解讀“復分解反應的條件”的化學內涵

摘要： 在分析“復分解反應的條件”核心問題研究現狀的基礎上，對比3個版本教科書對“復分解反應的條件”中“產生沉淀”、“氣體產物”內容的建構方式和概念陳述上的差異。透過對魯教版教科書中“除去食鹽中可溶性雜質的方法”和“海水制堿”原理的分析，糾正教學中過分強調“離子關系”的弊端，解讀“生成沉淀”的化學內涵;透過對3個版本教科書中鑒別氮肥和探究氮肥“跑肥”中NH+4檢驗的分析，解讀“氣體產物”的化學內涵。從而進一步揭示“復分解反應的條件”的實質，為教師的教學和教科書的修訂提供參考。

關鍵詞： 化學課程標準; 復分解反應條件; 化學內涵

文章編號： 1005-6629（2019）2-0094-04??????????? 中圖分類號： G633.8??????????? 文獻標識碼： B

1? 問題的提出

《義務教育化學課程標準》（2011年版）對“復分解反應發生的條件”的要求是“初步形成‘在一定條件下物質可以轉化的觀點”，意味著教學中要從熟悉的反應入手，通過實驗探究，從微觀的視角初步認識復分解反應的規律，形成復分解反應的發生是有條件的“物質轉化”的觀點[1]。因此，很多教師作了積極嘗試。

錢海如指出初中階段復分解反應教學的3個核心問題，從夯實“三類物質”的意義建構，把握“三個階段”的認識進階，厘清“兩個視角”的條件判斷，提出有針對性的教學策略[2]。白蕊通過構建酸、堿、鹽的概念關系圖，設計出具有梯度性的學習任務，幫助學生逐步形成系統化的知識結構的教學[3]。陸庭鑾則運用微粒觀建構概念，理解化學反應的本質，把握物質的通性，合理解釋離子共存問題和除雜問題[4]。這些研究從教與學的現狀出發，通過構建學科觀念、概念間的聯系等思路，運用一定的教學策略促進學生對復分解反應核心問題的理解。但在對復分解反應的實質的理解層面上還存在著一定的局限性，使學生對于復分解反應的理解存在缺陷。

鑒于此，筆者對比、分析了3個版本教科書[5～7]中“復分解反應的條件”的內容建構方式，精選、深入分析魯教版教科書中的素材和教師的教學案例，進一步梳理并解讀“復分解反應的條件”的化學內涵與外延，為教師的教學和教科書的修訂提供參考。

2? 3個版本教科書中“復分解反應的條件”的內容對比

3個版本教科書都探究、分析了“能”與“不能”發生復分解反應的化合物的特點，幫助學生理解并建構“復分解反應的實質”，但在欄目設置、內容呈現方式、概念表述上都存在著差異（見表1）。

人教版教科書通過[實驗]、[探究]和[討論]等欄目，設計相應的實驗內容，從宏觀角度表述復分解反應。滬教版教科書通過[交流與討論]和[拓展視野]欄目，歸納三個類別反應的特點，概念將反應物限定在“酸、堿、鹽的溶液中發生的”，又有生成物的要求。魯教版教科書則從微觀視角表達，[多識一點]指出“酸、堿、鹽在水溶液中一般要都能解離出自由移動的離子，這樣才能實現離子交換”;再從HCl、 NaOH、 Na2CO3的解離，到從微觀分析Na2CO3溶液與HCl溶液混合時，離子間的結合情況圖，努力構建學生的微粒觀。

教學過程中，有的同行還歸納出了離子對思維導圖（見圖1），以幫助學生理解復分解反應的實質： 反應物都能溶于水，在水溶液中生成自由移動的離子，兩種化合物通過離子交換，使化學反應向著離子濃度降低的方向進行，生成另外兩種化合物。

高中化學選修4《化學反應原理》第二章第四節“化學反應進行的方向”中，關于化學反應進行方向的三種判據： 焓判據、熵判據和復合判據[8]。伍曉春等計算了298.15K、熱力學標準態下（101kPa），溶液中Ag++Cl-AgCl↓、 Ba2++SO2-4BaSO4↓、 Fe3++3OH-Fe（OH）3↓、 Mg2++2OH-Mg（OH）2↓、 CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑、 H++OH-H2O、 NH? +4+OH-NH3（aq）+H2O等反應的吉布斯能變化情況，發現這些常見復分解反應均屬于焓減、任意溫度下均能自發進行的反應。更深層次地對在溶液中進行的有沉淀生成、有水（弱電解質）、有氣體生成的三類復分解反應的條件作了理論解答[9]，闡明了反應的焓變或焓變、熵變協同是復分解反應有條件發生的驅動力。

3? 對“生成沉淀”化學內涵的解讀

分析3個版本教科書中提供的素材和教師對復分解反應的理解發現，對于“生成沉淀”，主要側重于生成難溶于水的物質。讓我們來分析一下魯教版教科書第八單元的2個案例，以期對“生成沉淀”化學內涵獲得新的認識。

3.1? 透過“除去食鹽中可溶性雜質的方法”解讀

第二節“海水曬鹽”中“除去食鹽中可溶性雜質的方法”，引導學生從離子相互結合的角度認識酸、堿、鹽之間的反應，介紹除雜、分離混合物的方法。為除盡雜質離子，加入的試劑都適度過量，使各種雜質離子轉化為沉淀，過濾去除。于是，筆者參照教科書的設計思路，設計了如表2所示的教學流程[10]。

教科書從微觀視角介紹了途徑2。事實上，加入過量的BaCl2溶液，使SO2-4完全轉化為BaSO4沉淀，若不及時過濾，待加入過量的Na2CO3溶液時，溶液中會出現離子強度增大而使沉淀溶解度增大的鹽效應。1.0L飽和Na2CO3溶液可以使0.0064mol的BaSO4轉化為BaCO3， SO2-4被釋放[11]。由此可見，教科書將兩次過濾合并為一次，簡化了實驗操作的程序。

還有同行認為可以用Ba（OH）2來代替NaOH和BaCl2兩種試劑，達到正好既沉淀Mg2+，又沉淀SO2-4的目的。能達到這樣的效果嗎？筆者參照教科書“海水中的化學資源”圖中提供的幾種主要離子含量，將其換算成1kg海水中的含量，得出如表3所示數據。

3.2? 透過“海水制堿”解讀

復分解反應發生不僅僅建立在化學熱力學理論基礎上，往往還會受到多種因素的影響（如溶解度等）。第三節“海水制堿”原理： NH3+CO2+H2ONH4HCO3; NaCl+NH4HCO3NaHCO3+NH4Cl; 2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑。從復分解反應的條件來看，由氯化鈉和碳酸氫銨制備碳酸氫鈉是不符合復分解反應的三個條件之一的，但事實上，常溫下，NaHCO3的溶解度小于NH4Cl的溶解度，且NaHCO3在NaCl溶液中溶解度更小，故當其達到飽和狀態后，即有大量晶體析出。再如，由硝酸鈉和氯化鉀制備硝酸鉀也是如此。由于氯化鈉在溶液蒸發濃縮過程中，溶解度變化不大，從溶液中結晶析出，過濾后，硝酸鉀保留在溶液中，通過濃縮、重結晶可以制備得到純凈的硝酸鉀固體[13]。

因此，筆者認為，“生成沉淀”應既包括生成難溶性物質，也包括生成常溫下產量高、溶解度較小、溶液達到飽和狀態后析出的晶體。

4? 對“氣體產物”化學內涵的解讀

3個版本教科書對“氣體產物”的描述差異較大。人教版教科書“生成氣體”;滬教版教科書“放出氣體”;魯教版教科書“生成不穩定的酸（分解放出氣體）”。以鑒別氮肥和探究氮肥“跑肥”中NH+4檢驗為例，3個版本教科書都安排了向少量硫酸銨（或氯化銨）等銨態氮肥中加入少量熟石灰粉末，混合，研磨，聞氣味的實驗;滬教版教科書還設計了[實驗2]把少量硫酸銨放在試管中，加入3mL氫氧化鈉溶液，在酒精燈上微熱，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察試紙顏色變化。這兩個實驗設計說明了2個結論： （1）硫酸銨（或氯化銨）等銨態氮肥和熟石灰粉末通過研磨，無需溶于水也可以發生復分解反應;（2）在溶液中，由于NH+4與OH-結合得到的NH3極易溶于水。因此，當NH+4的濃度較低時，若不采用加熱的方式，是不會逸出NH3的，即不會“放出氣體”。當然也并沒有“生成不穩定的酸（分解放出氣體）”。

“放出氣體”與“生成氣體”與化學變化的關系，既有區別，又有聯系?！吧蓺怏w”包含的意義更廣泛： 一種是從混合物中分離出來——放出氣體，一種是氣體完全溶于水中——不放出氣體，一般情況下，氣體是以上2種情況兼具共存的[14]。事實上，“放出氣體”不一定是化學變化生成的（如濃鹽酸揮發出氯化氫氣體），化學變化生成的氣體也不一定會放出，當沒有氣體放出時，也不一定沒有發生化學變化。因此，對于“氣體產物”應描述為“生成氣體”更為貼切，這樣會與有關反應事實相符合，既適合于放出氣體的情況，又適合于氣體完全溶解而不會放出的情況。因此，筆者認為，人教版教科書對“復分解反應的條件”的界定更準確！

5? 結語

對于“復分解反應的條件”的化學內涵，缺乏實驗作為佐證，缺少從熱力學層面的討論，已成為初中化學教學的常見現象。因此，教師應多一些應有的批判性和創新性，充分發揮自己的教學智慧，努力使自己具有科學的教學理念、方法，在認真讀懂、讀透、讀活教科書的前提下，創造性地融合不同版本教科書中的素材資源，通過探討問題的本質與內涵，更精準地理解、改善課程內容。從而以更豐富的內容、更精彩的講解促進學生的多向聯系，優化學生的認知結構，構建學生的學科思想方法，提升學生的化學學科核心素養。

???參考文獻：

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