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一、问题的提出
在学生学习或教师教学过程中经常会遇到一些比较典型的例题,这类问题因构思巧妙、形式新颖、设计合理,在考查学科主干知识的同时又考查学生能力,被教师与学生称为“经典例题”而当做习题的范例进行讲解或研读.鉴于“经典例题”在中学化学教学中这种特殊的地位,“经典例题”的认定就显得非常重要.令人遗憾的是,目前中学化学教学中流行的一些所谓“经典例题”,存在某些比较严重甚至是令人不能容忍的错误,却未被广大师生认识到,在各种化学资料中广为流传,在化学期刊上反复刊登,而中学师生也大多对这些经典问题的解答深信不疑,对中学化学教学产生了不良影响.
二、一个经典例题与答案
下面的题目是大家非常熟悉的一个化学问题,它源于人教版的高中化学课本,多年以来一直被国内各类优秀期刊反复刊登或转载.由于该题涉及了溶解平衡、盐的水解、平衡移动等知识,题中提出了对同一实验现象所作的两种不同解释,又涉及实验设计与评价,试题具有开放性,被许多人评价为“命题构思巧妙”“能充分考查学生的自学能力与严密的思维推理能力”而奉为较为少见的经典例题之一,为广大中学师生所称道,并以此为范例分析其他同类化学问题.殊不知,该题的推理过程存在极为严重的失误.
1.题目
已知氨水的电离程度与醋酸的电离程度在同温同浓度下相等.现向少量Mg(OH)2的悬浊液中加入适量的饱和氯化铵溶液,结果悬浊液变澄清了.
甲同学的解释是：
Mg( OH)2—Mg2++20H-(1)
NH4+H20—NH3.H20+H+(2)
H++OH— H2O
(3)
由于反应(3)的发生使平衡(1)右移,Mg(OH)2逐渐溶解.
乙同学的解释是：
Mg( OH)2—Mg2++20H-(1)
NH4++OH—NH3-H20 (2)
由于反应(2)的发生使平衡(1)右移,Mg(OH)2逐渐溶解.
丙同学选用一种试剂重做了实验,Mg(OH)2的悬浊液也变澄清了,且能证明甲、乙的解释只有一种正确.试回答下列问题：
(1)丙选用的试剂是____.(2)你认为甲、乙的解释中谁正确____.(3)丙同学得出的正确结论的理由是____.写出氯化铵饱和溶液使Mg(OH)：溶解的离子方程式_____.
2.试题的分析与答案
氯化铵溶液既有酸性又含有大量NH4+,而酸或NH4+都有可能因消耗OH-使氢氧化镁的溶解平衡右移而溶解,这就造成了“加入氯化铵溶液后氢氧化镁悬浊液变澄清”原因不明的结果,也就是说,H+与NH4+同时存在使氢氧化镁悬浊液变澄清有不同的解释.这就很自然地让人想到选用一种中性铵盐来证明反应机理,由题干信息“已知氨水的电离程度与醋酸的电离程度在同温同浓度下相等”可知CH3COONH4溶液中含有大量NH4+却没有酸性,它若能将氢氧化镁悬浊液溶解则说明乙同学解释正确.由以上分析,各小题答案为：
(1)CH3COONH4, (2)乙正确；(3)CH3COONH4溶液呈中性,它若能使氢氧化镁悬浊液变澄清说明是NH4+结合了氢氧化镁悬浊液中OH-,导致氢氧化镁的溶解平衡右移,从而使氢氧化镁溶解悬浊液变澄清.2NH4++Mg( OH)2--2NH3-H.O+Mg2+.
三、例题信息、试题分析与答案中存在的问题
上述经典例题从命题设计到试题的解析与答案都存在一些问题,这些错误是一致的,其根源是命题设计上的失误.
1.试题分析与答案中的问题
(1)思维的不对称性
如果像上文中分析的那样,为了排除H+与NH4+之间的相互影响,我们在想到只含有NH4+而不存在大量H+的中性CH3COONH4溶液之外,对称地还应考虑另一种溶液,此溶液仅有大量H+而不含有NH4+,这种溶液并不难得到——与NrH4CI溶液pH相同的稀盐酸.如上文分析的那样只考虑醋酸铵,是一种残缺思维活动的结果,很像是知道了答案才那样想一样,试题分析中看似严密的推理存在一个很大的漏洞,对于培养学生发散思维是极为不利的.
(2)忽视了竞争反应原理
氯化铵溶液既有酸性又含有大量NH4+,的确是造成“加入氯化铵溶液后氢氧化镁悬浊液变澄清”有两种不同解释的根本原因.但是,中性的CH3COONH4溶液能将氧氧化镁悬浊液变澄清并不能说明就是NH4+起的作用.一个简单例子就可以说明这一点：大家都知道中学化学中“竞争反应”是普遍存在的,比如将少量铁粉投入到硫酸铁与硫酸铜的混合溶液中,由于Fe3+氧化性强于Cu2+,Fe:3+会将Fe氧化为Fe2+,而Cu2+却不参加氧化还原反应,这就是一个典型的“竞争反应”.由于Fe3+与Cu2+单独存在时都可以氧化铁粉：2Fe3*+Fe—3Fe ；CuZF+Fe—Fe2+Cu,不能通过将铁粉投入硫酸铜溶液中铁粉被氧化来证明铁溶于硫酸铁与硫酸铜的混合溶液是由于铁被硫酸铜所溶解的.
可以想象,氢氧化镁有可能既溶于醋酸铵又溶于pH与氯化铵相同的稀盐酸,即氢氧化镁溶于氯化铵溶液有可能属于竞争反应.只给醋酸铵验证的机会却不给稀盐酸验证机会是不合理的,是一种不对称思维活动的结果,是一种封闭的思维方式,而不是中学教育所提倡的“开放性或发散性”的思维方式.过去我们经常讲西方的论文范文是“吹金喇叭”的论文范文,谁吹得响金喇叭谁就当总统——穷人没有金喇叭.这个“经典例题”的解答不正是犯了这种错误吗?
2.题干信息的误导
试题的分析与答案正是命题人所想要的结果.高考化学《考试大纲》强调高考在考查中学化学主干知识的同时要侧重能力考查,而能力考查中非常重要的一项就是对“自学能力”的考查,“自学能力”包括：敏捷地接受试题所给出的新信息的能力；将试题所给的新信息,与课内已学过的有关知识结合起来,解决问题的能力；在分析评价的基础上,应用新信息的能力.命题人正是基于这一思想进行该题的命题.
题干中大部分信息都没有问题,而题干中第一个信息“已知氨水的电离程度与醋酸的电离程度在同温同浓度下相等”却对解题起了误导作用,它提供给学生一个明确信息：CH3COONH4溶液呈中性.当学生想到CH3COONH4溶液呈中性又含有大量NH4+,很自然地认为CH3COONH4溶液是验证反应机理最恰当的试剂,并且自以为“敏捷地接受了试题所给新信息”,更加肯定了对于这种解法的自信心,写出了一个十分“有把握”的错误答案.
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四、氢氧化镁悬浊液变澄清原因探析
1.氢氧化镁溶解的原因
加人氯化铵溶液后氢氧化镁悬浊液变澄清的机理到底是什么,又如何来证明呢?
笔者以为,原例题中氢氧化镁悬浊液变澄清的原因是NH4+与溶液中OH-的结合,但并不需要一个真正的化学实验去验证.向氢氧化镁悬浊液中加入氯化铵溶液时,氯化铵溶液中NH4+与H+中哪种离子与Mg(OH)：反应取决于这两种阳离子与OH-的结合能力（并非同浓度下比较）.由于氯化铵溶液中H+的生成本身就是H+与NH4境争OH-失败的产物：纯水中存在电离平衡：H20—H++OH-,投入NH4Cl后由于NH4+与OH-具有更强的结合能力,使水的电离平衡右移,H失去了OH-,即：NH4++H20JNH3.H20+H+,溶液呈明显酸性.所以说,氯化铵溶液中存在的浓度很小的H+对于OH-的结合能力小于溶液中NH4+,氢氧化镁悬浊液的溶解是NH4+与OH-结合造成的.
同理,不用进行复杂的讨论,可以确定：酸性更强的FeC13溶液使氢氧化镁悬浊液溶解的原因是Fe3+与OH-的结合（而非H+与OH-的结合）,对应的离子方程式为：2Fe3++3Mg( OH)2等于2Fe( OH)3+3Mg2+,这也符合离子反应的一般原理：反应向离子浓度减少的方向进行.
2.能用实验来证明吗
能设计一个与原例题类似的实验方案来证明反应机理吗?按照例题中的实验设计思路,可以取两份相同的氢氧化镁悬浊液,其中一份加入CH3COONH4溶液,另一份加入与原NH4CI溶液pH相同的稀盐酸,如果前者变澄清而后者不反应则可说明“同学乙”的解释正确,如果两份悬浊液均澄清则不能说明问题,则应改变实验设计思路.
五、教学中的反思
笔者在中学化学教学实践中注意到：与之类似的在命题设计上或答案解析中有明显错误的所谓“经典例题”并不少见,如果各位中学化学教师、学生和化学资料的编撰者本着实事求是与科学认真的态度对待这些问题,真正实行“研究性学习”,不“唯权威是从”“唯众论是从”,其中的疏漏并不难发现,但是解决这些所谓的“经典问题”的确有许多实际的困难,主要有两点：一是中学教师大多陷于备课、上课、辅导、编制试卷等日常教学工作以及进行月考、期中期末地区联考、高考等各种级别的考试评比之中,没有时间、精力和论文范文去怀疑这些问题的合理性；二是如果仅是个别教师发现了问题,向同学指出了其中的错误,在联考甚至高考中遇到类似的问题时怎么处理,因为评分标准不会为一两个人而改变,而得分、升学是中学教学和学生首先要考虑的目标.
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