Анатолий Владимирович Краснянский, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Ошибки в учебнике для 8 класса Л.С.Гузея, В.В. Сорокина, РП. Суровцевой. (Статья: «Системный анализ учебной литературы — способ объективной оценки работы министерства образования. Часть 3»).

Извините! Статья не закончена! Текст полностью не отредактирован! 

Анатолий Владимирович Краснянский, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
 
Ошибки в учебнике для 8 класса Л.С. Гузея, В.В. Сорокина, РП. Суровцевой

(Системный анализ учебной литературы – способ объективной оценки работы Министерства образования

Часть 3)

1. Введение    

   Системный подход к анализу учебной литературы, в частности учебников по научным дисциплинам (химия, физика, биология, география и т.п.) в основном включает: 1) анализ учебника как источника научной информации; 2) логический анализ; 3) дидактический анализ. Зачем нужен системный анализ? Во-первых, только системный подход может дать полную информацию об учебнике. Следовательно, он является научной основой для экспертизы учебников и конкурсного отбора учебников. Во-вторых, системный подход позволяет не только выявлять и классифицировать различные дефекты учебника (первый этап анализа), но и находить в нем новые идеи: все это необходимо для создания учебников нового поколения. В-третьих, учебник – средство обучения, которое создается и используется в сфере образования. Следовательно, системный анализ является источником достоверной информации о состоянии всей системы образования. 

    Объект анализа. Учебник для 8 класса Л.С.Гузея, В.В.Сорокина, РП.Суровцевой. Имеет гриф: «Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации». «Дрофа». Москва. 2000. 5-е издание. Тираж 100000 экз. Издается с 1995. С 1995 г. по 2002 г . учебник  (без изменений) переиздавался 8 раз и включался в федеральный перечень учебников с 1996/1997 по 2003/2004 учебный год. (В 2003 г. вышло из печати 9-е, переработанное издание. Это издание содержит значительно меньшее количество ошибок! 

2. Логический анализ

2.1. Нарушения требований закона противоречия

   Требования закона противоречия: в процессе любого рассуждения нельзя противоречить себе, отвергать свои собственные высказывания, признаваемые за истинные. С нарушением требований закона противоречия связаны разнообразные ошибки, но их общее наименование – «логическое противоречие». Логическое противоречие – это два несовместимых, взаимоисключающих высказывания о чем либо  [1].   

   2.1.1.  «Наименьшие частицы простого вещества могут содержать и больше одного атома.   Такие частицы называют молекулами».  (С. 40). «Ведь как уже неоднократно упоминалось, молекулы инертных газов одноатомны».   (С.101). Несовместимые   суждения: «Молекулы – частицы, содержащие больше одного атома"; "Существуют молекулы инертных газов, которые состоят из одного атома". 2.1.2. Постоянная Авогадро фигурирует как безразмерная величина (с. 62), а на с. 64 размерность у нее появилась. Противоречие: «Постоянная Авогадро имеет размерность»; «Постоянная Авогадро – безразмерная величина».  2.1.3. «Атомная единица массы представляет собой величину, равную1,66^.10^-24 г – это 1/12 массы атома углерода, и обозначается а.е.м.» (С. 39).  «Относительная атомная масса элемента есть отношение массы атома данного элемента к 1/12массы атома углерода; это безразмерная величина». (С. 39). «Молем назвали количество вещества, содержащего столько структурных единиц (частиц, из которых оно построено), сколько атомов содержится в 12 г углерода».  Из этих утверждений следует, что элемент углерод состоит из атомов с одинаковой массой. Однако в задании 6 на с.  40 указывается, что в природе существуют два изотопа углерода. Противоречие: «Элемент углерод состоит из одинаковых атомов»; «Элемент углерод состоит из двух изотопов». Это противоречие сохраняется в учебнике до с. 178, где указывается, что а.е.м. – это 1/12 атома углерода, ядро которого состоит из 6 нейтронов и 6 протонов.  2.1.4. На с. 89   дано термохимическое уравнение 2H₂O = 2H₂ + O₂  + 571 кДж, а на с. 114 и 116 – другое уравнение: 2H₂ + O₂ = 2H₂O + 484 кДж. Противоречие: 2H₂ + O₂ = 2H₂O + 571 кДж; 2H₂ + O₂ = 2H₂O + 484 кДж. Противоречие возникло из-за того, что авторы не указали агрегатное состояние веществ: 2H₂(газ) + O₂(газ) = 2H₂O(ж) + 571 кДж; 2H₂(газ) + O₂(газ) = 2H₂O(газ) + 484 кДж. 2.1.5. «Для разделения жидких смесей применяют способ, который называется дистилляцией (или перегонкой). Так, при перегонке нефти сначала выделяется легкокипящий бензин, затем керосин, дизельное топливо и др.; при испарении жидкого воздуха сначала выкипает азот и т.д.». (С 18). Читая с. 18 и 19 учебника, можно узнать, что смеси делятся на неоднородные и однородные; там же даны примеры однородных смесей: водный раствор поваренной соли,  жидкий воздух (тоже раствор).  Однако на с. 129 авторы неожиданно заявляют: «Конечно, вам понятно, что процесс растворения – это не физический процесс смешения, раствор – не смесь, так как его свойства не равны сумме свойств компонентов». На с. 131 в задании № 1 они подтверждают, что раствор – это не смесь: «Приведите по одному примеру пар веществ, при смешении которых образуется смесь, образуется раствор, произойдет химическая реакция». Противоречие: «Раствор – смесь»; «Раствор – не смесь».  2.1.6. «Воздух представляет собой смесь газов». (С. 85). Однако   на с. 299 сказано, что при смешивании (при комнатной температуре) газов водорода и кислорода образуется раствор. Так как мы уже знаем, раствор – это не смесь, то получаем еще одно противоречие: «При смешивании газов образуется смесь газов»; «При смешивании газов образуется раствор»; «Раствор – это не смесь». 2.1.7. А =  «Само горение представляет собой экзотермическую реакцию окисления, происходящую с достаточно большой скоростью».   (С. 98). Авторы учебника задают вопрос: «Почему не горит азот (и поэтому до сих пор не сгорела атмосфера Земли)?» и сами отвечают на этот вопрос: (с. 296):  Б = «Реакция горения азота эндотермична  и для своего протекания требует непрерывного подвода энергии». (С. 99). Следовательно,  авторы в одном месте утверждают, что горение представляет собой   экзотермическую реакцию, в другом месте называют горением эндотермическую реакцию азота с кислородом. Противоречие между Аи В можно сформулировать так:   «Все реакции горения – экзотермические реакции»; «Реакция горения азота – это не экзотермическая реакция».  2.1.8. А =  «Атомная масса элемента, которая указана в таблице, –  это средняя атомная масса изотопов данного элемента». (С. 36). Б = «В таблице Менделеева приведены относительные атомные массы элементов». (С. 39). Поскольку атомная масса и относительная атомная масса химического элемента – понятия неидентичные, то между А и Б имеет место логическое противоречие. 2.1.9. «Пусть требуется определить содержание (массовую долю) элементов в серной кислоте» (С. 43). «Зная массовую долю элемента, можно определить содержание элемента в любом количестве вещества». (С. 45). Противоречие: «Содержание элемента в сложном веществе – это массовая доля элемента в этом веществе»; «Содержание элемента – это не массовая доля». Противоречие возникло из-за того, что  авторы учебника вместо таких научных понятий, как масса и массовая доля используют слово «содержание».   2.1.10.  А = «В кислороде горит даже железо, которое на воздухе лишь медленно окисляется, ржавеет.    Как вы думаете,   почему?» (С. 90). Б =  «Железо окисляется и на воздухе, и в кислороде. Почему же оно горит в кислороде и не горит на воздухе?» (С. 99).  Во-первых, неудивительно, что железо горит в кислороде (с образованием Fe₃O₄ – см. с. 75), а на воздухе только ржавеет. Ведь условия проведения реакций разные:   в первом случае температура более 1000 ^oС, а во втором подразумевается температура не выше 100 ^oС. Во-вторых, на с. 75 прямо сказано, что железо горит не только в кислороде, но и в воздухе: «Это явление можно увидеть при разливе жидких чугуна и стали на металлургических заводах».  В-третьих, на с. 90 подчеркивается: «В обоих случаях – и  в воздухе, и в чистом кислороде – происходят одни и те же реакции» и  указывается схема реакции железа с кислородом: Fe + O₂ = Fe₂O₃.   Однако на   с. 75 авторы учебника пишут, что при горении железа в кислороде образуется   оксид Fe₃O₄.   Противоречие № 1: «Железо горит в воздухе»; «Железо не горит в воздухе». Противоречие № 2: «Железо горит в кислороде с образованием Fe₃O₄; «Железо горит в кислороде с образованием Fe₂O₃».  2.1.11.  «Бескислородные  кислоты – это соединения двух элементов, один из которых водород. Они могут быть получены непосредственно при взаимодействии простых веществ в определенных условиях, например: Н₂ + Cl₂ = 2HCl». (С. 150). «Водные растворы всех галогеноводородов – кислоты. Раствор в воде хлороводорода называется хлороводородной кислотой».Противоречие: «Хлороводород – кислота»; «Кислотой является водный раствор хлороводорода».  2.1.12.  «Таким образом, реакция восстановления противоположна реакции окисления.   Обе эти реакции всегда протекают как один процесс: при окислении (восстановлении) одного вещества обязательно одновременно происходит восстановление (окисление) другого. (С. 116). Если «эти реакции всегда протекают как один процесс», то реакции нельзя делить на «реакции восстановления» и «реакции окисления». Однако на с. 114 авторы приводят пример реакции восстановления, существующей отдельно от реакции окисления (противоречие!):  «Важным химическим свойством водорода является его восстановительная способность. Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например: CuO + H₂ = Cu + H₂O. Записанное уравнение отражает реакцию восстановления». (С. 114). Правильно: «Записанное уравнение отражает реакцию восстановления оксида меди(II) и окисления водорода».  2.1.13. «Температура кипения (жидкого – А.К.) кислорода — 183^оС. При этой температуре и давлении 1 атм (газообразный – А.К.) кислород превращается в жидкость. (С. 73). Кипение – интенсивный переход жидкости в пар вследствие образования и роста пузырьков пара в жидкости. Обычно температура кипения измеряется при давлении 1 атм. Противоречие: «При температуре — 183 ^оС и давлении 1 атм жидкий кислород интенсивно превращается в газообразный»; «При температуре — 183 ^оС и давлении 1 атм газообразный кислород превращается в жидкость».   Противоречия между рисунками и текстом учебника.  2.1.14. «Жидкий кислород хранят в сосудах Дьара. Это термосы – сосуды с двойными стенками, в пространстве между которыми отсутствует воздух (рис. 4.4.)». На рис. 4.4. (с. 80) нарисованы сосуды не с двойными, а с толстыми стенками. Противоречие: «Сосуды Дьюара – сосуды с двойными стенками»; «Сосуды Дьюара – сосуды с толстыми стенками». 2.1.15. «Под микроскопом отчетливо обнаруживается однородность первого и разнородность второго образцов, т.е. видно, что первый состоит из одинаковых кристаллов железа, а второй — из двух видов кристаллов, принадлежащих разным веществам (железу и графиту)». (С.11, рис. 12, а, б). При рассмотрении рисунка 1.2.а   («однородного» образца) обнаруживается, что часть кристаллов помечена голубыми точками, а часть – нет, что указывает на неоднородность этого образца.    Противоречие: «Образец 1.2.а – однородный»; «Образец 1.2.а – неоднородный». 2.1.16.  «Ударом    молотка сплющим   медную проволоку (рис. 1.14). Проволока – физическое тело – изменилось, а медь – вещество, из которого изготовлена проволока — осталось неизменным. Ясно, что произошло физическое явление». (С.22). Как раз не совсем ясно, что произошло исключительно физическое явление. Судя по рисунку 1.14., удар был такой силы, что полетели искры – раскаленные частицы   меди, которые могли прореагировать с воздухом с образованием оксида меди(II). Противоречие: «Произошло только физическое явление"; "Неверно, что произошло только физическое явление».  2.1.17.  На рис. 12.15. (с. 230) изображен прибор для демонстрации растворимости   хлороводорода в воде (две склянки, соединенные трубкой с зажимом, в верхней склянке – хлороводород).   В нижнюю склянку, содержащую воду, добавлен синий раствор лакмуса (см. с. 230). Однако на рис. 12.15 жидкость в нижней склянке окрашена в серый цвет, хотя должна быть синего   цвета. Противоречие: «Раствор лакмуса в воде – синего цвета»; «Раствор лакмуса в воде – серого цвета». 2.1.18. Авторы учебника утверждают, что «индикаторы лакмус и метилоранж в кислой среде принимают красную окраску». (С.152). Однако на рис. 8.2. (с. 160) раствор хлороводорода окрашен в голубой цвет. Противоречие: «Лакмус в кислой среде окрашен в красный цвет»; «Лакмус в кислой среде окрашен в голубой цвет». 2.1.19.  На рис. 12.4. (с. 213) изображены три колбы и два стакана с различными галогенами. В левом сосуде темно-серые точки изображают фтор (на с. 212 сказано, что это газ светло-желтого цвета); во втором сосуде (двигаемся слева направо) голубые и синие точки   изображают хлор (на с. 212 указано, что это газ   желто-зеленого   цвета);   в   третьем   сосуде   голубая  жидкость изображает бром (хотя бром –   жидкость красно-коричневого цвета – см. с. 212).  В четвертом сосуде частицы серого цвета изображают иод –  твердое   вещество   серо-фиолетового цвета (см. с. 212). Наконец, посмотрим на химический стакан, заполненный на 1/5 — 1/6 от объема частицами черного цвета. Авторы указывают, что это астат, «которого   на Земле нет», причем «количество полученного (с помощью ядерной реакции) астата так мало, что свойства его пока почти не изучены». (С. 209). Противоречие № 1: «Бром – жидкость красно-коричневого цвета»; «Бром – жидкость голубого цвета». Противоречие № 2: «Количество полученного астата так мало, что свойства его пока не изучены»; «Количество полученного астата (1/5 – 1/6 от объема химического стакана) достаточно для того, чтобы изучать его свойства».

2.2. Нарушение требований закона тождества

  Требования закона тождества: 1. Каждое понятие, суждение и т.д. должны употребляться в одном и том же, определенном смысле и сохранять его в процессе всего рассуждения. 2. Нельзя отождествлять различные мысли и нельзя тождественные мысли принимать за различные. В тех случаях, когда требования закона тождества нарушаются, возникают логические ошибки. Они называются по разному: «амфиболия» (двусмысленность, т.е. употребление одного и того же слова-омонима одновременно в разных смыслах), «смешение понятий», «путаница в понятиях», «подмена одного понятия другим» (отождествление различных понятий) и т.д.   [1].    2.2.1. «Масса 1 моль любого вещества называется его молярной массой». (С. 63 и 64). Молярная масса и масса – это различные физические величины и имеют различные единицы измерения. Например, молярная масса воды равна 18 г/моль, масса 1 моль воды равна 18 г. Ошибка – «отождествление различных понятий».   2.2.2. «При температуре 0 ^оС и давлении 1 атм (101, 325 кПа) объем 1 моль газа, т.е. молярный объем V_m, равен 22,4 л (V_m = 22,4 л/моль). (С. 107). Неправильно: «объем 1 моль газа, т.е. молярный объем». Объем 1 моль газа численно равен молярному объему (при одинаковых температуре и давлении), но это не означает тождества понятий «объем» и «молярный объем».   Объем и молярный объем – это различные физические величины.   Ошибка – «отождествление различных понятий». 2.2.3.На с. 18 – 19 указано, что смеси делятся на однородные и неоднородные, причем в качестве примеров однородных смесей даны растворы: жидкий воздух и раствор поваренной соли. Можно сделать вывод: растворы – это однородные смеси веществ. Параграф 1.2. (с. 10) озаглавлен: «Вещества и смеси». На с. 11 авторы задаются вопросом: «Как же определить, одним веществом или смесью веществ является данный образец материала, жидкости или газа?» Следовательно, на с. 10, 11, 18 и 19 авторы различают понятия: «вещество» и «смесь веществ». Однако на с. 131 они уже не различают эти понятия, у них и раствор (смесь веществ) – вещество, и исходные компоненты – вещество: «Раствор представляет собой вещество, образованное несколькими исходными веществами (компонентами), между которыми нет поверхностей раздела. Одно из исходных веществ – растворитель».  Ошибка – «путаница в понятиях». 

2.3. Ошибки и неточности в определениях химических понятий

2.3.1. «Итак, массовая доля растворенного вещества — это отношение его массы m к массе раствора m₀.   Ее принято обозначать буквой ω (омега): ω = m/m₀ (*). Эта величина выражается в долях единицы или в процентах». ( С.132).Однако массовая доля, рассчитанная по формуле (*), может выражаться только в долях единицы. Процент – сотая доля числа. Для того чтобы массовую долю выразить в процентах, необходимо воспользоваться формулой: ω(%) = 100%m/m₀.

2.3.2. «Растворитель – это вещество, растворяющее другие вещества. В   воде хорошо растворяются многие газы, жидкие и твердые вещества». (С.128).  

И.Г. Хомченко [2] дает ясное определение понятия «растворитель»: «Растворитель – это компонент раствора, находящийся в том же агрегатном   состоянии,   что   и   раствор».   Например,   при взаимодействии хлорида натрия (твердое вещество) и воды (жидкость) образуется жидкий раствор. В данном случае вода – растворитель, хлорид натрия – растворенное вещество.

2.3.3.А = «Химическое взаимодействие вещества с кислородом называется реакцией окисления». Б = «Реакции окисления, сопровождающиеся выделением теплоты и света, называются реакциями горения». (С. 76). Подставляя Ав Б, получаем:  В = «Химическое взаимодействие вещества с кислородом, сопровождающиеся выделением теплоты и света, называются реакциями горения». Определение В – это узкое определение, поскольку горением называют любые реакции, сопровождающиеся выделением теплоты и света. На с. 217 говорится о горении железа и меди в хлоре: Г = «Железо вспыхивает в хлоре и сгорает, образуя хлорид железа(III). Так же энергично взаимодействует с хлором предварительно нагретый на пламени горелки порошок меди, в результате чего образуется хлорид меди(II)». Узкое определение реакции горения приводит к противоречию между определением В  и суждением Г.  Противоречие: «Все реакции горения – это взаимодействие веществ с кислородом»; «Некоторые реакции горения – это взаимодействие веществ с хлором».

 2.3.4. «Окисление – это процесс отдачи электронов атомами элемента; восстановление – процесс присоединения  электронов». (С. 221). Из определения следует, что только атомы участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. авторы сделали ошибку: «узкое определение». Это определение не согласуется с примером, который приводится на с. 225, где авторы пишут, что в реакции бромид-ионов с молекулами хлора окислителем является молекула хлора, а восстановителем – ион брома. Правильно: «Окисление – это процесс отдачи электронов атомами, ионами или молекулами; восстановление – процесс присоединения электронов». 2.3.5.  «Физическое явление не сопровождается образованием новых веществ; оно проявляется в изменении формы тела или агрегатного состояния вещества».  (С.25). Здесь используется прием, дополняющий определение: разъяснение посредством примеров. Однако примеров только два, что дает весьма примитивное представление о физических процессах. Примеры физических явлений, известные восьмиклассникам: испускание света (электрические лампочки), рассеяние света (туман), поглощение света (вещества черного цвета), отражение и преломление света (бриллианты), люминесценция (используется в дорожных знаках, игрушках), магнитные явления (магниты), диффузия, электрический ток в металллах и др. 2.3.6. «Атомная единица массы представляет собой величину 1,66 10^-24 г – это 1/12 массы атома углерода, и обозначается а.е.м. Относительная атомная масса элемента есть отношение массы атома данного элемента к 1/12 атома углерода; это безразмерная величина». (С. 39). Из этих определений следует, что все химические элементы состоят из атомов с одинаковой массой. Однако ранее, на с. 36 указывается, что «атомная масса элемента, которая указана в таблице, – это средняя атомная масса изотопов данного элемента», а из задания № 6 на с. 40 следует, что углерод состоит из двух изотопов. Противоречие № 1 – «Массы атомов одного элемента одинаковы»; «Массы атомов одного элемента могут быть различны». Противоречие № 2 – «Углерод состоит из атомов с одинаковой массой»; «Углерод состоит из двух изотопов».   Противоречие № 1 можно было бы избежать, если бы авторы указали, что есть химические элементы, состоящие из одинаковых по массе атомов, и элементы, состоящие из нескольких изотопов.  Противоречие № 2 снимается на с. 178, где дано правильное определение а.е.м., но дают к этому определению такой комментарий, который нельзя не обсудить.«Теперь уместно вспомнить, что такое атомная единица массы, Как указано в параграфе 2.3, это 1/12 массы атома углерода, причем того изотопа, в ядре которого находится 6 нейтронов. А сколько протонов? Атомный номер С равен 6, следовательно, в его ядре имеется 6 протонов. Поэтому так и выбрана атомная единица массы (1/12), что в ядрах этого изотопа углерода 12 частиц (протонов и нейтронов) почти одинаковой массы. Тогда масса каждой из них 1, и атомная масса данного атома – целое число».  (С. 178). Во-первых, в п. 2.3. не говорится, что а.е.м. – это 1/12 изотопа углерода, в ядре которого содержится 6 нейтронов: об этом говорится значительно позже, в п. 10.4. Во-вторых, авторы утверждают, что массы протонов и нейтронов в ядре почти одинаковы (но не равны!), и тут же (противоречие!) приписывают им одинаковые массы: «Тогда масса каждой из них 1, и атомная масса данного атома – целое число». Суть в том, что физики и химики в свое время приняли решение: массу атома углерода, в ядре которого 6 протонов и 6 нейтронов, считать равной 12, 000…(точно) атомным единицам массы. Вопрос о том, равны или не равны массы протонов и нейтронов в ядре углерода-12, не имеет никакого отношения к определению понятия "атомная единица массы" и только запутывает учеников.       

2.4. Ошибки в объяснениях

   Объяснение – раскрытие связей между объясняемыми явлениями и другими, явлениями, более общими и фундаментальными, чем объясняемые явления. В большинстве случаев объяснить явление – это указать на его причину или сослаться на закон природы. В результате явление становится ясным и понятным. Ошибки в объяснениях: «неясное объяснение», «противоречие между объяснениями» и др. 2.4.1. А = «В атоме водорода энергия связи электрона с протоном в расчете на 1 моль — 1300 кДж/моль. (Энергии притяжения приписывается знак минус, так как она пропорциональна произведению величин притягивающихся зарядов, знаки которых противоположны («+» и «-»), следовательно, их произведение отрицательно.)» (С. 182). Б = «На бесконечном расстоянии от ядра энергия притяжения равна нулю; по мере приближения электрона к ядру она становится все более отрицательной». Противоречие между объяснениями: «Энергия притяжения отрицательна, так как она пропорциональна произведению положительных и отрицательных зарядов»; «Энергия притяжения отрицательна, так как энергия притяжения на бесконечном расстоянии равна нулю (принята равной нулю)».2.4.2. А = «Движущей силой реакций соединения является уменьшение внутренней энергии системы». (С.167). Б = «Движущей силой реакций замещения служит образование более прочных соединений». (С. 170). Во-первых, авторы не объяснили восьмиклассникам, что такое «внутренняя энергия системы» и «прочность соединений». Во-вторых,и этоочевидно, ученикам 8-го класса рано объяснять движущую силу реакций, поскольку они к моменту объяснения всего несколько месяцев (!) изучают химию. Ошибка: «неясное объяснение».   2.4.3. «Вы видите, что расстояния между молекулами в десятки раз превышают размеры самих молекул, так что объем, занимаемый некоторой порцией газа, зависит главным образом не от размеров молекул, а от расстояния между ними.    От чего же зависит это расстояние? Во-первых, от внешнего давления.   При увеличении   давления молекулы газа сближаются, его объем уменьшается приблизительно     пропорционально    давлению. Во-вторых, от кинетической энергии (энергии поступательного движения) молекул. Чем больше эта энергия, тем больше расстояние между молекулами» (С. 103 – 104). Во-первых, авторы не указали, что рассматривают сосуд с поршнем, при этом на поршень действует постоянное внешнее давление. Во-вторых, неясно, что означает: «объем газа уменьшается приблизительно   пропорционально   давлению?»    Воспользуемся уравнением Клапейрона-Менделеева: PV = nRT.   При постоянных n и T получаем, V = const/P.   Следовательно, при постоянной температуре объем газа (сосуд с поршнем) обратно пропорционален давлению газа. Ошибка: «неясное объяснение». 2.4.4. «Для повышения температуры тела ему надо сообщить дополнитель­ную энергию, которая переходит в кинетическую энергию молекул. При этом увеличивается скорость движения молекул и расстояние между ними и соответственно объем пространства, занимаемый газом».(С.103).   Это справедливо только для сосуда с подвижным поршнем. Если же газ находится в сосуде, объем которого постоянен, то при нагревании газа среднее расстояние между молекулами не изменится. Ошибка: «неясное объяснение». Очевидно, что объяснение свойств газов должно быть основано на газовых законах. 2.4.5. А = «В отличие от первого энергетического уровня, на котором имеется лишь одна орбиталь, именно 1s, на втором уровне, более удаленном от ядра, движение электронов может описываться двумя различными способами. На втором энергетическом уровне имеется два вида орбиталей». (С.184). «Б = «Орбиталь – область пространства вокруг ядра атома, где движется электрон». (С.182). Чтобы осознать неясность текста, проведем анализ выражения: «На первом энергетическом уровне имеется одна орбиталь».    Для этого введем      Б (опреде­ление орбитали) в это выражение и получим: "На первом энергетическом уровне имеется одна область пространства вокруг ядра, где движется электрон». Рассмотрим еще одно выражение: «На втором энергетическом уровне имеется два вида орбиталей».Введем Б в это выражение и получим: «На втором энергетическом уровне имеется два вида областей пространства вокруг ядра атома, где движется электрон». Таким образом, энергия и пространственное распределение электрона в атоме «оторвались» от электрона и стали самостоятельно существовать, причем   на   «энергетическом уровне» имеется «область пространства». Ошибка – «неясное объяснение».   2.4.6. «На рисунке 12.3. приведены температуры плавления и кипения галогенов. Этот рисунок показывает, что с возрастанием молекулярной массы температуры плавления и кипения веществ повышаются, что, по-видимому, и следует ожидать, так как увеличиваются затраты энергии на увеличение скорости движения молекул». (С. 211). Неясно, почему затраты какой-то энергии на увеличение скорости движения молекул должно приводить к повышению температуры плавления и кипения с увеличением молекулярной массы соединений. Ошибка – «неясное объяснение».

2.5.1. «Атомная масса урана равна 238 а.е.м. Во сколько раз атом водорода легче атома урана; атом кислорода легче атома урана; атом олова легче атома урана?» (С. 40, № 5). Это логически некорректный вопрос, так как предпосылкой (базисом) вопроса является ложное суждение: каждый из этих элементов состоит из одного нуклида (из атомов с одинаковым числом протонов и нейтронов в ядре). На самом деле каждый из этих элементов состоит из нескольких изотопов; олово, например, состоит из 10 изотопов. 2.5.2. «Сколько протонов, электронов и нейтронов имеют атомы следующих элементов: H, O, Li, Al, S, C, N?» ( С.178, № 2). В учебнике указан изотопный состав только трех элементов: водорода,   углерода и хлора. Вопрос, связанный с расчетом числа нейтронов, является логически некорректным относительно кислорода, лития, серы и азота, так как предпосылкой вопроса является   ложное утверждение: каждый изэтих элементов состоит из одинаковых атомов. 2.5.3. «Сколько протонов   и нейтронов                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              содержат атомные ядра элементов Ar и K,   Co и Ni ? Как эти числа связаны с положением элементов в периодической системе элементов?» (С. 204, № 2). Вопрос, касающийся числа нейтронов – некорректный вопрос, так как в учебнике не указан изотопный состав этих элементов. Аргон состоит из трех изотопов, калий – из трех, кобальт – из двух,  никель состоит из пяти изотопов. Поэтому ученики не могут дать правильный ответ о числе нейтронов в ядрах атомов этих элементов.

2.5.4.   Задание 3 на с. 73 начинается так: «Рассчитайте массу и количество кислорода…»; Авторы пишут «количество», а подразумевают «количество вещества»: это следует из их ответов на задание. Такая же подмена термина «количество вещества» на слово «количество»  допущена в заданиях № 4 на с. 73 и № 4 на с. 77. «Количество»: 1) категория, характеризующая предметы и явления со стороны величины, объема, числа; 2) число, величина [4]. Подмена термина «количество вещества» на слово «количество» приучает школьников к использованию неясных и неточных понятий.    2.5.5. «Зная состав воздуха, вычислите его (среднюю – А.К.)  относительную молекулярную массу». (С. 108, № 6). Во-первых, нет такого понятия, как относительная молекулярная масса воздуха (смеси газов). Смесь газов характеризует средняя относительная молекулярная масса. Во-вторых,  авторы не объясняют ученикам, что такое «средняя относительная молекулярная масса смеси газов», однако дают задание рассчитать эту величину. Она не является средним арифметическим из относительных молекулярных масс газов, входящих в состав смесь. Поэтому формула, которую приводят авторы в ответе: M_r = 0,78M_r(N₂) +  0,21M(O₂) + 0,01M_r(Ar), является «сюрпризом» для учащихся.

3. Анализ научной информации

3.1. Ложная, неполная или неточная информация о физических свойствах  веществ,  терминах и единицах измерения физических величин

3.1.1. «Относительная молекулярная масса  вещества представляют собой сумму относительных атомных масс элементов, образующих данное вещество». (С.45).  Вода – вещество, состоящее из двух элементов: водорода и кислорода. Согласно этому определению, M_r(H₂O) = A_r(H) + A_r(O) = 17 (неправильно!). Правильно:  «Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс  всех атомов  в молекуле вещества»,  например:   M_r(H₂O) = 2A_r(H) + A_r(O) = 18. 3.1.2. «Скорость реакции – это количество вещества, реагирующего в единицу времени». (С. 90, 92).  Во-первых, количество вещества, реагирующего в единицу времени, не может характеризовать скорость реакции, если, конечно, не указан реакционный объем.  Как правило, в школьных учебниках дают такое определение  скорости    v гомогенной химической реакции:  v = |

Не удалось на сайте воспроизвести эту формулу !

Во-вторых, на с. 296 указаны следующие единицы измерения скорости реакции: моль/с, л/мин, м³/час. Следовательно, согласно авторам, количество вещества может измеряться не только в молях, но и в литрах или кубических метрах.    3.1.3. На с. 107 авторы приводят формулу: М = V_m ρ = 22,4ρ.  Формула М = 22,4ρ  содержит ошибку в размерности:  г/моль = г/л.  3.1.4. «Рассчитайте массу и количество кислорода в классе, имеющем объем 120 м³. Плотность кислорода при 20 ^оС примите равной 1,23 г/л».  (С. 73, № 3).  Во-первых, в задаче неправильно указали плотность кислорода при 20 ^оС: 1,23 г/л вместо 1,33 г/л. Во-вторых, при расчете  объема кислорода в классе (по формуле V = V_o^.φ) авторы  вместо объемной доли кислорода (0,21) использовали массовую долю (0,23):  V =120 м^{3 .}0,23 (неправильно). В результате масса кислорода  m  была рассчитана неправильно:    m = 120 м^{3 .} 0,23 ^. 1,23 ^. 10³ г/м³ = 33,9 ^. 10³ г.  Правильно:  m =  120 м^{3 .} 0,21 ^. 1,33 ^. 10³ г/м³ = 33,5 ^. 10³ г.  Ошибочное решение, приведенное авторами (с. 295), дает пример того, когда две ошибки «компенсируют» друг друга и в результате неверный ответ  (33,9 ^. 10³ г) близок к истинному  (33,5 ^. 10³ г).  

3.2.Ложная, неполная или неточная информация о веществах, их составе, строении и химических свойствах

   3.2.1. «Таким образом, показать на рисунке, как движется электрон, в том числе в атоме, невозможно. Таково свойство электрона, и это надо признать как непреложный факт, как проявление закона природы». (С. 180). Действительно, траекторию электрона в атоме никто не знает. Но траектории электронов в электронно-лучевых трубках известны, причем эти траектории  можно показать на рисунке, не нарушая «закона природы».  3.2.2.  Рисунок 10.5. на с. 184 содержит ложную информацию: суммарный размер протонов и нейтронов в ядре значительно меньше объема ядра. 3.2.3. «Не путайте истинную массу атомов, выражаемую в а.е.м., и безразмерную величину – относительную атомную массу элемента». Масса не делится на «истинную» и «относительную».  3.2.4. «Первая трудность, встречающаяся на пути к познанию строения атома, – это очень маленький размер, причем настолько малый, что атом нельзя увидеть ни в какой микроскоп». (С. 173). Правильно: «Атом нельзя увидеть ни  в какой оптический микроскоп». Физическая энциклопедия, том 2 (1990): «С помощью ионного проектора можно различать детали поверхности, разделенные расстояниями порядка 0,2 – 0,3 нм, что дает возможность наблюдать расположение отдельных атомов в кристаллической решетке».  3.2.5. «Химические свойства атомов проявляются, когда они взаимодействуют между собой. Это взаимодействие осуществляется с помощью электронов. Ядра атомов в химических реакциях не изменяются; их внутреннее строение – это предмет изучения физики». (С. 179). Очевидно, что взаимодействие атомов включает: взаимодействие электронов, взаимодействие ядер, взаимодействие ядер и электронов. В результате этих взаимодействий либо образуется устойчивая частица, либо не образуется. 3.2.6. «Число нейтронов в ядре определяется  по разности между массой атома и массой протонов».  (С. 178). Сравнивать можно только однородные физические величины. Разность масс – это тоже масса, а не число нейтронов.   3.2.7. «Химические свойства,  т.е.  способность вступать в реакции, образовывать те или иные соединения,  определяется положением галогенов в периодической системе. Каждый галоген практически завершает период, в котором он находится». (С.214). Во-первых,   химические  свойства галогенов  определяются строением их атомов. Положение  в  таблице  является  следствием  химических  свойств галогенов, а не наоборот.  Во-вторых,  реальность  такова,  что каждый  период  (кроме первого)   начинается со щелочного металла и   кончается инертным газом.     Ни практически,   ни  теоретически галогены не завершают  периоды, в которых  они  находятся.   3.2.8. «Заполните  электролизер 260 мл 10 % -го раствора карбоната натрия и две пробирки с тем же раствором, соедините прибор с выпрямителем тока и включите в сеть. Что наблюдается? Почему не выделяются пузырьки газа у электродов?». (С. 287). Авторы перепутали раствор карбоната натрия с дистиллированной водой.  3.2.9.  А = «Напишите уравнения реакций взаимодействия с водой следующих оксидов: а) калия, б) магния, в) хрома (VI), г) азота(V), д) хлора(VII), железа    (II)». (С. 145, № 2).   Б = «Обратите внимание, что формулы гидроксидов металлов и кислот получаются простым сложением формул оксидов и воды. Такой вывод формулы допустим всегда, даже если сама реакция непосредственно не происходит, и вам рекомендуется этим воспользоваться при составлении соответствующих формул». (С. 144, 145). Во-первых, воспользуемся рекомендацией авторов и запишем уравнения реакций: K₂O + H₂O = K₂O₂H₂; N₂O₅ + H₂O = H₂N₂O₆; Cl₂O₇ + H₂O =  H₂Cl₂O₈. Из этих уравнений видно, что    формулы  гидроксидов и кислот не «получаются простым сложением формул оксидов и воды». Во-вторых, авторы противоречат себе, когда приводят следующий пример как подтверждение этого «правила»:  Mn₂O₇ + H₂O = [H₂Mn₂O₈] = 2HMnO₄.    3.2.10.    На рисунке 4.9 дана схема ацетилено-кислородной горелки, причем без всяких пояснений. Схема содержит ложную информацию: в этой горелке только один кран,  хотя должно быть два крана.  Одним краном регулируют подачу ацетилена, другим –  подачу кислорода. 3.2.11.  «Почему на звездах и в космическом пространстве отсутствуют молекулы H₂?» (С. 110).  Во второй половине  XX века в космическом пространстве были открыты гигантские скопления («облака»), состоящие из молекул воды, аммиака, водорода и других молекул. Масса «облаков» составляет 10⁵ – 10⁶ масс Солнца и размером порядка 10²⁰ см. (Физическая энциклопедия, том 3. М. 1992.). 3.2.12.  «В атмосфере содержится 14 тыс. км³ водяного пара». (С. 123). Во-первых, эта цифра ни о чем не говорит, поскольку плотность пара не указана. Во-вторых, 14 тыс. км³ – это, оказывается, вовсе не объем водяного пара. Исходя из контекста, можно догадаться, что это объем воды, находящейся в жидком состоянии. Правильно: «В атмосфере в виде водяного пара содержится 14 тыс. км³ воды.  3.2.13. «Водные растворы этого вещества  (пероксида водорода – А.К.) известны под названием «пергидроль».  (С. 81). Пергидроль – это не любой раствор пероксида водорода; пергидролем называют 30% раствор пероксида. 3.2.14.   «Поэтому при обычных температурах он (водород – А.К.) вступает в реакцию только с очень активными металлами, например с кальцием,  с образованием гидрида кальция: Ca + H₂ = CaH₂ ». (С. 113).    Кальций реагирует с водородом не при обычных температурах, а при 500 – 700 ^оС .    (Р.А. Лидин. Справочник по общей и неорганической химии. «Просвещение», «Учебная литература». М. 1997.)  3.2.15.  На рис.10.5 (с. 184) изображен атом лития. Этот рисунок содержит ложную информацию: размер ядра значительно больше суммарного размера всех протонов и нейтронов в ядре.  3.2.17.  Опечатка:  «Во второй реакции (Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ – А.К) произошло замещение двух атомов водорода в соляной кислоте (сложное вещество) на атом цинка с образованием сульфата цинка (сложное вещество) и водорода (простое вещество). (С. 169).    

4. Дидактический анализ  (кратко)

4.1. Учебник  содержит 37 логических и 20 фактических ошибок.  Эти ошибки – грубые нарушения принципа научности и принципа доступности обучения.   Наибольший вред учащимся наносят логические ошибки. Учебник, в котором есть логические ошибки, приучает школьников мыслить непоследовательно и противоречиво. Кроме того, тексты, содержащие логические ошибки, недоступны для понимания. 4.2.  Принцип систематичности и последовательности требует, чтобы усвоение новых знаний опиралось на ранее приобретенные знания. Однако в тексте и в рисунках по теме «применение»  есть материал, который восьмиклассники понять  не в состоянии. Они еще не знают состав многих  продуктов химической промышленности и не знают, какие процессы лежат в основе применения того или иного вещества. Этот материал пригоден только для механического заучивания (зубрежки). Примеры:  1) Водород применяется в пищевой промышленности, производстве аммиака, удобрений и пластмасс, в нефтесинтезе. (С. 122). 2) Гидроксид натрия широко применяется в нефтеперерабатывающей, текстильной, мыловаренной, пищевой промышленности, при производстве бумаги, тканей, искусственного шелка, красителей, лекарственных и многих других веществ, для переработки целлюлозы.  (С.245). 3) Бром используется при производстве красителей, йод – в анилинокрасочной промышленности. (С. 228). Фтор используется для получения фторопластов и хладоагентов,  фтороводород – инсектицидов.  Хлор используется для получения полимеров, соляная кислота применяется в фармакологии, для получения полимеров, в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.   (С. 227, 231).       4.3. Принцип наглядности требует, чтобы учебники были снабжены хорошо подобранными и продуманными иллюстрациями. В  учебнике выявлено 7 рисунков, находящихся в противоречии с текстом учебника, а также 2 рисунка, содержащие  ложную информацию.   Рисунки,  вместо того,  чтобы облегчать усвоение материала,  запутывают учеников.        

5. Заключение

   В период с 1995 по 2002 г.  учебник   издавался 8 раз (без переработки).  Только в 2003/2004 году он в последний раз   был включен в федеральный перечень учебников. В 2003 г. вышел из печати переработанный вариант учебника, в котором содержится лишь на 30% меньше ошибок, чем в предыдущих изданиях.  В 2007/2008  этот  учебник (издание 2003 г.) в последний раз включили в федеральный перечень учебник. Не менее 20 тысяч специалистов (учителей, методистов, кандидатов и докторов наук, работающих в сфере химического образования) в течение 12 лет имели возможность и должны были внимательно ознакомиться с учебником. Тысячи учителей использовали его в процессе обучения. Следовательно, система образования не имеет эффективных обратных связей. Система, не имеющая обратные связи (или практически их не имеющая)  развиваться не может – может только распадаться, деградировать. Другого варианта быть не может. Что и наблюдается в действительности.