些练习、xx,有不少是科学性、思考性、启发性俱佳的好题,可以加深、扩展我们对化学概念、原理的理解和认识。但也有一些怪题、错题,如果不做分析研究,从题目中抽象、概括出一些“规律”“原理”,扩充一些新知识,就会被这些怪题、错题误导。

     下面举几个不妥的xx做分析。

     例1.合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。分析下表中的数据,不能形成合金的是

     

          A铜与铝    B铜与铁    C铁与钠      D钠与铝

     答案:C

     编写xx的人认为,C组中,钠的沸点比铁的熔点低,加热它们的混合物,还没等铁熔化,钠已经汽化了,因此无法熔合而成合金。其他三组都不存在这种情况,可以形成合金。这里应用的推断依据是:“如果一种金属的熔点高于另一种金属的沸点,则不能形成合金, 因为前者还没有熔化后者已经气化了。” 实际上这是没有理论和实验依据的论断,有些老师不假思索,在有关合金内容的教学中补充了这个错误规律。实际上想想汞合金、生铁的形成,就可以发现这是片面的说法。

     例2.镁带表面呈现灰黑色。用砂纸磨下镁带表面固体粉末,在空气中强热,有水气生成;另取粉末,加入稀酸,产生气体导入澄清石灰水中,产生混浊。将灰黑色的镁条在纯氧中点燃,燃烧产物中有黑色物质生成。问镁条表面的灰黑色物质的组成是什么?

     答案:碱式碳酸镁。

    xx编写者从铜在潮湿空气中锈蚀生成碱式碳酸铜,论断镁也会发生如此变化。对镁带表面呈现灰黑色的原因,存在争议。北大严宣申教授认为Mg的表面膜中含氧化镁和氮化镁(《化学实验的启示与科学思维训练》p43)。还有人认为是氧化膜,只不过因为,它的晶体结构和粉末状氧化镁不同,表面特别致密、颗粒度极小,能吸收可见光呈灰黑色。把对有争议的问题,用未经过实验和理论验证的结论做xx,让学生通过编造的实验来论证,是不应该的。流行的练习、xx中有不少这样的xx。如果不做分析研究,不辩正误,从这些xx引出错误的结论和知识,往教材中补充,教个给学生,就出问题了。

       例3. CO2、CO、NO2、NO以等体积混合,通过足量的过氧化钠,剩余气体的成分是什么?

       答案:NO2与CO

     高中教材中没有介绍CO、NO2、NO与过氧化钠的作用,编题人就认为是不能发生反应的。因此来编题作答。实际上从热力学角度分析,在常温常压下,NO2、NO、CO与过氧化钠反应依次生成NaNO3、NaNO2、Na2CO3的自由能都是负值,反应趋势比CO2还大, 有人也用实验证明这些反应能发生。如果在教学中,补充说CO、NO2、NO与过氧化钠不反应,那就会在无意间骗了自己骗了学生。

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