化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論視角下實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像的矯正

摘要： 教師在長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)歷練過(guò)程中，若缺失了化學(xué)專業(yè)理論的持續(xù)研習(xí)與高端引領(lǐng)，就容易形成限于個(gè)人理解慣性下的不良實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像。從化學(xué)動(dòng)力學(xué)等理論視角，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新實(shí)踐案例，對(duì)教師如何以專業(yè)理論學(xué)習(xí)為抓手不斷完善個(gè)人化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像等問(wèn)題進(jìn)行分析與探討，提出了矯正不良實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像的實(shí)施策略： （1）強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)，糾正實(shí)驗(yàn)認(rèn)知;（2）審視思維慣性，理解實(shí)驗(yàn)操作;（3）探尋關(guān)鍵要素，引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞： 實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像; 化學(xué)動(dòng)力學(xué); 理解慣性; 理論學(xué)習(xí); 化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)： 10056629（2019）4008405中圖分類號(hào)： G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 研究背景

心像就是心理圖像，是每個(gè)人內(nèi)心中所具有的對(duì)現(xiàn)實(shí)或未來(lái)世界認(rèn)識(shí)與理解的內(nèi)在影像。心像是對(duì)世界作出解釋的源泉，主宰了我們對(duì)外部世界的解釋，我們總習(xí)慣于根據(jù)自己內(nèi)在的影像來(lái)賦予外在世界的意義[1]。作家對(duì)生活物象的感覺(jué)和體驗(yàn)達(dá)到一定程度，就自然產(chǎn)生了創(chuàng)造藝術(shù)形象的要求和沖動(dòng);化學(xué)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)積累到一定程度，面對(duì)新的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象與結(jié)果時(shí)內(nèi)心也自然會(huì)產(chǎn)生個(gè)人心像下的慣性理解。但通過(guò)純粹經(jīng)驗(yàn)輸入建構(gòu)的教師個(gè)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像，在理解與解釋化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)易限于教師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)源、專業(yè)水平、教育理念、文化背景等諸多因素的影響，存在或多或少非理性的、有?？茖W(xué)的成分，從而在教學(xué)中出現(xiàn)關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知偏差和實(shí)踐障礙。

要矯正這種不良的非理性實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像，減少教師心像與客觀事實(shí)背離現(xiàn)象的發(fā)生，我們就必須減少個(gè)人非理性經(jīng)驗(yàn)輸入、強(qiáng)化學(xué)科理論指導(dǎo)、促進(jìn)專業(yè)素養(yǎng)提升。本文擬從化學(xué)動(dòng)力學(xué)等理論的視角，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐中具體的幾則化學(xué)實(shí)驗(yàn)疑難探究與分析案例，對(duì)教師如何進(jìn)一步通過(guò)專業(yè)理論學(xué)習(xí)矯正與完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像作簡(jiǎn)要探討，拋磚引玉供同行參考。

2 化學(xué)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的教學(xué)定位與內(nèi)涵

經(jīng)驗(yàn)只能把握知識(shí)點(diǎn)滴，理論卻能撐起知識(shí)大廈。中學(xué)化學(xué)教材在介紹化學(xué)專業(yè)理論時(shí)羞答答，讓人霧里看花，致使有些教師教了幾年化學(xué)以后，理論水平逐步下滑，甚至慢慢退化到一個(gè)普通高中生的認(rèn)知水平。如一些教師對(duì)化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)并不深刻、理解也不透徹，容易造成認(rèn)識(shí)混淆，甚至知識(shí)紊亂、邏輯不清，導(dǎo)致處理諸如平衡移動(dòng)標(biāo)志及方向判斷等具體教學(xué)問(wèn)題時(shí)，出現(xiàn)首鼠兩端、張冠李戴等不當(dāng)行為。因此，教師有必要堅(jiān)持學(xué)習(xí)，進(jìn)一步厚實(shí)理論修養(yǎng)，把握好熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的教學(xué)定位、理論內(nèi)涵與應(yīng)用，從源頭加以理解甄別，提升自身課堂駕馭能力和執(zhí)教水平。

從教學(xué)定位角度看，熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容是中學(xué)化學(xué)課程的重要組成部分，課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)教學(xué)目標(biāo)作了明確分割。學(xué)生認(rèn)識(shí)動(dòng)力學(xué)理論的具體要求有： （1）知道化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法，能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定某些化學(xué)反應(yīng)的速率;（2）知道活化能的涵義及其對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響;（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑等對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律。對(duì)熱力學(xué)的要求則是： （1）能用焓變和熵變說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的方向;（2）能描述化學(xué)平衡建立的過(guò)程，知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義并利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率[2]。

從理論內(nèi)涵對(duì)比看，熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)是綜合研究化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生、能量變化、反應(yīng)速率和程度等規(guī)律的兩個(gè)不可或缺的重要組成部分，兩者研究任務(wù)和側(cè)重點(diǎn)不同，既有顯著區(qū)別也存在必然聯(lián)系。熱力學(xué)著眼于反應(yīng)體系狀態(tài)研究，從靜態(tài)角度出發(fā)通過(guò)應(yīng)用基本原理研究化學(xué)反應(yīng)的始終態(tài)，討論化學(xué)變化過(guò)程中伴隨的能量變化，主要回答化學(xué)反應(yīng)的可能性問(wèn)題。而動(dòng)力學(xué)從動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)出發(fā)，主要著眼于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程性研究，在特定條件下（溫度、壓強(qiáng)、濃度及介質(zhì)等）通過(guò)對(duì)個(gè)別或少數(shù)分子、原子微觀性質(zhì)層面探討來(lái)分析化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，研究指向內(nèi)外因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)速率大小的影響，解決實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題，其中反應(yīng)速率理論是經(jīng)典化學(xué)動(dòng)力學(xué)對(duì)反應(yīng)歷程闡釋的基本理論，包括反應(yīng)速率的概念和分子碰撞理論基本模型[3]。

3 動(dòng)力學(xué)視角下化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像的矯正

教師心像決定著教師的教育視野，決定著教育行為的可能性和特征，教師教育教學(xué)行為的缺陷，歸根到底是其心像局限性導(dǎo)致的[4]。教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像決定了教師與實(shí)驗(yàn)教學(xué)間的關(guān)系，若教師對(duì)專業(yè)理論知識(shí)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ兄羁陶J(rèn)識(shí)與足夠自信，那么就可能更積極地實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有效開展實(shí)驗(yàn)探析，大膽改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案。而現(xiàn)實(shí)中很多教師因動(dòng)力學(xué)理解偏廢而實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像不正，造成照本宣科、固步自封、不求甚解等教學(xué)惰性，展示出“不可違背教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同行們的理解也沒(méi)問(wèn)題”等錯(cuò)誤傾向，實(shí)踐時(shí)很容易引發(fā)誤判而導(dǎo)致教學(xué)行為與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相違背。因此，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐反思與專業(yè)研修，提升動(dòng)力學(xué)理論意識(shí)，全面審視和更新實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)，積極矯正自身不良的實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像。

3.1 強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)，糾正實(shí)驗(yàn)認(rèn)知

速率是動(dòng)力學(xué)概念，平衡是熱力學(xué)概念，屬不同范疇，兩者相關(guān)卻不互為因果。因現(xiàn)行教材編寫大多通過(guò)速率認(rèn)識(shí)平衡，再基于速率變化討論平衡移動(dòng)，這種時(shí)而速率、時(shí)而平衡的展示方式，致中學(xué)里動(dòng)力學(xué)理論與熱力學(xué)混為一談現(xiàn)象很普遍。有關(guān)實(shí)驗(yàn)方面，因長(zhǎng)期受實(shí)驗(yàn)固有經(jīng)驗(yàn)、同行認(rèn)識(shí)傳襲及教師個(gè)人惰性局限，教學(xué)時(shí)會(huì)將某些實(shí)驗(yàn)中的平衡建立想當(dāng)然地認(rèn)為是一個(gè)很慢或很快的過(guò)程，喪失了應(yīng)有的全面性與深刻性，導(dǎo)致認(rèn)識(shí)片面化，出現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)性證據(jù)張冠李戴、胡亂佐證的亂象。所以，一線教師通過(guò)加強(qiáng)動(dòng)力學(xué)等理論學(xué)習(xí)不斷糾正和完善自身實(shí)驗(yàn)認(rèn)知是非常必要的。

隨著化學(xué)教學(xué)中數(shù)字化傳感設(shè)備的普及，基于傳感技術(shù)進(jìn)行教學(xué)研究方面的素材愈加豐富。其中，NO2和N2O4平衡的探究就是一個(gè)創(chuàng)意與爭(zhēng)議并存的熱題。習(xí)慣上，通過(guò)壓縮（或拉伸）針筒時(shí)透光率（或壓強(qiáng)）變化來(lái)說(shuō)明壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響。如解讀圖1，一般認(rèn)為t1壓縮和t2擴(kuò)體表現(xiàn)的峰a、 b，體現(xiàn)了變壓后平衡移動(dòng)并逐步建立新平衡的過(guò)程。

用注射器的傳統(tǒng)方式是側(cè)面觀察顏色變化，即注射器活塞迅速內(nèi)推后，可看到氣體顏色先變深后變淺，最終比壓縮前深。教學(xué)中，同行們常將以上現(xiàn)象分解成兩個(gè)過(guò)程： 內(nèi)推活塞氣體體積驟減，NO2濃度變大，體系顏色加深，這是物理變化過(guò)程;后續(xù)顏色漸淺屬化學(xué)變化過(guò)程，NO2濃度減小表明壓縮時(shí)2NO2N2O4平衡正向移動(dòng)。反之，若外拉活塞，體系顏色則先變淺后變深，最終比擴(kuò)體前淺，解釋與上類同。

事實(shí)是否真如此？有同行證明[5]，即使將對(duì)象換成空氣后也會(huì)出現(xiàn)類似結(jié)果，如等量壓縮NO2、空氣時(shí)壓強(qiáng)變化見(jiàn)圖2。解釋是，活塞迅速內(nèi)推會(huì)對(duì)壓強(qiáng)傳感器感應(yīng)薄膜產(chǎn)生一個(gè)力的沖擊，瞬間壓強(qiáng)增大會(huì)讓薄膜因慣性發(fā)生過(guò)度形變，隨即薄膜逐步恢復(fù)至受力平衡態(tài)才顯示出壓縮后

的真實(shí)壓強(qiáng)，這個(gè)過(guò)程在圖像上就出現(xiàn)了一個(gè)峰值。我們認(rèn)為，從傳感器感應(yīng)薄膜固有物理性質(zhì)角度分析圖2有一定新意，但為什么色度傳感器不存在感應(yīng)膜，實(shí)驗(yàn)得圖1也會(huì)出現(xiàn)類似變化?？梢?jiàn)，上述理由可能還不夠準(zhǔn)確和全面。

從2NO2N2O4動(dòng)力學(xué)角度看，生成N2O4屬二級(jí)反應(yīng)，而解離N2O4是一級(jí)反應(yīng)，即此為1～2級(jí)可逆反應(yīng)[6]。 25℃時(shí)k正=（9.8±0.9）×106L·mol-1·s-1，k逆=（5.3±0.5）×104s-1。25℃下迅速擴(kuò)體或縮體，由一個(gè)平衡態(tài)過(guò)渡到新平衡態(tài)所需時(shí)間可用松弛法近似處理[7]，計(jì)算將原平衡態(tài)99.9%過(guò)渡到新平衡態(tài)所需時(shí)間約5×10-5s，而操作擴(kuò)體或縮體一般要0.1s，即平衡在體積變化瞬間便已達(dá)成，變體時(shí)濃度改變的物理過(guò)程和平衡移動(dòng)的化學(xué)過(guò)程兩階段不可能有效區(qū)分！有研究指出[8]，迅速變體時(shí)體系因得到或損失功而會(huì)引起升溫或降溫。用溫度傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)體系回復(fù)至室溫時(shí)間進(jìn)行粗測(cè)，一般不少于15s。注射器管壁散熱或吸熱回復(fù)到室溫的過(guò)程會(huì)不斷引起平衡移動(dòng)，這才是一個(gè)能被觀察的漸變過(guò)程。

3.2 審視思維慣性，理解實(shí)驗(yàn)操作

有這樣一則小故事： 一聾啞顧客到五金店買鐵釘，將左手兩指作持釘狀放于柜臺(tái)，右手作錘打狀。售貨員遞來(lái)一把錘子，顧客搖頭并指指作持釘狀的兩手指，售貨員終于拿對(duì)了。此時(shí)又來(lái)一盲人顧客，請(qǐng)你想象盲人將如何用最簡(jiǎn)單方法買到一把剪刀？我們絕不能定勢(shì)于聾啞人的手勢(shì)，因?yàn)槊と四苷f(shuō)話。所以，思維陷阱是由單純經(jīng)驗(yàn)慣性造成的，經(jīng)驗(yàn)在指引我們做出決定的同時(shí)，也可能固化我們思維，影響思維發(fā)散與創(chuàng)新。教師基于長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累而自然形成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像，在思考問(wèn)題時(shí)易理解狹隘化、解釋片面化。杜甫詩(shī)云：“會(huì)當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小?！被瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要我們多審視和破除思維慣性，通過(guò)加強(qiáng)動(dòng)力學(xué)等理論的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)自己從更高層面思考和研究實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，做到實(shí)驗(yàn)過(guò)程知其然并知其所以然，不斷提升實(shí)驗(yàn)操作水平。

例2 Fe（OH）3膠體制備的操作分析與把握

中學(xué)制備Fe（OH）3膠體常用FeCl3水解法。魯科版《化學(xué)1》教材[9]“練習(xí)與活動(dòng)”中操作是： 首先用潔凈的燒杯取少量蒸餾水，用酒精燈加熱至沸騰，向燒杯中逐滴滴加1mol·L-1FeCl3溶液，至液體呈透明的紅褐色。一般認(rèn)為用沸水在于促進(jìn)Fe3+水解。這種理解正確嗎？有如下事實(shí)與分析為據(jù)。

（1） 潔凈試管取適量蒸餾水，加熱至沸，滴幾滴1mol·L-1FeCl3溶液，管口放一張濕潤(rùn)藍(lán)色石蕊試紙，管內(nèi)液體澄清但逐漸加深為紅褐色，檢測(cè)有丁達(dá)爾現(xiàn)象，試紙未顯酸性現(xiàn)象。說(shuō)明Fe（OH）3膠體生成過(guò)程中，未檢測(cè)到HCl逸出，即使有也是極少量的。將以上試管繼續(xù)冷卻至室溫，滴1滴稀鹽酸補(bǔ)償可能揮發(fā)出的少量HCl，膠體分散系未被顯著破壞。

（2） A、 B、 C、 D四試管各加等量FeCl3和NaOH溶液，得四等份Fe（OH）3沉淀。A作對(duì)照，B、 C、 D在沸水浴中各加熱5min、 15min、 30min，加熱時(shí)間越久，試管中渾濁越明顯，顏色也越深。若繼續(xù)用等濃度鹽酸溶解沉淀至恰好消失時(shí)，四試管所用酸的體積依次增多?？梢?jiàn)，與未加熱相比，F(xiàn)e（OH）3沉淀受熱后更難溶于酸，所以受熱形成的Fe（OH）3膠體冷卻后也較難溶于酸。Fe（OH）3膠粒實(shí)際是一些多核鐵配合物或聚合體，組成可簡(jiǎn)化表示為Fe2O3·nH2O。加熱或久置時(shí)n會(huì)逐步減小，顏色加深，也更趨難溶于酸。事實(shí)上這也是很多高價(jià)金屬氫氧化物的通性。

（3） FeCl3固體和蒸餾水現(xiàn)配1mol·L-1FeCl3溶液，測(cè)得pH為0.63，檢測(cè)無(wú)丁達(dá)爾現(xiàn)象;放置過(guò)夜，溶液光路逐漸明顯，pH減小到0.40;長(zhǎng)時(shí)間（數(shù)周以上）放置出現(xiàn)一定程度渾濁，pH進(jìn)一步下降至0.34。若改變所配FeCl3溶液的濃度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，剛配好時(shí)都沒(méi)有明顯的丁達(dá)爾現(xiàn)象，久置后則都有不同程度的丁達(dá)爾現(xiàn)象甚至渾濁，pH也逐漸減小。

有同行也證得，通常條件下Fe3+水解平衡是一個(gè)較緩慢的建立過(guò)程[10]。從動(dòng)力學(xué)機(jī)理角度，F(xiàn)e3+加水分解、聚合、老化直至形成不溶物等是一連串復(fù)雜多聚過(guò)程，主要可分成兩階段： 第一階段通過(guò)羥橋化作用，使簡(jiǎn)單水解產(chǎn)物聚集成具有特征大小的高正電荷的多聚配合物;第二階段是羥橋化多聚物聚集成更大多聚物（電子顯微鏡觀察起始羥橋化多聚物，實(shí)際為直徑2.0～4.0nm球形陽(yáng)離子），然后通過(guò)氧橋化作用進(jìn)一步降低電荷，此原則是增長(zhǎng)成核的過(guò)程。具體參見(jiàn)圖3[11]。

到此，可歸納出教材制膠體用沸水的理由。除促進(jìn)Fe3+水解平衡正向移動(dòng)外，還在于升溫加快速率以縮短水解平衡建立時(shí)間，及引起Fe（OH）3膠粒脫水與晶型轉(zhuǎn)化。所以，演示實(shí)驗(yàn)時(shí)加熱操作就成了必備條件。但到底是蒸餾水煮沸后加FeCl3溶液，還是蒸餾水加FeCl3溶液后再加熱，只要操作嫻熟、把握到位就不影響效果，也沒(méi)必要死摳。還需指出，若實(shí)驗(yàn)中FeCl3溶液與Fe（OH）3膠體要進(jìn)行丁達(dá)爾現(xiàn)象對(duì)照，所用FeCl3溶液務(wù)必現(xiàn)配。

3.3 探尋關(guān)鍵要素，引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)転閷W(xué)生正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化規(guī)律提供事實(shí)依據(jù)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)體系結(jié)構(gòu)化，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維與科學(xué)思想。但受實(shí)驗(yàn)儀器、藥品、裝置、設(shè)計(jì)思路等影響，平時(shí)教學(xué)中有些演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、教學(xué)效果差，致使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生懷疑，影響效果，也失去了實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的魅力。諸多同行在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與優(yōu)化方面已做了大量成功嘗試與探索，但受個(gè)體不良實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像的束縛，一些研究仍停留于為改進(jìn)而改進(jìn)的層次，流于表面偏多而深入分析的較少，裝置改進(jìn)偏多而條件探尋的較少，盲目實(shí)踐偏多而理論引領(lǐng)的較少。這時(shí)刻提醒我們要加強(qiáng)理論研修，從理論視角俯視和認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)，探尋成功的關(guān)鍵要素，破解疑難的失敗迷局，不斷實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新，更好地利用實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生興趣，啟迪學(xué)生心智，開拓學(xué)生思維。

例3 氯水光解實(shí)驗(yàn)的理論分析與操作創(chuàng)新

氯水光解（見(jiàn)圖4）是一個(gè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，但課堂演示卻面臨操作、時(shí)限、成功率等方面的弊端，致使現(xiàn)行高中化學(xué)教材都很默契地舍棄“傳統(tǒng)”未加編排。故有必要從理論角度對(duì)其過(guò)程原理進(jìn)行分析，并實(shí)現(xiàn)操作優(yōu)化與創(chuàng)新。

Cl2與水雖能反應(yīng)生成HCl和HClO，但速率卻很慢，新制氯水中Cl2+H2OHCl+HClO需要較長(zhǎng)時(shí)間才建立平衡。再者，粗算1L水溶解2L Cl2達(dá)飽和時(shí)，Cl2濃度約8.9×10-2mol·L-1。由25℃下平衡常數(shù)K=4.2×10-4算得平衡時(shí)c（HClO）僅3.0×10-2mol·L-1[12]?？梢?jiàn)，縱使飽和氯水中HClO的濃度也很小。我們還需注意Cl2溶解能力較差，溶于水時(shí)需很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到飽和，實(shí)際所用氯水一般都不會(huì)是飽和的，所以其中HClO實(shí)際濃度比先前理論值還要低得多！還有，氯水光解潛伏期比較長(zhǎng)[13]，通常需長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)照射才出現(xiàn)少量氣泡。從動(dòng)力學(xué)機(jī)理看，HClO光解是光作用下分解出自由基的鏈反應(yīng)。具體過(guò)程為[14]：

鏈引發(fā)HClO光HO·+Cl·

鏈傳遞Cl·+HClOHO·+Cl2

HO·+HClOH2O2+Cl·……

鏈終止Cl·+Cl·Cl2

HO·+HO·H2O2

所以，HClO光解反應(yīng)可表示為2HClO光H2O2+Cl2，這也印證了文獻(xiàn)[15]“鹵素單質(zhì)的水溶液中存在H2O2分子”的表述。H2O2在酸性介質(zhì)中能穩(wěn)定存在，某些重金屬離子、MnO2、 Co2O3、生物酶等是分解生成O2的優(yōu)良催化劑，而320～380nm波長(zhǎng)光對(duì)其也有催化分解作用，但能力不足、過(guò)程緩慢、效果不突出。因此，陽(yáng)光照射飽和氯水直接釋放出的O2量一般很少，但若光照前先預(yù)加少量MnO2等粉末，則會(huì)大大提高O2生成速率與產(chǎn)量。

理論在混沌中建立秩序，從沙礫中找出金子。要優(yōu)化氯水光解實(shí)驗(yàn)以滿足教學(xué)需求，化學(xué)理論猶如撥云見(jiàn)日般地指明了成功的核心與關(guān)鍵所在： 一要提高氯水中c（HClO），二要讓HClO光照生成的H2O2快速分解為O2。因此，除裝置、光源外操作上要重點(diǎn)把握以下幾點(diǎn)： （1）將常規(guī)方法制得的新制飽和氯水，盛于棕色試劑瓶，暗處密封放置5～10天再實(shí)驗(yàn);（2）通過(guò)加入適量Na2CO3溶液或CaCO3濁液，拉動(dòng)Cl2+H2OHCl+HClO平衡進(jìn)一步正向移動(dòng);（3）光照前，氯水中要預(yù)加少量MnO2、 Co2O3粉末等以催化H2O2快速釋放出O2。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)長(zhǎng)期化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的歷練，積存在教師頭腦中那些大量實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的表象，在碰到和處理新實(shí)驗(yàn)情境問(wèn)題時(shí)會(huì)被充分調(diào)動(dòng)和活躍起來(lái)，并通過(guò)理性梳理和個(gè)人理解的雙重作用重新進(jìn)行組合和化合，從而在教師內(nèi)心逐漸形成一個(gè)愈發(fā)明晰、具備個(gè)人理解慣性特征的解決問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像。我們必須清醒認(rèn)識(shí)到，經(jīng)驗(yàn)思維只能把握點(diǎn)滴知識(shí)，而理論思維則能夠撐起知識(shí)大廈。正如傅鷹教授所說(shuō)，沒(méi)有理論，實(shí)驗(yàn)就可能變成盲動(dòng)，勞而無(wú)功，進(jìn)步遲緩，或根本不能進(jìn)步。如果我們?cè)趥€(gè)人實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像的養(yǎng)成過(guò)程中，缺少必要的、持續(xù)的理論學(xué)習(xí)與反思，失去化學(xué)理論的高端引領(lǐng)與撥正，就可能導(dǎo)致心像曲解，而這種不良實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像本身所具有的失真性與頑固性，很容易將我們引入思維歧途，到時(shí)心之所向也就未必真實(shí)了。因此，我們只有對(duì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)等理論知識(shí)學(xué)習(xí)、研究、實(shí)踐與反思，不斷調(diào)整姿態(tài)武裝好頭腦，有效矯正不當(dāng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)心像，方能在化學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中表現(xiàn)得游刃有余。

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