谈初中化学试题中的“数据”存在的几个问题

田长明

摘要：初中化学试题命制中常常会涉及一些数据，这些数据必须客观和真实，但有些试题的数据或残缺不全、或主观臆造、或不足为据、或来源不实。这就需要教师在教学过程中及时发现问题，明辨真伪，去伪存真。

关键词：数据；传感器：氧气含量；硫酸铜：稀硫酸质量分数；氢氧化钙

文章编号：1008-0546（ 2022 ）11x-0070-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.11x.018

化学是一门以实验为基础的自然科学，而定量实验又是中学化学实验的重要组成部分，这就要求教师在课堂教学中要培养学生分析和处理数据的能力。

化学试题中经常会涉及一些数据。按理这些数据应该是真实可信的，应该是客观、真实和经得起实践与理论检验的。但笔者在教学中发现，一些试题的数据存在着问题，主要有下列四种情形：

一、数据残缺不全，图表绘制粗枝大叶

案例1是某市初三化学测试的一道选择题。

案例1：用红磷燃烧测定空气中氧气含量的装置、测定过程中三颈瓶内压强、温度随时间变化的曲线如图1所示（电火花点燃装置工作时对环境温度基本无影响]。下列说法正确的是

（ ）

A．t1启动电火花点燃装置，红磷开始燃烧

B．t2时红磷与氧气反应放出的热量等于装置向外散发的热量

C．t2-t3压强减小主要是因为瓶内O：不断被消耗

D．t4时打开弹簧夹烧杯内的水进入三颈瓶内

对于这道题，笔者有下列2点疑惑：

疑惑1：图1上只有温度、压强和时间的单位及0点，但具体的测量数据1个都没有，就让人怀疑这样的图表是不是真实的？

疑惑2：反应后剩余的气体主要是氮气，氮气约占空气体积的4/5，虽然图表上没有数据，但可以看出反应后三颈瓶内压强趋近0，这科学吗？

下面是粤教版九年级化学教材中利用传感器测定溶液的温度变化，图表上的数据就非常完整和规范。

随着科学技术的进步，中学化学实验也在引进现代化的测试方法，例如用数字化手持技术可以测定物质溶解于水时溶液的温度变化。

用量筒向3个同规格的锥形瓶中各加入100 mL水再分别加进10 gNH4NO3、NaCl和NaOH固体，开动磁力搅拌器、数据采集器动态采集溶液温度随时间变化的数据（见图2）。[1]

二、数据主观臆造，试题前后自相矛盾

案例2是某出版社九年级化学课时提优计划作业本中的一道题：

案例2：现有氧化铁、氧化铜组成的混合物80 g，其中氧元素的质量分数24%，加入150 g稀硫酸恰好完全反应，则该稀硫酸中氢元素的质量分数为 （ ）

解析：氧化铁、氧化铜与稀硫酸的反应的实质是稀硫酸中的氢离子与氧化铁、氧化铜中的氧离子结合生成水。

根据题意，氧化铁、氧化铜中氧元素的质量为：m（O）=80x24%=19.2 g

这道选题对于九年级的学生来说难度偏大，很多学生忽略了水中氢元素的质量，从而误选了D，而笔者认为这道题不是难度问题，而是题目的命制是否是科学的？

疑惑1：硫酸铜和硫酸铁溶液都是酸性的，氧化铁、氧化铜和稀硫酸能否恰好完全反应？

疑惑2：通过计算不难得出该硫酸溶液的质量分数为78.4%，78.4%的硫酸溶液是不是稀硫酸？

为了解决疑惑1，笔者做了下列两则实验：

实验1：在3个烧杯中分别放入一定量氧化铜粉末（过量），分别在其中加入三份酸度不同的稀硫酸，用玻璃棒不断搅拌，充分反应后，用酸度计测定其溶液的pH（见图3）。

实验2：在3个烧杯中分别加入一定量氧化铁粉末（过量），分别在其中加入酸度不同的稀硫酸，用玻璃棒不断搅拌，充分反应后，用酸度计测定其溶液的pH（见图4）。

对比实验的结果见表1。

实验结果表明：氧化铜与稀硫酸反应，三个烧杯中都有氧化铜剩余，反应后生成硫酸铜溶液的质量分数不同（颜色深浅不同），反应后溶液都是酸性的，但酸度不同，生成的硫酸铜溶液质量分数越大，溶液的酸度越高。而氧化铁与三种酸度的稀硫酸几乎不反应，这就说明了氧化铁、氧化铜和稀硫酸不可能恰好完全反应。

疑惑2是浓硫酸和稀硫酸如何界定的问题，一般认为浓硫酸是指溶质质量分数大于或等于70%的硫酸溶液。即物质的量浓度大于11.43 mol/L硫酸为浓硫酸。而稀硫酸是指溶质质量分数小于或等于70%的硫酸的水溶液。该题中硫酸溶液的质量分数经计算为78.4%，应该不是稀硫酸，而是浓硫酸。

三、数据不足为据，化学原理大相径庭

案例3是九年级化学计算题中的一道高频题。

案例3：为了测定一瓶硫酸铜溶液中溶质的质量分数，取出50 g该溶液，向其中逐滴加入质量分数为16%的氢氧化钠溶液，反应过程生成沉淀的质量与所用氢氧化钠溶液的质量关系如图5所示。

请分析并进行计算：

N点对应的溶液中溶质为▲。

计算此硫酸铜溶液中溶质的质量分数 ▲。 解析：在硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液会生成氫氧化铜沉淀，当加入25 g氢氧化钠溶液时，沉淀质量达到最大，硫酸铜和氢氧化钠恰好完全反应，继续加氢氧化钠溶液，氢氧化钠会过量，因此N点对应的溶液中溶质为硫酸钠和氢氧化钠。

这道题数据好像没什么问题，但笔者有点疑惑。在硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，生成的沉淀是不是氢氧化铜？

为了解决这两个疑惑，笔者做了下列二则实验：

实验3：在试管中加入2 mLNaOH溶液，然后在NaOH溶液中滴加硫酸铜溶液，观察到有蓝色絮状沉淀生成，然后将反应后的悬浊液在酒精灯上加热，观察到有黑色沉淀生成（见图6）。

实验4：在试管中加入2 mLCuSO4溶液，然后在CuSO4溶液中滴加NaOH溶液，观察到有绿色沉淀生成，然后将反应后的悬浊液在酒精灯上加热，观察到无明显变化（见图7）。

实验3说明在氢氧化钠溶液中滴加硫酸铜溶液生成的是氢氧化铜沉淀，而实验4说明了在硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，生成的沉淀不是氢氧化铜，而是碱式硫酸铜。碱式硫酸铜的成分比较复杂，无法计算出硫酸铜溶液的质量分数。

四、数据来源不实，实验设计荒诞

案例4是某市2021年的中考化学试题。

案例4：将含有CH4和H2的混合气体6 g完全燃烧，把产生的气体通入澄清石灰水中，得到20 g沉淀。则原混合气体中CH4和H：的质量比為

（ ）

A. 2：3

B.3：10

C.8：1

D.8：7

解析：二氧化碳通入澄清石灰水中，产生20 g碳酸钙沉淀，根据化学反应前后元素的质量不变，可知CH。中碳元素的质量为2.4 g，则CH4的质量为3.2 g，H2的质量为2.8 g，m（CH4）：m（H2）=3.2 g：2.8 g=8：7，正确选项为D

笔者认为该题的实验设计首先是不切实际的，其一氢氧化钙微溶于水，石灰水吸收二氧化碳的量非常少，实验室一般用氢氧化钠浓溶液来吸收CO2。其二CO2通过石灰水不可能全部被吸收，大多数来不及反应就逸散到空气中，即使用20%的氢氧化钠溶液吸收CO2，吸收率也只有25%左右。实验室通常通过测量CO2的体积来求CO2的质量，通常采用图8的装置，用这样测量的误差要小很多。

另外笔者认为试题中的数据真实性值得推敲，假设CO2全部被石灰水吸收，产生20 g碳酸钙沉淀，需要石灰水的体积太大。我们不妨计算一下：

查阅资料可知：已知20 ℃时氢氧化钙溶解度为0.165 g。

因饱和石灰水是稀溶液，可设其密度为1.00 g.mL-1，8984.5 g澄清石灰水体积约为9L。在实验室要寻找大于9L的反应器是很难的，目前实验室配备最大的塑料烧杯也就5000 mL。

产生20 g碳酸钙，说明燃烧产生的CO2是0.2 mol，0.2 mol CO2气体在标况下的体积是4.48 L，如果用图8装置来测二氧化碳的体积，至少需要规格为SL的量筒，而实验室最大的量筒规格是1000 mL。

综上2点说明该题的实验设计和实验数据都是荒诞的。

“世界的本质就是数据”，[2]这是英国人维克托在《大数据时代》中提出的观点，数据是化学研究的基石，对待数据，教师的态度应该是认真的。

参考文献

[1] 江琳才，义务教育教科书（化学九年级下册）[M].广州：广东教育出版社.2014：196.

[2] [英]维克托·迈尔·舍恩伯格，[英]肯尼思·库克耶．大数据时代（M）.杭州：浙江人民出版社，2012.