蘇教版（必修２）化學反應限度中兩個實驗的討論

摘要：化學反應限度是化學新教材引入的一個新的知識點，本文對蘇教版必修2中有關化學反應限度的兩個實驗的可行性展開了討論，并對如何進行反應限度的教學談了相關的教學體會。

關鍵詞：新課程；反應限度；電極電位；平衡常數

文章編號：1005－6629(2008)01－0075－03中圖分類號：G632.479 文獻標識碼：B

2006年9月，浙江省決定實施新課程改革，全省因此統一采用針對新課程編寫的教科書。其中化學課采用的為江蘇教育出版社出版的《普通高中課程標準實驗教科書—化學》教科書（以下簡稱“蘇教版”）。這套書除了帶給一線教師許多新的觀念之外，還出現了許多以前中學化學教科書中所沒有的新的知識點及新的課堂實驗，化學反應限度就是其中新出現的名詞之一。由于筆者今年恰好擔任高一化學的教學任務，所以我對如何教學教材中新的知識點進行了較為認真的、系統的思考，對每個新出現的化學實驗都進行了驗證，在這里我想與同行探討蘇教版中化學反應限度的兩個實驗及我對化學反應限度教學的一些體會。

1 有關反應限度的兩個實驗的探討

為說明化學反應限度是一個化學反應中普遍存在的現象，蘇教版設計了兩個實驗[1]。

實驗1：取5mL濃度為0.1mol/L的KI溶液，滴加濃度為0.1mol/L的FeCl3溶液5-6滴，用KSCN檢驗是否還存在Fe3+。

實驗2：足量的銅粉與2mL濃度為0.1mol/L的AgNO3反應，實驗完成后取上層清液于另一支試管中，再向試管中滴加濃度為0.1mol/L的KI溶液，檢驗Ag+是否存在。

毫無疑問，教材的意思是要通過兩個實驗來說明一個事實：盡管有些氧化還原反應是一個比較徹底的反應（至少對剛剛進入高中的學生來說是這樣的），但溶液中還是存在著微量的反應物，而且我們還能通過已有的知識進行驗證！那么這兩個實驗事實果真如此嗎？筆者為此對這兩個實驗進行了理論與實驗的探討。

1.1 兩個實驗的理論探討

對于實驗1的理論探討：

分析化學中顯示的用SCN-檢驗Fe3+時，Fe3+的檢出限量濃度為5ppm[3]。

結論：在此反應中，所以我們不能通過加入SCN-的方法來檢驗Fe3+的存在。

對于實驗2的理論討論：

實驗2也為氧化還原反應，其反應方程式為：2Ag++Cu=2Ag+Cu2+。查有關該反應的電極電位可得該反應的標準電動勢為[2]：

由于此反應平衡常數很大，我們可以認為該反應可完全進行，通過計算可得 c(Cu2+)=0.05mol·L-1，代入上述式子，我們可得：

c(Ag+)=3.43×10-9

查得碘化銀溶度積常數[2]： Ksp(AgI)=9.3×10-17

當再向試管中滴加濃度為0.1mol·L-1的KI溶液時，通過計算，我們會發現：

c(Ag+)c(I-)>Ksp(AgI)

結論：應該有AgI沉淀產生。

但這個看似正常的結論在經過仔細思考后隨即又引起了極大的疑慮，因為這個計算表明， AgI的沉淀質量應該為極小的一個數值，在2mL溶液體積下，Ag+即使完全轉化成AgI沉淀，其沉淀質量應該為：

m(AgI)=n(AgI)×M(AgI)=(3.43×10-9×0.002×235)g= 1.61×10-9g

在實驗中，肉眼真的能看出如此微量的AgI沉淀嗎？

2兩個實驗的實驗驗證

實驗1的實驗驗證

為使人的肉眼能準確觀察到實驗現象，筆者在實驗過程中采用對照實驗的方法。實驗方法及現象敘述如下：試管1取5mL濃度為0.1mol·L-1的KI溶液，滴加濃度為0.1mol·L-1的FeCl3溶液5-6滴，試管2則取5mL純凈水，然后滴加濃度為0.1mol·L-1的FeCl3溶液5-6滴，充分振蕩后觀察現象。發現試管1中溶液變成黃色，試管2中的溶液為淡黃色，試管1中溶液的顏色要比試管2要深得多，說明試管1的確反應生成了碘（可用CCl4溶液進行驗證）。把試管2中的溶液一分為二倒入試管3、試管4中，使試管3為對照試管，往試管4中加入KSCN，試管4溶液不變色。以上現象能充分說明SCN-并不能檢測出此反應中Fe3+的存在與否。

值得說明的是，在學生實驗中，很多學生都能順利檢驗出Fe3+的存在。筆者觀察他們的實驗后發現，學生在Fe3+與KI反應過程中，并沒有充分振蕩溶液，導致Fe3+與I-反應不完全。這也給我們的實驗教學提了一個醒：我們今后要在提高學生理論水平、解題能力的同時，也要加強學生的實驗操作能力。此實驗如果采用在水浴中進行，只需稍微振蕩混合，SCN-就無法在此實驗中檢驗出Fe3+的存在了。

實驗2的實驗驗證

驗證實驗2筆者費了很大的周折，但結果比較有意思，為與同行交流，我把實驗過程及實驗中的一些想法如實記錄如下：

在每一次實驗時，筆者都嚴格按照教科書中的敘述進行實驗。經充分攪拌后，每隔一小時用0.1mol/L的KI溶液檢驗Ag+是否存在。在前一、二個小時，盡管每次往反應后溶液滴加KI時，溶液都出現了黃色混濁現象，但我堅定的認為這是反應還沒有充分完全的原因。當反應六小時后，我再次滴加KI時，溶液還是出現黃色混濁現象時，我開始有些嘀咕了：我的理論計算是否正確！

但筆者手中的分析化學書告訴我，用實驗室Cl-檢驗Ag+的存在時，Ag+的檢出限量為10ppm[3]，由于缺少I-檢驗時的Ag+的檢出限量，筆者還是無法確定是否能用I-檢驗出Ag+濃度為3.43×10-9mol/L的溶液下銀離子的存在與否。

然而，當我無意中拿起一周前反應的試管時。我驚訝地發現試管中的溶液還是呈現黃色，沉淀似乎并沒有凝聚下來。但我仔細觀察試管底部時，發現沉淀顏色除了黃色外，似乎還有白色物質出現。這一下子讓我恍然大悟：原來我起初觀察到的黃色混濁現象除了可能存在AgI之外，還可能是白色沉淀與黃色溶液綜合作用下共同的結果。

那么這白色沉淀到底是什么呢？筆者試著提取反應后的上層清液，往上層清液中加入1mLCCl4，筆者驚訝地發現CCl4溶液變成紫紅色，說明有單質碘的存在。那么單質碘怎么出來的呢？通過思考，筆者認為那是Cu2+與I-反應的結果，除了單質碘生成外，還有CuI白色沉淀。筆者查到的一些電極電位數據也證實了這一看法。

反應二理論上雖然有存在的可能性，但由于Cu粉與Ag+的反應比較徹底，肉眼應該不能看到，在實際操作中有人會看到有黃色沉淀產生的的原因是因為銅粉與銀離子反應較慢、實驗者沒有等待足夠長時間的緣故。

3有關化學反應限度教學的一些體會

3.1關于實驗設計的一些體會

用實驗來驗證化學事實及化學原理，這是化學研究的重要方法，也是符合新課程理念的。但美中不足的是這兩個實驗都存在一些缺陷，所以在教學中教師不宜采用。反應限度在客觀上還是存在的，化學反應限度不僅存在于氧化還原反應中，還同樣存在于非氧化還原反應中。所以，在設計化學實驗時，我們可以設計兩個實驗，一個為驗證氧化還原反應的反應限度，另一個為驗證非氧化還原反應的反應限度。筆者在此設計了一個非氧化還原反應的實驗例子。

[實驗]：往試管中加入4mL濃度為1mol/L的CaCl2溶液， 然后往溶液中滴加5滴濃度為1mol/L的Na2SO4溶液，觀察實驗現象。靜置后，取上層清液，往清液中滴加濃度為1mol/L的BaCl2溶液，觀察實驗現象。

筆者進行了這一實驗，現象比較明顯、效果比較好，能充分說明非氧化還原反應也存在著反應限度這一事實。

3.2 關于反應限度含義的體會

反應限度在必修課上沒有相關的明確定義，所以很多教師與學生都有點不太明白反應限度的確切含義。筆者理解教材在必修課中之所以出現反應限度，其實就是為選修課中出現平衡常數打下一個良好的基礎。所以反映限度在含義上就是選修課中的化學平衡，但由于平衡常數是對化學反應平衡的一個定量描述，學生難以一下理解，所以在必修教材中引入反應限度是為了讓學生對化學反應有一個定性的認識。

參考文獻：

[1]王祖浩. 普通高中課程標準實驗教科書化學2(第三版)[M].江蘇教育出版社， 2006.6.

[2]John A. Dean Lange's Handbook of Chemistry(Fifteenth Edition)[S].McGRAW-HILL，INC.

[3]武漢大學. 分析化學(第二版)[M].高等教育出版社，1982.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”