關于金屬氧化物與酸反應的教學研究

【摘要】滬教版《常見的酸》化學教學中，學生只需要得出金屬氧化物與酸可以發生復分解反應這樣一個結論就可以了。但是，金屬氧化物與酸反應情況比較復雜。筆者概括了金屬氧化物的種類、酸的種類、酸的濃度等因素對反應的影響。

【關鍵詞】金屬氧化物 酸 教學研究

【中圖分類號】G633.8【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）12-0176-01

初中課堂上通過稀鹽酸和生銹的鐵釘反應的實驗，由此推廣到其它金屬氧化物與鹽酸、硫酸的反應學習，從而得出金屬氧化物與酸可以發生復分解反應。對于化學教師，應該需要更深入地了解其中的反應情況。筆者通過查閱教材、教輔等資料，同時也多次在實驗室做做對比實驗，測定了一些相關數據，簡單歸納了以下幾個因素對金屬氧化物與酸反應的影響，以期引發同行探討或反思。

一、金屬氧化物的種類對反應的影響

1.酸性金屬氧化物

酸性金屬氧化物的特性就是容易和水作用，生成對應的酸。例如Mn2O7，它具有強氧化性，如果將它和鹽酸作用，則鹽酸的濃度哪怕比較低，也可以產生Cl2， 反應方程式為：， 即將鹽酸氧化。

2.堿性金屬氧化物

CaO、CuO等大多數金屬氧化物是堿性氧化物。例如， 可以和稀鹽酸和稀硫酸發生反應，方程式為：[1]對于上面兩個反應，就初三學生而言，在歸納酸的化學性質時，可以這樣表示：酸溶液+金屬氧化物→鹽溶液+水。當然，的同質多象變種有兩種，即。前者在自然條件下穩定，后者在自然條件下不如穩定，處于亞穩定狀態，所以不是所有的氧化鐵都能順利的與酸反應。

3.兩性金屬氧化物

既可以與酸反應生成鹽和水，又可以與堿反應生成鹽和水的氧化物稱為兩性氧化物。常見的兩性氧化物有等。氧化鋁和稀鹽酸、氫氧化鈉溶液反應如下：中學階段所說的金屬氧化物與酸的反應一般是指堿性氧化物以及兩性氧化物與酸的反應，屬復分解反應。但過渡金屬高價態氧化物有部分為酸性氧化物（如：Mn2O7、CrO3），它們一般不能與酸發生復分解反應，但有可能發生氧化還原反應。本文中沒有涉及過氧化物、超氧化物（如Na2O2）等與酸的反應，該類反應生成鹽、水和氧氣，這類并不屬于金屬氧化物討論范疇。總之，金屬氧化物種類較多，與常見的酸反應時情況較為復雜。

二、酸的濃度對反應的影響

1.濃硫酸

實驗證明，把生銹的鐵釘（氧化鐵）加入濃硫酸中，無明顯現象。因為從反應的原理上講，氧化鐵是和H+的作用，Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。而常見的濃硫酸溶質質量分數為98%，其密度為1.84g·ml-。[2]濃硫酸中含有很少的水，所以只有小部分硫酸能在水中電離出氫離子，濃硫酸中主要是大量硫酸分子。根據上述反應原理無法用濃硫酸除去氧化鐵，而要溶解氧化鐵，要用稀硫酸。在稀硫酸中無氧化性，只有酸性。

2.濃鹽酸

把氧化鐵加入濃鹽酸中，反應現象與稀鹽酸反應相同。反應的原理也相同，化學反應在上文已經闡述。

金屬氧化物二氧化錳（MnO2）反應情況就與氧化鐵大相徑庭。二氧化錳與稀鹽酸不反應，但是和濃鹽酸在加熱條件下可以進行如下反應：MnO2+4HCl（濃）。當鹽酸濃度較低時，稀鹽酸的還原性比較弱，氯氣的氧化性比二氧化錳要強。如果鹽酸濃度達到一定程度，二氧化錳的氧化性就比氯氣強了，反應就可以進行了，但仍然屬于氧化還原反應，而不是復分解反應。

由此可知不同濃度的酸不僅對反應是否進行有影響，對反應按照復分解還是按照氧化還原反應進行也會有一定的影響。

三、酸的種類對反應的影響

上文闡述了稀硫酸和稀鹽酸與氧化鐵反應速率只和H+的濃度有關，所以是否只要H+濃度一樣，酸就可以溶解氧化鐵？但實實際并不是這樣。為此，筆者做了對比實驗：把等質量的氧化鐵分別加入①5ml稀硫酸、②5ml稀硫酸（加少量Na2SO4）、③5ml稀硫酸（加少量NaCl）、5ml稀鹽酸中。測定了三次實驗數據并取平均耗時。相關數據如下：

實驗證明，鹽酸溶解氧化鐵的速度較快，在硫酸中加入少量食鹽，結果氧化鐵的溶解速度加快了，而加入硫酸鈉的硫酸反應速率沒有明顯改變。由此可知，Cl-對于改變反應速率起到了一定的作用。這是由于一些陰離子和Fe3+有一種配合作用，Cl-可以替代氧化鐵晶體中的O2-離子，破壞氧化鐵的晶體結構，使Fe3+可以順利進入溶液，并和Cl-結合成比較穩定的配離子，從而加快反應速率。

在酸與金屬氧化物反應時，不同種類的酸對反應的速率是顯而易見的。

四、總結與反思

通過本文的研究，筆者認為在分析物質之間是否可以反應，或者又是以何種反應類型進行，往往要考慮一定的因素。否則，就會使問題討論的面牽扯太廣泛而無法解決。

對于化學教師而言，在平常教學先不考慮具體的教學設計，而是以一個學習者的身份對教材進行深度透視，首先研究教材上顯性可見的以及這部分內容所隱含（或稱可拓展）的相關知識，如果一個教師缺乏對所教內容在高度、深度、廣度上的認識和理解，是無法完成一個優秀的教學設計的。

參考文獻：

[1]王祖浩主編.義務教育教科書：化學（九年級 上冊）[M]，上海：上海教育出版社，2012：42

[2]王祖浩主編.義務教育教科書：化學（九年級 上冊）[M]，上海：上海教育出版社，2012：43