初中化學教科書常見問題解析

現行初中人教版《義務教育教科書化學》（以下簡稱“新教材”）是根據《義務教育化學課程標準（2011年版）》（以下簡稱“新課標”）的要求，在原《義務教育課程標準實驗教科書化學》的基礎上進行修訂，于2012年出版。在近幾年的教學實踐中，廣大師生對教材提出了不少寶貴的意見和建議，涉及的某些問題具有一定普遍性。

一、“化學”概念的表述及緒言教學

原《義務教育課程標準實驗教科書化學》在緒言中，將化學表述為“研究物質的組成、結構、性質以及變化規律的科學”。新教材中變為“化學是在分子、原子層次上研究物質性質、組成、結構與變化規律的科學”，與2003年版《普通高中化學課程標準（實驗）》里的表述基本一致，在概念的描述中增加了“在分子、原子層次上”。這個變化強調了在研究物質的性質、組成、結構及變化規律的過程中，始終貫穿在其中的一根主線就是“分子、原子”，明確了化學研究物質的層次和主要對象，也體現了化學觀察和研究問題的獨特角度，反映了化學學科思想，有助于學生理解化學的概念。

緒言課的主要目的是向初次接觸化學的學生展現化學豐富多彩的一面，以激發其學習化學的興趣。像是打開一扇窗，向學生展示窗外的世界有多么奇妙，帶領學生走進化學的大門。同時，讓學生了解化學的研究對象和作用，以及很粗淺的一點化學發展史，沒有承擔過多具體知識點的教學任務。因此，教材正文中出現的原子、分子、元素、周期律，以及納米材料、高分子、綠色化學等概念，學生可憑借已有常識去領會其大致含義，具體內容可留待后續課程解決。

二、玻璃儀器上一些標識的含義

常見玻璃量器上都有一些字母、數字等標識，除了刻度劃線和數字外，其他標識也具有特定含義。下面以教材圖1-26中的量筒為例進行說明。為“中華人民共和國計量器具許可證”的縮寫標記，正規的合格量器都必須有該標記。“Ex”或“In”為用法標記，Ex表明為量出式量器（如滴定管、移液管、量筒），用于測量自量器內排出的液體的體積，在標定時已經考慮了液體倒出后的掛壁現象，掛壁的液體體積包含在測量刻度內，量筒內實際液體體積比刻度顯示的多；“In”表明是量入式量器（如容量瓶），用于測量注入內壁干燥的量器內液體的體積，標定時不考慮掛壁現象，量筒內液體體積與刻度顯示一致。“20℃”為標準溫度，“100ml”為標稱容量，指量器在標準溫度20℃時的標稱容量。體積單位“升”是國家法定計量單位，符號為L，小寫字母l為備用符號。毫升的單位符號在出版物中均為mL，而玻璃儀器上習慣上標注為ml。

三、醫療急救用氧

人體的新陳代謝離不開氧氣，嚴重缺氧時會有生命危險。但如果長時間只吸入純氧，則對人體健康有害。因此急救時不會讓患者只吸入純氧，而是根據病情需要，在純氧里充入一定量空氣進行稀釋；吸氧時使用的氧氣面罩或鼻氧管屬于開放式吸氧，吸入氧氣時還會從旁吸入空氣。教材圖2-5“氧氣的用途”中的氧氣鋼瓶起示意作用，有的學生在這里會誤認為只吸入純氧。

那么為什么教材正文在這里指出醫療急救時“需要用純氧”，而且《中國藥典》（2010年版）和《GB8982-2009醫用及航空呼吸用氧》也明確規定醫用氧“含氧不得少于99.5%（mL·mL-1）”呢？因為一般的醫用氧是用深冷法分離空氣制得的，其組成除氧氣外，還含有水、二氧化碳、一氧化碳、氣態酸、臭氧及其他可能對人體有害的成分。如果氧含量低于99.5%，則這些對人體有害的成分的含量就會增加。

四、鐵的氧化產物

眾所周知，鐵在常溫下氧化得到的產物是Fe2O3，在氧氣中燃燒的產物則是Fe3O4，這是為什么呢？對比鐵與氧化合生成各種氧化產物的自發性大小，可以考察鐵的氧化物相互轉化的自發性。

五、相對原子質量的標準

教材中的圖3-14比較形象地說明了相對質量的含義。有讀者對此發出疑問：既然氫是最輕的元素，為什么不用1個氫原子的質量作相對原子質量的標準？這里涉及相對原子質量（原子量）的來源歷史。1803年，道爾頓發表的第一張相對原子質量表就是以Ar（H）=1為標準的，其想法非常樸素，因為氫是最輕的元素，其余元素的相對原子質量幾乎都是氫的相對原子質量的整數倍。由于很多元素可與氧生成氧化物，便于與氧進行比較來測定其相對原子質量，因此，貝采里烏斯在1826年發表的相對原子質量表改用Ar（O）=100為標準。19世紀末至20世紀20年代，化學家采用Ar（O）=16作為基準。1929年科學家在天然氧中發現了17O和18O，用天然氧作為相對原子質量的標準遇到了困難，物理學家隨即采用Ar（16O）=16為基準，這樣就造成了化學和物理中相對原子質量數據的不同。1961年，國際純粹和應用化學聯合會（IUPAC）決定采用Ar（12C）=12作為相對原子質量的新標準。這主要是因為利用質譜儀測定原子的精確質量時多采用質量雙線法，碳氫化合物能形成多種CmHn+離子，便于與要測定的原子直接進行比較，提高測量精度[2]。

六、化學式中的根與離子

教材85頁“表4-2元素和根的名稱”中的原子團稱為某某根，但“元素和根的符號”中卻寫的是原子團對應的離子，既然是根的符號，就不應該帶電，表4-2中根的名稱與符號不相符，根的符號寫成了根離子的符號了。新教材使用兩年來，對該問題的反饋意見比較集中。在這里，通過對中國化學會《無機化學命名原則》的相關規定進行介紹來辨析概念，澄清模糊認識。在命名原則的“總則”下，有“1.3基和根”“1.5離子”兩項說明。前者指出：“基和根是指在化合物中存在的原子集團，若以共價鍵與其他組分結合者叫做基，以電價鍵與其他組分結合者叫做根。”后者指出：“帶電的原子團，已如上述稱為某根，若需指明其為離子時則稱為某離子或某根離子”，并舉例，SO42-可稱作硫酸根或硫酸根離子，二者實際上是一致的[3]。

七、介紹碳單質的幾種同素異形體

第六單元課題1的第1課時是介紹碳單質的幾種同素異形體，從知識內容上看比較簡單，考點不多，在教學上常被忽視。但實際上，這節課有其獨特的地位和作用，應引起我們的足夠重視。從知識結構上看，本課的主要任務不僅僅是讓學生認識幾種不同形態的碳的單質，而是要讓學生認識到物質的結構、性質、用途三者之間的關系。學生雖然已學習過一些物質的微觀結構的知識，但在認識上還停留在第三單元原子最外層電子對元素化學性質影響的層面。而本課通過對比金剛石和石墨不同的微觀結構，引導學生認識到兩者物理性質的差異，來源于碳原子空間排列的不同。圖6-1和6-2中的結構示意圖，也是教材第一次向學生展示固體（晶體）的微觀結構，在滲透微粒觀的同時，也向學生強化了“物質的結構決定性質，性質決定用途”這一化學基本思想。從學生的角度看，由于經過了第三單元物質結構、第四單元化學式和化合價、第五單元化學定律和化學方程式等理論性較強、比較抽象的內容的學習，學生對化學的興趣難免有所下降，容易出現分化。而本課時教學內容緊密聯系科技發展和學生生活，相關情景素材十分豐富，如果營造出熱烈的課堂氣氛，充分調動學生情緒，將能重新燃起學生學習化學的熱情，有利于九年級上冊教材后半段的教學。

八、碳的幾種單質化學性質的異同

金剛石的化學性質非常穩定，在室溫下對酸、堿等所有化學試劑都顯惰性，在隔絕空氣的條件下加熱到1000℃時轉變為石墨，在空氣中加熱到780℃左右會燃燒生成CO2。石墨的標準生成焓比金剛石低1.9kJ·mol-1，是單質碳的熱力學穩定變體。但石墨的化學性質較金剛石稍活潑，在常溫下石墨對通常的化學試劑顯惰性，在空氣中加熱到690℃左右被氧化成CO2，在PbO等催化劑存在下氧化速率加快。石墨還能與熔融或蒸氣狀態的金屬鉀（或銣、銫）作用，形成堿金屬碳化物；在加熱時，能被強氧化劑如濃硝酸、濃硫酸、高氯酸等氧化成石墨氧化物（又稱石墨酸）；在700℃可被氟直接氟化成CF4。C60和石墨烯的化學活性比石墨又更強一些，能發生氧化、加成等多種反應。

九、金屬活動性

金屬活動性和金屬性是兩個容易混淆的概念。前者反映了金屬在水溶液里形成水合離子傾向的大小，即反映金屬在水溶液中發生氧化反應的難易，以金屬的標準電極電勢為依據。后者是金屬元素的原子在化學反應中失去電子成為陽離子的傾向，通常用金屬元素原子最外層電子的電離能來衡量。一般情況下，金屬性強的元素，其活動性也強，但也有不一致的情況。例如，Na的第一電離能（495.8kJ·mol-1）小于Ca（589.7kJ·mol-1），其金屬性大于后者；但Ca的標準電極電勢（-2.87V）小于Na（-2.71V），故Ca的金屬活動性強于Na。由于金屬的標準電極電勢是在一定條件下測定的，故依此得出的金屬活動性順序有一定適用范圍，在判斷相關置換反應的方向時，要考慮反應介質、底物濃度、產物價態等影響因素，某些一般性結論不能無限推廣[4]。

教材第10頁的探究活動“金屬與鹽酸、稀硫酸的反應”中，不同金屬（Mg、Zn、Fe）與酸反應生成氫氣的劇烈程度存在明顯差異，相應的圖8-8～圖8-12也形象反映了實驗的真實現象。在教學中，師生普遍容易因此把金屬活動性和置換反應發生的“劇烈程度”聯系起來，認為二者存在必然的相關性。但實際上，教材在這里沒有將二者相關聯，而是要求學生，將能否與酸發生置換反應作為比較金屬活動性的判據之一。盡管一般情況下的實驗現象和活動性順序往往恰好一致，但從物理化學的角度分析，我們應當意識到二者之間的關聯實際并不存在，反應的劇烈程度并非金屬活動性的判據[5]。反應的劇烈程度是反應速率的外在表現，是一個動力學問題，受接觸面積、底物狀態等外界因素影響；而置換反應能否發生則是一個熱力學問題，與金屬的本質特性有關。

十、一氧化碳還原氧化鐵

教材圖8-20展示了“一氧化碳還原氧化鐵”的實驗，曾有不少人認為該實驗較為復雜，難以實現，應將此圖從教材中刪去（教材也正因為這方面的考慮沒有將其列入編號實驗）。但該實驗綜合性強，實驗原理、裝置和操作信息較多，是初中教材中最復雜的實驗之一。圖8-20內涵十分豐富，涉及氣體制取（因涉及有機反應未畫出）、氣固反應、產物檢驗、尾氣處理，很有教學價值。建議根據學校和學生情況，充分挖掘圖中信息，盡量創造條件完成實驗。

該實驗本身也有一些需要說明的地方。教材在這里使用了酒精噴燈，用酒精燈行不行？實驗結果表明，用酒精燈加熱也會得到黑色產物，能夠被磁鐵吸引，但加入稀鹽酸后很少有氣泡產生，表明產物主要是Fe3O4，而不是Fe。如果酒精燈加熱到較低溫度就能將赤鐵礦還原得到鐵的話，工業上又何必建造進行高溫反應的煉鐵高爐呢？用酒精噴燈提供足夠高的溫度，才能發生充分的還原，得到鐵單質。

教材對實驗現象的描述是“玻璃管里的粉末由紅色逐漸變黑，這種黑色的粉末就是被還原出來的鐵”。但這并不表明顏色的變化就是生成鐵的直接判據。同時，不少習題將“反應后得到的黑色粉末可以被磁鐵吸引”作為生成鐵的直接判據也不夠準確。因為未完全還原的產物Fe3O4呈黑色，也可以被磁鐵吸引；而且直接加熱Fe2O3粉末或鐵銹，其顏色也會變黑，冷卻后又恢復原來的顏色[6]。因此，檢驗該反應產物的一種較合理的做法是取少量產物加入稀鹽酸，觀察是否有較多的氣泡持續產生。

十一、飲水的酸堿性與健康

飲水的酸堿性是大眾廣泛關注、較直觀的水質指標之一。長期以來，由于一些商家的不當宣傳和民眾對化學知識了解不多，學生對飲水酸堿性與健康的關系容易產生認識誤區。不少居民小區都發生過類似這樣的一幕，某品牌桶裝水、瓶裝水宣稱其為弱堿性水，長期飲用有利于身體健康，而其他的酸性水則不宜長期飲用。銷售人員還會當場用pH試紙進行測試，結果顯示日常使用的自來水都呈酸性。事實顯然沒有這么簡單。首先，水質有多種檢測要素，酸堿性只是其中一項，《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）要求飲水的pH不小于6.5且不大于8.5，包含了弱酸性、弱堿性和中性的水。天然水由于受溶解的二氧化碳的影響，自來水還受消毒用氯氣的影響，一般都會呈現弱酸性。其次，弱堿性水有益健康的說法并無直接的科學依據。人體有一套完善的自我調節機制，正常人體液的酸堿度相當穩定，日常飲水并不會改變人體內環境的酸堿度。如果內環境的酸堿度超過正常范圍，表明人處于病態，不是通過簡單飲水就能調節的。

十二、第12單元“化學與生活”

本單元與學生的生活和社會實際聯系密切，是一個以社會問題為中心的單元，涉及化學與健康、材料、環境等的相互關系，編入了較多進行情感、態度、價值觀教育的素材。由于營養物質等內容在初中生物中已有涉及，學生往往不夠重視，教學上也容易與生物課重復。同時，該單元是九年級化學教學最后一部分新課內容，師生面臨中考，時間緊張。而課程標準中對相關知識的要求不高，在不能將學科知識進一步深化的前提下，教師對教學內容的處理往往味如雞肋。

實際上，從初中化學的整體上看，學生在教材前11單元主要學習了無機化合物，在第12單元將接觸到結構和性質更為復雜的有機化合物。這是學生認識物質類別上的一個巨大跨越，將對其后續高中化學和生物的學習打下基礎，具有承上啟下的重要作用。本單元也是對初中化學知識的擴展與綜合應用，在教學中應注意體現化學學科特點，重視本單元新知識和此前學習的化學基本技能的應用，對元素觀、能量觀、守恒觀、轉化觀等化學基本觀念進行合理滲透，在知識應用的基礎上進行升華，避免科普化和簡單重復。

十三、氨基酸和血紅素的結構圖

教材91頁圖12-2展示了丙氨酸的結構式，學生觀察蛋白質的基本構成單元——氨基酸的結構，會發現氨基酸是由4種元素組成的，進而可以推斷出蛋白質主要含有碳、氫、氧、氮4種元素。圖12-3“血紅素結構圖”和圖12-4“氧合血紅蛋白示意圖”可以結合本頁“練一練”欄目的計算題，讓學生在復習化學計算的基本技能后分析這兩幅圖，并與計算結果進行對照。

新課標中沒有涉及蛋白質的結構，也刪去了對氨基酸的要求，但新教材仍保留了91頁有關氨基酸和蛋白質結構的這3幅插圖。圖中復雜的化學結構在初中階段并不要求學生掌握，而是通過這些真實具體的例子，讓學生對蛋白質分子量巨大、結構復雜的特征留下深刻印象，對有機化合物的一些基本特征產生初步認識。學生通過分析血紅素的結構圖，會發現蛋白質中除了碳、氫、氧、氮4種基本元素外，還可能含有鐵等其他元素。這樣，學生會認識到物質的性質既有一般性，又有特殊性，同時也為課題2中微量元素的學習進行了很好的鋪墊。

十四、元素周期表和相對原子質量表

隨著人類對物質世界認識的不斷深入，新元素被陸續發現，數據測量精度日益提高，元素周期表和相對原子質量表也不斷被充實和修正。新教材根據權威數據，對元素周期表和相對原子質量表進行了修訂。其中變化較大的是將個別元素的標準相對原子質量采用區間的方式[a；b]（表示a≤Ar≤b）進行標注，表明這些元素的相對原子質量不是一個定值，以反映其相對原子質量的變化性，更準確地體現這些元素在自然界中的實際存在狀況。這些內容在一般教學時不會涉及，但我們有必要搞清相關內容的準確定義和來龍去脈，及時了解學科的發展變化。

參考文獻

[1] 吳國慶. 鐵絲在氧氣里燃燒的產物[J]. 中學化學教學參考，2002（6）.

[2] 郭保章. 碳原子量測定的歷史演進[J]. 化學教育，1998（7）.

[3] 中國化學會. 無機化學命名原則1980[M]. 北京：科學出版社，1982.

[4] 喬國才. 金屬活動性順序的變遷研究——從人教版《義務教育教科書化學》（九年級下冊）修訂談起[J]. 中學化學教學參考，2013（4）.

[5] 宋心琦. 化學實驗改革建議之四——金屬的物理性質和某些化學性質[J]. 化學教學，2012（9）.

[6] 劉懷樂. 一氧化碳還原氧化鐵的實證探索與教學思考[J]. 化學教學，2007（11）.

[7] 郭震. 人教版化學教科書元素周期表和相對原子質量表的內容變化與解讀[J]. 教學與管理，2013（12）.

【責任編輯 郭振玲】