苏教版(必修2)化学反应限度中两个实验的讨论

摘要：化学反应限度是化学新教材引入的一个新的知识点，本文对苏教版必修2中有关化学反应限度的两个实验的可行性展开了讨论，并对如何进行反应限度的教学谈了相关的教学体会。

关键词：新课程；反应限度；电极电位；平衡常数

文章编号：1005－6629(2008)01－0075－03中图分类号：G632.479 文献标识码：B

2006年9月，浙江省决定实施新课程改革，全省因此统一采用针对新课程编写的教科书。其中化学课采用的为江苏教育出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书―化学》教科书（以下简称“苏教版”）。这套书除了带给一线教师许多新的观念之外，还出现了许多以前中学化学教科书中所没有的新的知识点及新的课堂实验，化学反应限度就是其中新出现的名词之一。由于笔者今年恰好担任高一化学的教学任务，所以我对如何教学教材中新的知识点进行了较为认真的、系统的思考，对每个新出现的化学实验都进行了验证，在这里我想与同行探讨苏教版中化学反应限度的两个实验及我对化学反应限度教学的一些体会。

1 有关反应限度的两个实验的探讨

为说明化学反应限度是一个化学反应中普遍存在的现象，苏教版设计了两个实验[1]。

实验1：取5mL浓度为0.1mol/L的KI溶液，滴加浓度为0.1mol/L的FeCl3溶液5-6滴，用KSCN检验是否还存在Fe3+。

实验2：足量的铜粉与2mL浓度为0.1mol/L的AgNO3反应，实验完成后取上层清液于另一支试管中，再向试管中滴加浓度为0.1mol/L的KI溶液，检验Ag+是否存在。

毫无疑问，教材的意思是要通过两个实验来说明一个事实：尽管有些氧化还原反应是一个比较彻底的反应（至少对刚刚进入高中的学生来说是这样的），但溶液中还是存在着微量的反应物，而且我们还能通过已有的知识进行验证！那么这两个实验事实果真如此吗？笔者为此对这两个实验进行了理论与实验的探讨。

1.1 两个实验的理论探讨

对于实验1的理论探讨：

分析化学中显示的用SCN-检验Fe3+时，Fe3+的检出限量浓度为5ppm[3]。

结论：在此反应中，所以我们不能通过加入SCN-的方法来检验Fe3+的存在。

对于实验2的理论讨论：

实验2也为氧化还原反应，其反应方程式为：2Ag++Cu=2Ag+Cu2+。查有关该反应的电极电位可得该反应的标准电动势为[2]：

由于此反应平衡常数很大，我们可以认为该反应可完全进行，通过计算可得 c(Cu2+)=0.05mol・L-1，代入上述式子，我们可得：

c(Ag+)=3.43×10-9

查得碘化银溶度积常数[2]： Ksp(AgI)=9.3×10-17

当再向试管中滴加浓度为0.1mol・L-1的KI溶液时，通过计算，我们会发现：

c(Ag+)c(I-)>Ksp(AgI)

结论：应该有AgI沉淀产生。

但这个看似正常的结论在经过仔细思考后随即又引起了极大的疑虑，因为这个计算表明， AgI的沉淀质量应该为极小的一个数值，在2mL溶液体积下，Ag+即使完全转化成AgI沉淀，其沉淀质量应该为：

m(AgI)=n(AgI)×M(AgI)=(3.43×10-9×0.002×235)g= 1.61×10-9g

在实验中，肉眼真的能看出如此微量的AgI沉淀吗？

2两个实验的实验验证

实验1的实验验证

为使人的肉眼能准确观察到实验现象，笔者在实验过程中采用对照实验的方法。实验方法及现象叙述如下：试管1取5mL浓度为0.1mol・L-1的KI溶液，滴加浓度为0.1mol・L-1的FeCl3溶液5-6滴，试管2则取5mL纯净水，然后滴加浓度为0.1mol・L-1的FeCl3溶液5-6滴，充分振荡后观察现象。发现试管1中溶液变成黄色，试管2中的溶液为淡黄色，试管1中溶液的颜色要比试管2要深得多，说明试管1的确反应生成了碘（可用CCl4溶液进行验证）。把试管2中的溶液一分为二倒入试管3、试管4中，使试管3为对照试管，往试管4中加入KSCN，试管4溶液不变色。以上现象能充分说明SCN-并不能检测出此反应中Fe3+的存在与否。

值得说明的是，在学生实验中，很多学生都能顺利检验出Fe3+的存在。笔者观察他们的实验后发现，学生在Fe3+与KI反应过程中，并没有充分振荡溶液，导致Fe3+与I-反应不完全。这也给我们的实验教学提了一个醒：我们今后要在提高学生理论水平、解题能力的同时，也要加强学生的实验操作能力。此实验如果采用在水浴中进行，只需稍微振荡混合，SCN-就无法在此实验中检验出Fe3+的存在了。

实验2的实验验证

验证实验2笔者费了很大的周折，但结果比较有意思，为与同行交流，我把实验过程及实验中的一些想法如实记录如下：

在每一次实验时，笔者都严格按照教科书中的叙述进行实验。经充分搅拌后，每隔一小时用0.1mol/L的KI溶液检验Ag+是否存在。在前一、二个小时，尽管每次往反应后溶液滴加KI时，溶液都出现了黄色混浊现象，但我坚定的认为这是反应还没有充分完全的原因。当反应六小时后，我再次滴加KI时，溶液还是出现黄色混浊现象时，我开始有些嘀咕了：我的理论计算是否正确！

但笔者手中的分析化学书告诉我，用实验室Cl-检验Ag+的存在时，Ag+的检出限量为10ppm[3]，由于缺少I-检验时的Ag+的检出限量，笔者还是无法确定是否能用I-检验出Ag+浓度为3.43×10-9mol/L的溶液下银离子的存在与否。

然而，当我无意中拿起一周前反应的试管时。我惊讶地发现试管中的溶液还是呈现黄色，沉淀似乎并没有凝聚下来。但我仔细观察试管底部时，发现沉淀颜色除了黄色外，似乎还有白色物质出现。这一下子让我恍然大悟：原来我起初观察到的黄色混浊现象除了可能存在AgI之外，还可能是白色沉淀与黄色溶液综合作用下共同的结果。

那么这白色沉淀到底是什么呢？笔者试着提取反应后的上层清液，往上层清液中加入1mLCCl4，笔者惊讶地发现CCl4溶液变成紫红色，说明有单质碘的存在。那么单质碘怎么出来的呢？通过思考，笔者认为那是Cu2+与I-反应的结果，除了单质碘生成外，还有CuI白色沉淀。笔者查到的一些电极电位数据也证实了这一看法。

反应二理论上虽然有存在的可能性，但由于Cu粉与Ag+的反应比较彻底，肉眼应该不能看到，在实际操作中有人会看到有黄色沉淀产生的的原因是因为铜粉与银离子反应较慢、实验者没有等待足够长时间的缘故。

3有关化学反应限度教学的一些体会

3.1关于实验设计的一些体会

用实验来验证化学事实及化学原理，这是化学研究的重要方法，也是符合新课程理念的。但美中不足的是这两个实验都存在一些缺陷，所以在教学中教师不宜采用。反应限度在客观上还是存在的，化学反应限度不仅存在于氧化还原反应中，还同样存在于非氧化还原反应中。所以，在设计化学实验时，我们可以设计两个实验，一个为验证氧化还原反应的反应限度，另一个为验证非氧化还原反应的反应限度。笔者在此设计了一个非氧化还原反应的实验例子。

[实验]：往试管中加入4mL浓度为1mol/L的CaCl2溶液， 然后往溶液中滴加5滴浓度为1mol/L的Na2SO4溶液，观察实验现象。静置后，取上层清液，往清液中滴加浓度为1mol/L的BaCl2溶液，观察实验现象。

笔者进行了这一实验，现象比较明显、效果比较好，能充分说明非氧化还原反应也存在着反应限度这一事实。

3.2 关于反应限度含义的体会

反应限度在必修课上没有相关的明确定义，所以很多教师与学生都有点不太明白反应限度的确切含义。笔者理解教材在必修课中之所以出现反应限度，其实就是为选修课中出现平衡常数打下一个良好的基础。所以反映限度在含义上就是选修课中的化学平衡，但由于平衡常数是对化学反应平衡的一个定量描述，学生难以一下理解，所以在必修教材中引入反应限度是为了让学生对化学反应有一个定性的认识。

参考文献：

[1]王祖浩. 普通高中课程标准实验教科书化学2(第三版)[M].江苏教育出版社, 2006.6.

[2]John A. Dean Lange's Handbook of Chemistry (Fifteenth Edition)[S].McGRAW-HILL,INC.

[3]武汉大学. 分析化学(第二版)[M].高等教育出版社,1982.

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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