解读“复分解反应的条件”的化学内涵

摘要： 在分析“复分解反应的条件”核心问题研究现状的基础上，对比3个版本教科书对“复分解反应的条件”中“产生沉淀”、“气体产物”内容的建构方式和概念陈述上的差异。透过对鲁教版教科书中“除去食盐中可溶性杂质的方法”和“海水制碱”原理的分析，纠正教学中过分强调“离子关系”的弊端，解读“生成沉淀”的化学内涵;透过对3个版本教科书中鉴别氮肥和探究氮肥“跑肥”中NH+4检验的分析，解读“气体产物”的化学内涵。从而进一步揭示“复分解反应的条件”的实质，为教师的教学和教科书的修订提供参考。

关键词： 化学课程标准; 复分解反应条件; 化学内涵

文章编号： 1005-6629（2019）2-0094-04            中图分类号： G633.8            文献标识码： B

1  问题的提出

《義务教育化学课程标准》（2011年版）对“复分解反应发生的条件”的要求是“初步形成‘在一定条件下物质可以转化的观点”，意味着教学中要从熟悉的反应入手，通过实验探究，从微观的视角初步认识复分解反应的规律，形成复分解反应的发生是有条件的“物质转化”的观点[1]。因此，很多教师作了积极尝试。

钱海如指出初中阶段复分解反应教学的3个核心问题，从夯实“三类物质”的意义建构，把握“三个阶段”的认识进阶，厘清“两个视角”的条件判断，提出有针对性的教学策略[2]。白蕊通过构建酸、碱、盐的概念关系图，设计出具有梯度性的学习任务，帮助学生逐步形成系统化的知识结构的教学[3]。陆庭銮则运用微粒观建构概念，理解化学反应的本质，把握物质的通性，合理解释离子共存问题和除杂问题[4]。这些研究从教与学的现状出发，通过构建学科观念、概念间的联系等思路，运用一定的教学策略促进学生对复分解反应核心问题的理解。但在对复分解反应的实质的理解层面上还存在着一定的局限性，使学生对于复分解反应的理解存在缺陷。

鉴于此，笔者对比、分析了3个版本教科书[5～7]中“复分解反应的条件”的内容建构方式，精选、深入分析鲁教版教科书中的素材和教师的教学案例，进一步梳理并解读“复分解反应的条件”的化学内涵与外延，为教师的教学和教科书的修订提供参考。

2  3个版本教科书中“复分解反应的条件”的内容对比

3个版本教科书都探究、分析了“能”与“不能”发生复分解反应的化合物的特点，帮助学生理解并建构“复分解反应的实质”，但在栏目设置、内容呈现方式、概念表述上都存在着差异（见表1）。

人教版教科书通过[实验]、[探究]和[讨论]等栏目，设计相应的实验内容，从宏观角度表述复分解反应。沪教版教科书通过[交流与讨论]和[拓展视野]栏目，归纳三个类别反应的特点，概念将反应物限定在“酸、碱、盐的溶液中发生的”，又有生成物的要求。鲁教版教科书则从微观视角表达，[多识一点]指出“酸、碱、盐在水溶液中一般要都能解离出自由移动的离子，这样才能实现离子交换”;再从HCl、 NaOH、 Na2CO3的解离，到从微观分析Na2CO3溶液与HCl溶液混合时，离子间的结合情况图，努力构建学生的微粒观。

教学过程中，有的同行还归纳出了离子对思维导图（见图1），以帮助学生理解复分解反应的实质： 反应物都能溶于水，在水溶液中生成自由移动的离子，两种化合物通过离子交换，使化学反应向着离子浓度降低的方向进行，生成另外两种化合物。

高中化学选修4《化学反应原理》第二章第四节“化学反应进行的方向”中，关于化学反应进行方向的三种判据： 焓判据、熵判据和复合判据[8]。伍晓春等计算了298.15K、热力学标准态下（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等反应的吉布斯能变化情况，发现这些常见复分解反应均属于焓减、任意温度下均能自发进行的反应。更深层次地对在溶液中进行的有沉淀生成、有水（弱电解质）、有气体生成的三类复分解反应的条件作了理论解答[9]，阐明了反应的焓变或焓变、熵变协同是复分解反应有条件发生的驱动力。

3  对“生成沉淀”化学内涵的解读

分析3个版本教科书中提供的素材和教师对复分解反应的理解发现，对于“生成沉淀”，主要侧重于生成难溶于水的物质。让我们来分析一下鲁教版教科书第八单元的2个案例，以期对“生成沉淀”化学内涵获得新的认识。

3.1  透过“除去食盐中可溶性杂质的方法”解读

第二节“海水晒盐”中“除去食盐中可溶性杂质的方法”，引导学生从离子相互结合的角度认识酸、碱、盐之间的反应，介绍除杂、分离混合物的方法。为除尽杂质离子，加入的试剂都适度过量，使各种杂质离子转化为沉淀，过滤去除。于是，笔者参照教科书的设计思路，设计了如表2所示的教学流程[10]。

教科书从微观视角介绍了途径2。事实上，加入过量的BaCl2溶液，使SO2-4完全转化为BaSO4沉淀，若不及时过滤，待加入过量的Na2CO3溶液时，溶液中会出现离子强度增大而使沉淀溶解度增大的盐效应。1.0L饱和Na2CO3溶液可以使0.0064mol的BaSO4转化为BaCO3， SO2-4被释放[11]。由此可见，教科书将两次过滤合并为一次，简化了实验操作的程序。

还有同行认为可以用Ba（OH）2来代替NaOH和BaCl2两种试剂，达到正好既沉淀Mg2+，又沉淀SO2-4的目的。能达到这样的效果吗？笔者参照教科书“海水中的化学资源”图中提供的几种主要离子含量，将其换算成1kg海水中的含量，得出如表3所示数据。

3.2  透过“海水制碱”解读

复分解反应发生不仅仅建立在化学热力学理论基础上，往往还会受到多种因素的影响（如溶解度等）。第三节“海水制碱”原理： NH3+CO2+H2ONH4HCO3; NaCl+NH4HCO3NaHCO3+NH4Cl; 2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑。从复分解反应的条件来看，由氯化钠和碳酸氢铵制备碳酸氢钠是不符合复分解反应的三个条件之一的，但事实上，常温下，NaHCO3的溶解度小于NH4Cl的溶解度，且NaHCO3在NaCl溶液中溶解度更小，故当其达到饱和状态后，即有大量晶体析出。再如，由硝酸钠和氯化钾制备硝酸钾也是如此。由于氯化钠在溶液蒸发浓缩过程中，溶解度变化不大，从溶液中结晶析出，过滤后，硝酸钾保留在溶液中，通过浓缩、重结晶可以制备得到纯净的硝酸钾固体[13]。

因此，笔者认为，“生成沉淀”应既包括生成难溶性物质，也包括生成常温下产量高、溶解度较小、溶液达到饱和状态后析出的晶体。

4  对“气体产物”化學内涵的解读

3个版本教科书对“气体产物”的描述差异较大。人教版教科书“生成气体”;沪教版教科书“放出气体”;鲁教版教科书“生成不稳定的酸（分解放出气体）”。以鉴别氮肥和探究氮肥“跑肥”中NH+4检验为例，3个版本教科书都安排了向少量硫酸铵（或氯化铵）等铵态氮肥中加入少量熟石灰粉末，混合，研磨，闻气味的实验;沪教版教科书还设计了[实验2]把少量硫酸铵放在试管中，加入3mL氢氧化钠溶液，在酒精灯上微热，把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察试纸颜色变化。这两个实验设计说明了2个结论： （1）硫酸铵（或氯化铵）等铵态氮肥和熟石灰粉末通过研磨，无需溶于水也可以发生复分解反应;（2）在溶液中，由于NH+4与OH-结合得到的NH3极易溶于水。因此，当NH+4的浓度较低时，若不采用加热的方式，是不会逸出NH3的，即不会“放出气体”。当然也并没有“生成不稳定的酸（分解放出气体）”。

“放出气体”与“生成气体”与化学变化的关系，既有区别，又有联系。“生成气体”包含的意义更广泛： 一种是从混合物中分离出来——放出气体，一种是气体完全溶于水中——不放出气体，一般情况下，气体是以上2种情况兼具共存的[14]。事实上，“放出气体”不一定是化学变化生成的（如浓盐酸挥发出氯化氢气体），化学变化生成的气体也不一定会放出，当没有气体放出时，也不一定没有发生化学变化。因此，对于“气体产物”应描述为“生成气体”更为贴切，这样会与有关反应事实相符合，既适合于放出气体的情况，又适合于气体完全溶解而不会放出的情况。因此，笔者认为，人教版教科书对“复分解反应的条件”的界定更准确！

5  结语

对于“复分解反应的条件”的化学内涵，缺乏实验作为佐证，缺少从热力学层面的讨论，已成为初中化学教学的常见现象。因此，教师应多一些应有的批判性和创新性，充分发挥自己的教学智慧，努力使自己具有科学的教学理念、方法，在认真读懂、读透、读活教科书的前提下，创造性地融合不同版本教科书中的素材资源，通过探讨问题的本质与内涵，更精准地理解、改善课程内容。从而以更丰富的内容、更精彩的讲解促进学生的多向联系，优化学生的认知结构，构建学生的学科思想方法，提升学生的化学学科核心素养。

   参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京： 北京师范大学出版社， 2012： 25～26.

[2]钱海如.“复分解反应”核心问题的分析与教学策略[J].化学教育， 2017，（23）： 14～18.

[3]白蕊.构建化学概念之间的联系  促进学生知识系统化——以“酸、碱、盐专题”复习教学为例[J].化学教育， 2015，（7）： 36～38.

[4]陆庭銮.微粒观在化学教学中的巧妙运用——以“应用广泛的酸、碱、盐”教学难点突破为例[J].化学教育， 2015，（15）： 26～28.

[5]王晶，郑长龙.全日制义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级）（下）[M].北京： 人民教育出版社， 2012： 72～75.

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[10]胡巢生.对鲁教版初中化学第八单元内容设计的商榷[J].中学化学教学参考， 2014，（7）： 30～33.

[11]陈亚光.无机化学[M].北京： 北京师范大学出版社， 2011： 187～195.

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[13]伍晓春等编.无机化学实验[M].北京： 科学出版社， 2010： 50～55.

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