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摘 要:在中专化学教学中,由于对化学概念和原理认识不到位,特别是没有考虑到学生对某些小问题或是特例的存在,在解题或分析中往往会混淆是非,以致于学生似懂非懂,造成学生对化学某些问题始终处于模棱两可的认识。澄清中专教学中容易误解的有关物质的组成、性质和分类、化学用语、化学原理等方面的问题也尤其重要。
关键词:化学教学;概念;原理;误解
在中专化学教学中,由于对化学概念和原理认识不到位,特别是没有考虑到特例的存在,在解题或分析中往往会混淆是非,以致于学生也是听得似懂非懂,看似一些小问题,却会造成对化学有些问题始终处于模棱两可的理解状态。因此,澄清中专教学中容易误解的有关物质的组成、性质和分类、化学用语、化学原理等方面的基础知识也尤其重要。
一、物质的组成、性质和分类
1、一类特殊的化学变化
关于“同素异形体的转化属于化学变化”的问题。因为同素异形体是属于两种不同的物质,所以如石墨与金刚石的相互转化、白磷与红磷的相互转化、氧气与臭氧的相互转化等都属于化学变化。
2、关于物质的焰色反应的认识
物质的焰色反应是物理变化,焰色反应的实质是因电子获得能量后在不同能级间发生跃迁而产生的,但没有新物质生成,所以不是化学变化。焰色反应是元素表现出来的性质,不仅仅是离子的性质,因为金属单质和溶液均可以进行焰色反应。
3、一类特殊的纯净物
HD虽然含有两种原子,但它仅含一种元素,所以是纯净物。结晶水合物(如CuSO4·5H2O)因不含游离态的水分子,所以是纯净物。
4、对氢化物的认识的误点
氢化物不一定全是气态的,如H2O是液态,NaH是固态。氢化物也不一定全是共价化合物,如NaH是离子化合物。
5、对含氧酸元数的认识的误点
确定某酸是几元酸不能仅凭H原子的个数来确定,如CH3COOH不是四元酸,H3PO3不是三元酸。正确的是由分子中所含—OH的个数来确定,因为CH3COOH只有一个羟基,所以是一元酸,H3PO3()只有两个羟基,是二元酸。
6、对酸酐认识不到位的误点
酸酐不一定是非金属氧化物,如高锰酸的酸酐Mn2O7是金属氧化物;酸酐也不一定只含两种元素,如醋酸的酸酐为(CH3CO)2O,它含有三种元素。
二、常见化学用语
(一)水解方程式也有特例。水解方程式一般要写可逆符号。但氢氧化铁胶体的制备却要写“===”号,且要标明“胶体”字样:Fe3++3H2O(△)Fe(OH)3(胶体)+3H+。
(二)电极反应式书写的误点。氢氧燃料电池是把多孔活性铂等惰性材料作两极浸在电解质溶液里,然后在两极分别通燃料气和氧气。如果电解质溶液为KOH溶液,要求写出电极反应式,有人写出负极反应: H2-2e-===2H+,正极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-。事实上负极反应式是不对的,正确的是2H2+4OH--4e-===4H2O。因为写电极反应时,一要考虑后续反应,二要注意电解质溶液的酸碱性环境,三要考虑正负极得失电子数相等。
四、易被混淆的化学原理
(1)质量数是质子数与中子数之和。质量数是原子核内所有质子和中子的相对质量的近似整数值的总和,是相对质量的范畴,由于原子的质量主要集中在由质子和中子组成的原子核上,因此,质量数又是同位素原子的相对原子质量的近似值。质量数之所以在数值上等于质子与中子数之和,是因为质子、中子的相对质量的近似整数值恰好均为1。(质子1.007277,中子1.00867)质量数只对原子而言,是相对质量范畴的概念,它可以近似表示原子的相对原子质量,故又称“近似相对原子质量”。其实,质量数=质子数+中子数,只是质量数的计算公式,但非真正的定义。
(2)原子的质量数一定比该原子相对原子质量小。质量数虽然是“将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来所得的数值”,又忽略了电子的质量,但质量数不一定比原子相对原子质量小。例如35Cl的相对原子质量34.969,37Cl的相对原子质量为36.966,这是因为相对原子质量并不等于质子、中子、电子的相对质量的简单加和(这和求相对分子质量的不同,相对分子质量=各个原子的相对原子质量的代数和)。质子与中子在组成原子核的时候,会释放出巨大的结合能(核反应范畴),导致质量亏损(E=mc2),即使得结合后的原子的质量小于质子中子的简单加和的质量。[x中子 + y质子= 原子(质量数x+y)+ 结合能]。而我们平时所见的相对原子质量,则是取中性原子的最低能量状态即结合能释放时的静止质量与一个12C的1/12作比值(当然此时的碳原子质量也是最低能量状态的静止质量)。而相对分子质量就是物质中各个元素的相对原子质量与分子中原子个数的质量乘积之和。也就是说原子在构成分子的时候,化学键形成所释放的能量相对小,不足以导致质量亏损,所以简单加和即可。举个例子:1mol甲烷完全燃烧体系能量损失为890kJ,根据质能方程换算质量损失约为10-11kg,由此可见,在一般分子级的变化(化学反应)中,随着能量的变化的质量变化太小,以致用现代的测试手段测不出来,远远不及原子级的变化(核反应)的质量变化明显,故而忽略不计,分子质量就是原子质量的简单加和,即可。
由此推知,分子間作用力更小,大量分子组成物质时释放的能量更小,物质的质量就可以等于许多分子的质量之和。在分子原子范围内“加减法”尚且适用,在质子中子范围内便不适用了。
(3)元素的近似相对原子质量一定比元素的相对原子质量小。对元素的各同位素原子质量数进行平均,所得的数值可以近似表示元素的相对原子质量,又叫元素的近似相对原子质量,同样不一定比元素的相对原子质量小。我们平常所说的某种元素的相对原子质量,是按各种天然同位素原子所占的一定百分比算出来的平均值。具体算法是:氯元素的相对原子质量=34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453。氯元素的近似相对原子质量=35×75.77%+37×24.23=35.48 。国际上通常采用的氯元素的相对原子质量是35.453, 而不是35.48。求元素相对原子质量和近似相对原子质量都是∑AP%(P%代表同位素在自然界中的丰度即百分含量)但前者的A代表相对原子质量,后者的A代表质量数。原子的质量数不一定比该原子相对原子质量小,那么元素的近似相对原子质量也就不一定比元素的相对原子质量小。
(4)同位素之间形成的分子如H2、D2、T2是同素异形体的关系。在《九年义务教育三年制初级中学化学教科书》(人民教育出版社化学室编辑出版)和《义务教育课程标准实验教科书·化学九年级》(山东教育出版社编辑出版)两本书中都指出,由分子构成的物质,如果是由不同种分子构成的就是混合物,由同种分子构成的就是纯净物。但在进入中专课程以后,“同位素”概念的出现使混合物概念产生了问题,如1H35Cl、1H37Cl、2H35Cl、2H37Cl、3H35Cl、3H37Cl等虽是不同种分子,但同属于氯化氢这种物质。即以上六者混合后仍属于纯净物。
关键词:化学教学;概念;原理;误解
在中专化学教学中,由于对化学概念和原理认识不到位,特别是没有考虑到特例的存在,在解题或分析中往往会混淆是非,以致于学生也是听得似懂非懂,看似一些小问题,却会造成对化学有些问题始终处于模棱两可的理解状态。因此,澄清中专教学中容易误解的有关物质的组成、性质和分类、化学用语、化学原理等方面的基础知识也尤其重要。
一、物质的组成、性质和分类
1、一类特殊的化学变化
关于“同素异形体的转化属于化学变化”的问题。因为同素异形体是属于两种不同的物质,所以如石墨与金刚石的相互转化、白磷与红磷的相互转化、氧气与臭氧的相互转化等都属于化学变化。
2、关于物质的焰色反应的认识
物质的焰色反应是物理变化,焰色反应的实质是因电子获得能量后在不同能级间发生跃迁而产生的,但没有新物质生成,所以不是化学变化。焰色反应是元素表现出来的性质,不仅仅是离子的性质,因为金属单质和溶液均可以进行焰色反应。
3、一类特殊的纯净物
HD虽然含有两种原子,但它仅含一种元素,所以是纯净物。结晶水合物(如CuSO4·5H2O)因不含游离态的水分子,所以是纯净物。
4、对氢化物的认识的误点
氢化物不一定全是气态的,如H2O是液态,NaH是固态。氢化物也不一定全是共价化合物,如NaH是离子化合物。
5、对含氧酸元数的认识的误点
确定某酸是几元酸不能仅凭H原子的个数来确定,如CH3COOH不是四元酸,H3PO3不是三元酸。正确的是由分子中所含—OH的个数来确定,因为CH3COOH只有一个羟基,所以是一元酸,H3PO3()只有两个羟基,是二元酸。
6、对酸酐认识不到位的误点
酸酐不一定是非金属氧化物,如高锰酸的酸酐Mn2O7是金属氧化物;酸酐也不一定只含两种元素,如醋酸的酸酐为(CH3CO)2O,它含有三种元素。
二、常见化学用语
(一)水解方程式也有特例。水解方程式一般要写可逆符号。但氢氧化铁胶体的制备却要写“===”号,且要标明“胶体”字样:Fe3++3H2O(△)Fe(OH)3(胶体)+3H+。
(二)电极反应式书写的误点。氢氧燃料电池是把多孔活性铂等惰性材料作两极浸在电解质溶液里,然后在两极分别通燃料气和氧气。如果电解质溶液为KOH溶液,要求写出电极反应式,有人写出负极反应: H2-2e-===2H+,正极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-。事实上负极反应式是不对的,正确的是2H2+4OH--4e-===4H2O。因为写电极反应时,一要考虑后续反应,二要注意电解质溶液的酸碱性环境,三要考虑正负极得失电子数相等。
四、易被混淆的化学原理
(1)质量数是质子数与中子数之和。质量数是原子核内所有质子和中子的相对质量的近似整数值的总和,是相对质量的范畴,由于原子的质量主要集中在由质子和中子组成的原子核上,因此,质量数又是同位素原子的相对原子质量的近似值。质量数之所以在数值上等于质子与中子数之和,是因为质子、中子的相对质量的近似整数值恰好均为1。(质子1.007277,中子1.00867)质量数只对原子而言,是相对质量范畴的概念,它可以近似表示原子的相对原子质量,故又称“近似相对原子质量”。其实,质量数=质子数+中子数,只是质量数的计算公式,但非真正的定义。
(2)原子的质量数一定比该原子相对原子质量小。质量数虽然是“将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来所得的数值”,又忽略了电子的质量,但质量数不一定比原子相对原子质量小。例如35Cl的相对原子质量34.969,37Cl的相对原子质量为36.966,这是因为相对原子质量并不等于质子、中子、电子的相对质量的简单加和(这和求相对分子质量的不同,相对分子质量=各个原子的相对原子质量的代数和)。质子与中子在组成原子核的时候,会释放出巨大的结合能(核反应范畴),导致质量亏损(E=mc2),即使得结合后的原子的质量小于质子中子的简单加和的质量。[x中子 + y质子= 原子(质量数x+y)+ 结合能]。而我们平时所见的相对原子质量,则是取中性原子的最低能量状态即结合能释放时的静止质量与一个12C的1/12作比值(当然此时的碳原子质量也是最低能量状态的静止质量)。而相对分子质量就是物质中各个元素的相对原子质量与分子中原子个数的质量乘积之和。也就是说原子在构成分子的时候,化学键形成所释放的能量相对小,不足以导致质量亏损,所以简单加和即可。举个例子:1mol甲烷完全燃烧体系能量损失为890kJ,根据质能方程换算质量损失约为10-11kg,由此可见,在一般分子级的变化(化学反应)中,随着能量的变化的质量变化太小,以致用现代的测试手段测不出来,远远不及原子级的变化(核反应)的质量变化明显,故而忽略不计,分子质量就是原子质量的简单加和,即可。
由此推知,分子間作用力更小,大量分子组成物质时释放的能量更小,物质的质量就可以等于许多分子的质量之和。在分子原子范围内“加减法”尚且适用,在质子中子范围内便不适用了。
(3)元素的近似相对原子质量一定比元素的相对原子质量小。对元素的各同位素原子质量数进行平均,所得的数值可以近似表示元素的相对原子质量,又叫元素的近似相对原子质量,同样不一定比元素的相对原子质量小。我们平常所说的某种元素的相对原子质量,是按各种天然同位素原子所占的一定百分比算出来的平均值。具体算法是:氯元素的相对原子质量=34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453。氯元素的近似相对原子质量=35×75.77%+37×24.23=35.48 。国际上通常采用的氯元素的相对原子质量是35.453, 而不是35.48。求元素相对原子质量和近似相对原子质量都是∑AP%(P%代表同位素在自然界中的丰度即百分含量)但前者的A代表相对原子质量,后者的A代表质量数。原子的质量数不一定比该原子相对原子质量小,那么元素的近似相对原子质量也就不一定比元素的相对原子质量小。
(4)同位素之间形成的分子如H2、D2、T2是同素异形体的关系。在《九年义务教育三年制初级中学化学教科书》(人民教育出版社化学室编辑出版)和《义务教育课程标准实验教科书·化学九年级》(山东教育出版社编辑出版)两本书中都指出,由分子构成的物质,如果是由不同种分子构成的就是混合物,由同种分子构成的就是纯净物。但在进入中专课程以后,“同位素”概念的出现使混合物概念产生了问题,如1H35Cl、1H37Cl、2H35Cl、2H37Cl、3H35Cl、3H37Cl等虽是不同种分子,但同属于氯化氢这种物质。即以上六者混合后仍属于纯净物。