水溶液中離子平衡的哲學(xué)思辨

甘肅

(作者單位：甘肅省天水市田家炳中學(xué))

對于物質(zhì)世界的探索，人類從未停止并已發(fā)現(xiàn)了數(shù)以萬計的物質(zhì)并了解了其性質(zhì)?；瘜W(xué)在生命科學(xué)、空間科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)和信息科學(xué)等領(lǐng)域相互交叉、相互滲透、相互促進(jìn)中協(xié)同發(fā)展，在解決人類社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。目前，普通高中開設(shè)的化學(xué)課程中，《化學(xué)反應(yīng)原理》是重要的選擇性必修模塊，其主要討論了化學(xué)反應(yīng)的基本原理，包括化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)方向及反應(yīng)的最大限度；電解質(zhì)在水溶液中的行為；能量轉(zhuǎn)化問題等。該教材內(nèi)容豐富，規(guī)律性強(qiáng)，對學(xué)生認(rèn)識和理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)起關(guān)鍵作用，更是學(xué)生形成科學(xué)思維的重要素材。

馬克思主義哲學(xué)是更徹底的唯物主義，是唯物主義與辯證法結(jié)合的完美哲學(xué)體系，是關(guān)于世界觀和方法論的科學(xué)體系。哲學(xué)和化學(xué)之間存在著必然的聯(lián)系，每個哲學(xué)原理在化學(xué)中都能找到鮮活的例子，人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》未涉及用哲學(xué)思維講解基本反應(yīng)原理。

本文從馬克思主義哲學(xué)視角，以人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章“水溶液中的離子平衡”為例，從五個方面對電解質(zhì)在水溶液中的行為進(jìn)行了哲學(xué)解讀，為師生提供一種全新的視角以便更好地理解電解質(zhì)在水溶液中的變化規(guī)律，以期能夠在教學(xué)中提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

一、電解質(zhì)在水溶液中行為的哲學(xué)思辨

1.化學(xué)現(xiàn)象與化學(xué)本質(zhì)——自然界的物質(zhì)性

馬克思主義唯物論認(rèn)為物質(zhì)是客觀存在的，客觀存在是它的唯一共性，人可以通過感官感知存在的物質(zhì)，因此，唯物論揭示了物質(zhì)的獨立性和根源性。微粒觀是化學(xué)研究的基本范疇，它充分反映了物質(zhì)的組成，即原子是組成物質(zhì)的最小微粒，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。物質(zhì)可分為宏觀物質(zhì)和微觀物質(zhì)，宏觀物質(zhì)是微觀物質(zhì)的聚集體，而微觀物質(zhì)是宏觀物質(zhì)的組成單元，宏觀物質(zhì)給了世界的五彩繽紛，微觀物質(zhì)給了世界的復(fù)雜多變，因此，化學(xué)現(xiàn)象與化學(xué)本質(zhì)，它們屬于事物發(fā)展中現(xiàn)象和本質(zhì)的哲學(xué)范疇。

大部分電解質(zhì)在水溶液中會解離成陰陽離子，此過程伴隨著能量的變化，常常表現(xiàn)為吸熱或者放熱，其本質(zhì)為電解質(zhì)解離成陰陽離子時吸收能量，陰陽離子與水分子結(jié)合成水合離子時釋放能量，吸收和釋放的能量不相等，導(dǎo)致溶液的溫度發(fā)生變化。再如，人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章第三節(jié)“鹽類的水解”中，探究了NaCl、Na2CO3、(NH4)2SO4等鹽溶液的酸堿性，發(fā)現(xiàn)鹽溶液不都呈中性，然后通過探究得出了一些鹽的水溶液不呈中性的結(jié)論，即由鹽電離出的弱離子結(jié)合了水電離出的H+或者OH-，從而導(dǎo)致溶液中H+和OH-濃度不相等，使其鹽溶液呈酸性或堿性?，F(xiàn)象是本質(zhì)的外在表現(xiàn)，本質(zhì)是現(xiàn)象存在的根據(jù)，兩者統(tǒng)一于化學(xué)反應(yīng)的整個歷程中。

2.化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程與最大限度——物質(zhì)的運(yùn)動屬性

唯物論認(rèn)為運(yùn)動是物質(zhì)的固有屬性，運(yùn)動是絕對的，無條件的，永恒的，而靜止是運(yùn)動的特殊狀態(tài)，是相對的，物質(zhì)世界是物質(zhì)絕對運(yùn)動和相對靜止的統(tǒng)一，是在時間上的延續(xù)和空間上的延伸?；瘜W(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的生成，其特征是有新物質(zhì)的生成并伴有能量的變化，且化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，因此，化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)發(fā)生了變化，其實質(zhì)是原子在一定的時間內(nèi)空間排列上發(fā)生了變化，能量的形式只是化學(xué)能與其他形式能量的相互轉(zhuǎn)化?；瘜W(xué)反應(yīng)的快慢用化學(xué)反應(yīng)速率表征，速率是運(yùn)動狀態(tài)的固有屬性。當(dāng)電解質(zhì)在水溶液中達(dá)到溶解、電離或水解平衡狀態(tài)時，物質(zhì)則達(dá)到了限制條件下的時空相統(tǒng)一。例如，在純水中加入少量的醋酸，起初醋酸解離成離子的速率大于離子結(jié)合成醋酸分子的速率，最后解離速率和結(jié)合速率相等，達(dá)到該條件下的相對穩(wěn)定。一般情況下，化學(xué)反應(yīng)都是從高能態(tài)到低能態(tài)、從有序態(tài)到無序態(tài)地自發(fā)進(jìn)行。因此，化學(xué)變化的進(jìn)程實質(zhì)就是物質(zhì)運(yùn)動的過程，其反應(yīng)結(jié)果也是物質(zhì)運(yùn)動的結(jié)果。

3.可逆過程——矛盾的對立統(tǒng)一性

4.與量有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)——質(zhì)量互變規(guī)律

唯物辯證法認(rèn)為物質(zhì)是運(yùn)動的，質(zhì)量是物質(zhì)固有的屬性，質(zhì)變和量變是物質(zhì)運(yùn)動的不同進(jìn)程，一定范圍內(nèi)的量變不會引起質(zhì)變，但量變是質(zhì)變的前提，而質(zhì)變是量的積累達(dá)到一定程度后的必然結(jié)果，質(zhì)變又會引起新的量變。在酸堿中和滴定過程中，少量標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴入不會引起溶液pH的大范圍變化，但在滴定終點附近滴入少量的標(biāo)準(zhǔn)溶液就會引起溶液pH的突變；難溶電解質(zhì)AgCl的溶液中，只有c(Ag+)·c(Cl-)>Ksp(AgCl)時，溶液中Ag+(aq)和Cl-(aq)反應(yīng)，才會有AgCl固體析出；向NaHCO3溶液中逐滴滴入稀鹽酸和將稀鹽酸滴入NaHCO3溶液中，現(xiàn)象不同，原因是它們反應(yīng)時相對量不同引起的。

5.科學(xué)實驗與探究——辯證的實踐認(rèn)識論

實踐是認(rèn)識的基礎(chǔ)、認(rèn)識的來源、發(fā)展的動力，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而認(rèn)識對實踐具有反作用，正確的認(rèn)識對實踐具有促進(jìn)作用，而錯誤的認(rèn)識對實踐具有阻礙作用?；瘜W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的一門自然學(xué)科，大量的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和規(guī)律都是在化學(xué)實驗的基礎(chǔ)上認(rèn)識的結(jié)果，這些結(jié)果形成的化學(xué)理論正被人類利用并改善著人們的衣食住行。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、規(guī)律是客觀存在的真理，但其具有隱蔽性，只有通過實踐才能發(fā)現(xiàn)真理，只有通過實踐才能認(rèn)識真理。真理是有條件的、相對的，離開前提條件則成為謬論。在高中教材中安排了大量的實驗和科學(xué)探究，讓學(xué)生通過實驗認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律。例如人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章第一節(jié)“弱電解質(zhì)的電離”中，為了理解強(qiáng)弱電解質(zhì)的概念，教材采用實驗探究了相同濃度的鹽酸和醋酸溶液分別與鎂條反應(yīng)的速率，同時測定了它們的pH。所有實驗的安排，都是使學(xué)生通過實踐發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識隱藏在現(xiàn)象中的真理，利用真理指導(dǎo)科學(xué)實踐。

二、水溶液中的離子平衡與馬克思主義哲學(xué)原理的內(nèi)在聯(lián)系

在中學(xué)化學(xué)中，水溶液中的離子平衡，指難溶電解質(zhì)的溶解平衡、弱電解質(zhì)的電離平衡和鹽類的水解平衡。首先，三大平衡所涉及的物質(zhì)都為電解質(zhì)，這與辯證唯物論的基本觀點具有一致性；其次，三大平衡的基本特征，可簡稱為“逆”“動”“等”“定”“變”，即三大平衡都為可逆過程，它們在一定條件下達(dá)到平衡時都為動態(tài)平衡并且正逆反應(yīng)速率相等，平衡后體系中各組分恒定，不發(fā)生改變，若條件改變，舊平衡被破壞，重新達(dá)到新條件下的新平衡。三大平衡的基本特征不但體現(xiàn)了運(yùn)動是物質(zhì)的基本屬性，也反映了矛盾伴隨在物質(zhì)變化的整個進(jìn)程中，體現(xiàn)了事物發(fā)展過程中事物相互聯(lián)系的辯證關(guān)系；再次，三大平衡是限制條件下的平衡，影響其平衡的因素有內(nèi)因與外因，這恰恰體現(xiàn)了影響事物發(fā)展的主要矛盾和次要矛盾的辯證關(guān)系；最后，解決有關(guān)平衡問題的基本原理是勒夏特列原理，此原理是法國科學(xué)家勒夏特列經(jīng)過反復(fù)試驗，根據(jù)大量事實總結(jié)出來的經(jīng)驗規(guī)律，它適用于大部分平衡體系，但對于少數(shù)平衡體系是不適用的，這正反映了認(rèn)識與實踐的辯證關(guān)系，同時也體現(xiàn)了真理的條件性和具體性。

三、結(jié)語