初中化學教材對氣體溶解度的定義

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摘要:不同版本的教材對氣體溶解度的定義和處理方式各不相同。通過對比人教版、北京版、科粵版、滬教版、魯教版五個不同版本初中化學教材，分析認為魯教版、滬教版化學教材對“氣體溶解度”的定義、處理方式更加科學;人教版、北京版、科粵版化學教材舉例更加豐富，對這部分內容的處理方式更加符合學生的認知。

關鍵詞:初中化學;氣體溶解度;教材分析

1問題的提出

九年級化學“溶解度”專題練習中，學生經常會碰到如下有關“固體溶解度”的習題。例1下列不影響固體物質溶解度大小的因素是A.溫度B.溶劑質量C.溶劑種類D.溶質種類不同版本的化學教材中，對固體物質溶解度的定義如出一轍，以人教版九年級化學教材(下冊)為例:“固體的溶解度表示在一定溫度下，某固態物質在100g溶劑里達到飽和狀態時所溶解的質量。［1］”在固體溶解度定義中，為了控制影響固體溶解度因素中“溶劑質量”這個變量，人為規定了“100g溶劑”。這個“100g溶劑”就是對固體溶解度進行科學研究的基準，即不管所給溶劑質量為多少，固體物質的溶解度只需看在一定溫度下，某固體物質在100g溶劑中最多溶解的質量為多少，與溶劑質量無關，只與溶質種類、溶劑種類、溫度有關，所以本題選B。初中學生在學習“相對原子質量”定義時，對“科學研究基準”就有一定的了解。所以，人為規定100g溶劑的“研究基準”很快便能深入學生內心，學生處理這類問題也更加得心應手。所以在遇到如下關于“氣體溶解度”的習題時，學生也會想到“研究基準”。例2下列因素中不會影響氣體物質溶解度的是A.溶劑的量B.溫度C.溶質的種類D.壓強打開汽水的瓶蓋，氣泡會自動噴出;喝了汽水后會打嗝。這些說明氣體的溶解能力與壓強和溫度都有關系;在一定溫度和壓強下，不同氣體物質在同一溶劑中的溶解能力也不相同，所以氣體的溶解能力還與氣體溶質的種類有關。大部分學生都會得出本題的答案為A，但也有部分學生提出，本題應該選AD。支撐他們選AD的原因是:化學教材中明確指出氣體的溶解度是指該氣體的壓強為101kPa和一定溫度時，溶解在1體積水里達到飽和狀態時的氣體體積［2］。在該定義中，不僅規定了比較氣體溶解度時“1體積水”這個研究基準，還規定了“壓強為101kPa”這個研究基準。也就是說無論所給水的體積為多少，只考慮在1體積水中最多溶解的該氣體的體積;無論該氣體的壓強為多少，也只考慮該氣體在壓強為101kPa時最多能溶解的體積。在這個定義所規定的研究基準下，氣體的溶解度只與溫度和氣體種類有關，而與氣體壓強無關。但本題所給的標準答案是D，到底是答案有誤還是教材表述不合理?這些問題成為比較不同版本初中化學教材對“氣體溶解度”定義和處理方式的出發點。

2不同版本化學教材對“氣體溶解度”的定義表述

2.1人教版、北京版、科粵版教材

人教版九年級化學教材(下冊)第38頁正文部分敘述了氣體溶解度的定義:通常用的氣體的溶解度，是指該氣體的壓強為101kPa和一定溫度時，溶解在1體積水里達到飽和狀態時的氣體體積。教材還在該頁注釋部分強調:非標準狀況時的氣體體積要換算成標準狀況時的體積。在教材該頁的討論部分則通過打開汽水瓶蓋汽水會自動噴出，以及喝了汽水后常常會打嗝這兩個生活中常見的現象讓學生展開討論，以得出氣體的溶解度與壓強和溫度都有關的結論。在該版本教材對溶解度的定義中，選取了“1體積水”“壓強為101kPa”兩個研究基準，但通過討論部分的舉例得到壓強與氣體溶解度的關系時，卻忽略了壓強為“101kPa”這個研究基準。北京版九年級化學教材(下冊)第16頁“拓展閱讀”部分對氣體的溶解度進行了規定，該部分指出:氣體在水中的溶解度是指在壓強為101kPa和一定溫度時，氣體溶解在1體積水中達到飽和狀態時的氣體體積數。接著文中指出氣體的“溶解度”隨溫度和壓強的改變而變化。當壓強改變時，氣體的“溶解量”也隨之改變，但溶解的體積數卻基本不變。為了說明“溶解的體積數基本不變”這一觀點，書中進行了舉例:20℃，101kPa時，1體積水中最多可溶解0.031體積氧氣;20℃，壓強增大到2×101kPa時，最多溶解氧氣的體積數仍然是0.031體積，但后者所溶解的氧氣分子數卻是前者的2倍［3］。在該版本教材對溶解度的定義中，也選取了兩個研究基準，同時指出氣體溶解度隨壓強的改變而發生變化。但在后面舉例說明時，舉的例子卻說明“一定溫度下，壓強增大時，氣體最多溶解的體積數不變”。由于所舉例子不能很好印證結論，初中學生在閱讀到這一段材料時，對“壓強到底會不會影響氣體溶解度”這個問題會感到更加迷惑。該部分內容在教材的“拓展閱讀”部分，且涉及到部分高中知識，教師在課堂上所能講解的有限，部分學生若不求甚解，對“溶解度”和“溶解量”這兩個概念的不同也很難真正掌握。科粵版九年級化學教材(下冊)第204～205頁正文部分指出:氣體的溶解度是指某氣體在壓強為101.3kPa和一定溫度時溶解在1體積的溶劑中達到飽和狀態時的體積。同時還在文中交代:氣體的溶解度大小除了跟氣體本身性質和溶劑種類有關外，還跟外界條件，如溫度、壓強等有關。為了說明氣體溶解度與壓強的關系，文中舉出工業制汽水時，利用增大壓強的方法使大量二氧化碳氣體溶解在水里;當汽水瓶蓋打開時，壓強減小，氣體的“溶解量”跟著減小，因此有大量二氧化碳氣體從水里逸出。在教材“長話短說”部分也明確指出:氣體物質的溶解度隨著溫度的升高而減小，隨著壓強的增大而增大［4］。該版本教材對溶解度的定義中，選取了兩個研究基準，同時指出氣體溶解度大小跟壓強有關。在舉例說明氣體溶解度與壓強的關系時，教材上用“溶解量”一詞替代了“溶解度”，卻在教材“長話短說”的結論部分得到的是氣體“溶解度”與壓強的關系。大多數學生在剛開始接觸溶解度概念時，是無法真正理解氣體的“溶解度”是在一定研究基準下氣體的最大“溶解量”，教材在這兩個概念中來回切換，會使學生的疑惑更深。由上可知，上述三個版本的化學教材或在正文部分或在拓展閱讀部分對氣體的溶解度下了定義，無一例外，這三個版本的教材在定義氣體溶解度時都規定了“1體積水”和“壓強為101kPa”這兩個研究基準。但在舉例說明氣體溶解度的影響因素時，要么忽略“壓強為101kPa”這個研究基準，得到壓強減小氣體溶解度隨之減小、壓強增大氣體溶解度隨之增大的結論，如人教版、科粵版化學教材;要么將氣體“溶解度”與氣體“溶解量”概念混用，使得學生疑惑更深，如北京版、科粵版化學教材;要么舉例晦澀難懂，例子無法印證結論，如北京版化學教材。

2.2滬教版、魯教版教材

滬教版九年級化學教材(下冊)第21頁僅通過“拓展視野”部分短短幾行字說明“影響氣體物質溶解度的因素”，教材通篇并未對氣體溶解度進行定義。在說明氣體溶解度與壓強的關系時，文中這樣說明:當溫度不變時，隨著壓強的增大，氣體的溶解度增大;反之，氣體的溶解度隨之減?。?］。并通過生產汽水時，增大二氧化碳氣體的壓強使溶解度增大的例子來說明氣體溶解度與壓強的關系。魯教版九年級化學教材(下冊)僅在教材第38頁“多一點知識”部分對氣體溶解度下了個簡單的定義:氣體的溶解度通常用一定壓強、一定溫度下1體積水中最多溶解氣體的體積數來表示。簡略說明了氣體溶解度與溫度壓強的關系:在一定壓強下，溫度越高，氣體的溶解度越小，溫度越低氣體的溶解度越大;在一定溫度下，壓強越大氣體的溶解度越大，壓強越小氣體的溶解度越?。?］。由上可知，這兩個版本的化學教材中“氣體溶解度”的知識點沒有出現在正文部分。在對這個知識點進行處理時，或未給出具體定義，如滬教版化學教材;或在定義時并未選取“壓強為101kPa”這個研究基準，如魯教版化學教材。兩個版本的化學教材僅通過簡單的舉例或說明來解釋壓強與氣體溶解度的關系———一定溫度下，壓強越大，氣體的溶解度越大，壓強越小氣體的溶解度越小。這兩個版本的化學教材雖然沒有因為“研究基準”對概念理解造成誤解，但在講解氣體溶解度的影響因素時，沒有詳盡的實例支撐，內容略顯單薄。

3啟示和建議

物質溶于溶劑都有限度，即溶解溶質的量(質量或體積)有一個最大量值。這個最大量值既受溶質、溶劑性質和質量的影響，又受溫度等因素的影響。為了比較不同物質的溶解性，需要規定一個比較標準，這個標準就是溶解度［7］。與固體物質一樣，氣體物質的溶解度其實也是為了表示氣體最大溶解能力而人為規定的一個比較標準。無論是在師生普遍認知中［8，9］，還是在科學研究上［10，11］，都認為氣體溶解度是受壓強影響的。所以，在定義氣體溶解度時，只需選取“1體積水”這個研究基準，而無需規定“壓強為101kPa”這個研究基準，魯教版教材在對“氣體溶解度”的定義上更符合師生的認知。同時，滬教版和魯教版的教材對“氣體溶解度”這個知識點的處理方式不會讓學生在今后進一步研究“氣體溶解度”時產生疑惑，這兩個版本的化學教材若能有更多實例來說明氣體溶解度的影響因素，內容將更加豐滿，學生理解得也更加透徹。人教版、北京版、科粵版化學教材在處理“氣體溶解度的影響因素”時，舉例更加豐富，內容更加詳盡，學生理解得更加深刻，若在氣體溶解度定義中去掉“壓強為101kPa”這個研究基準，后面的舉例和前面的定義會更加吻合，也無需用“溶解量”來代替“溶解度”的概念。值得一說的是，北京版化學教材中的舉例:“20℃，101kPa時，1體積水中最多可溶解0.031體積氧氣;20℃，壓強增大到2×101kPa時，最多溶解的體積數仍然是0.031體積，但后者所溶解的氧氣分子數卻是前者的2倍。”這部分內容涉及到高中知識，部分學生會覺得難以理解，若在這一部分內容的處理上能借鑒人教版化學教材通過注釋說明(非標準狀況時的體積要換算成標準狀況時的體積)這一方式，既能為部分師生釋疑，又能去掉教材中晦澀難懂的部分，不失為一種更為科學的處理方法。經對各版本教材取長補短、互相借鑒后，徹底理解“氣體溶解度”這一知識點的學生在碰到類似例2的問題時，就可以毫無懸念選擇A答案了。

參考文獻:

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作者：任新林 單位：武漢市翠微中學