高中生化學(xué)思維能力的培養(yǎng)策略

覃開(kāi)云+邱建英

【摘 要】本文從物質(zhì)的分類、守恒規(guī)律、矛盾規(guī)律、質(zhì)變和量變規(guī)律、現(xiàn)象和本質(zhì)規(guī)律等方面論述培養(yǎng)高中生化學(xué)思維能力的策略，使學(xué)生更加有效地學(xué)好化學(xué)、用好化學(xué)。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)思維能力 培養(yǎng)策略 物質(zhì)的分類 守恒規(guī)律

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）10B-0148-02

化學(xué)是高考理綜三門學(xué)科之一，如何學(xué)好化學(xué)，在高考中獲得好成績(jī)是每個(gè)學(xué)生和化學(xué)老師共同關(guān)注的課題。為此，在平時(shí)的教學(xué)中，注重學(xué)法指導(dǎo)，培養(yǎng)化學(xué)思維能力就顯得尤為重要?；瘜W(xué)思維能力就是認(rèn)識(shí)化學(xué)事件，理解化學(xué)原理，分析和解決化學(xué)問(wèn)題的綜合能力。本文筆者從物質(zhì)的分類、守恒規(guī)律、矛盾規(guī)律、質(zhì)變和量變規(guī)律、現(xiàn)象和本質(zhì)規(guī)律等方面論述化學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

一 、引導(dǎo)學(xué)生以物質(zhì)的分類開(kāi)始化學(xué)的學(xué)習(xí)

在化學(xué)中同一類物質(zhì)所具有的性質(zhì)很多時(shí)候是相似的，正所謂物以類聚，所以要學(xué)好化學(xué)首先要對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類，這樣學(xué)起來(lái)就可以事半功倍。對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類首先要選擇一個(gè)分類的標(biāo)準(zhǔn)，例如根據(jù)組成是否是同種物質(zhì)把物質(zhì)分為純凈物和混合物。對(duì)純凈物，根據(jù)是否由同種元素組成又可以分為單質(zhì)和化合物；對(duì)化合物，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)又可以分為酸、堿、鹽等。對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類的方法常見(jiàn)的有樹(shù)狀分類法和交叉分類法。對(duì)不同的物質(zhì)，按照同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類的方法就是樹(shù)狀分類法。前面我們把物質(zhì)分為純凈物和混合物，又把純凈物分為單質(zhì)和化合物，化合物又分為酸、堿、鹽等就是樹(shù)狀分類法。樹(shù)狀分類法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的概括更為深刻。對(duì)同一物質(zhì)，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，就是交叉分類法。例如硫酸銨，依據(jù)陽(yáng)離子其屬于銨鹽，依據(jù)陰離子其屬于硫酸鹽，所以硫酸銨具有銨鹽的性質(zhì)，又具有硫酸鹽的性質(zhì)。交叉分類法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)概括得更為全面。在高中化學(xué)中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣的一個(gè)問(wèn)題：碳和硅屬于同一主族，但是他們的最高價(jià)氧化物的熔點(diǎn)為什么相差那么大？我們從物質(zhì)分類的角度來(lái)分析，二氧化碳屬于分子晶體，其微粒間的作用力是范德華力；二氧化硅屬于原子晶體，其微粒間的作用力是共價(jià)鍵。共價(jià)鍵的強(qiáng)度要比范德華力的強(qiáng)度大很多，破壞共價(jià)鍵所需要的能量要比破壞范德華力所需要的能量高得多，所以二氧化碳熔點(diǎn)很低，而二氧化硅熔點(diǎn)很高。

二、引導(dǎo)學(xué)生利用守恒規(guī)律分析和解決化學(xué)問(wèn)題

守恒規(guī)律貫穿整個(gè)高中化學(xué)的始終，是分析和解決化學(xué)問(wèn)題的根本指導(dǎo)思想。在氧化還原反應(yīng)中，還原劑失電子，氧化劑得電子，氧化劑得到的電子數(shù)要等于還原劑所失去的電子數(shù)，這就是得失電子守恒。在化學(xué)反應(yīng)中，還遵循質(zhì)量守恒規(guī)律，反應(yīng)物的總質(zhì)量和生成物的總質(zhì)量相等，體現(xiàn)在化學(xué)方程式中就是反應(yīng)前后原子守恒。在氧化還原的離子方程式的配平中，先配得失電子守恒，接下來(lái)就要看電荷守恒了，即左右兩邊的正負(fù)電荷總數(shù)要相等，最后根據(jù)原子守恒就可以把離子方程式配平了。在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡的時(shí)候，化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)就是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，這個(gè)時(shí)候不是反應(yīng)停止了而是反應(yīng)還在進(jìn)行，而且剛好處在一個(gè)平衡的狀態(tài)。在化學(xué)計(jì)算中，不管計(jì)算分成幾步，其根本思想就是守恒。

三、引導(dǎo)學(xué)生利用矛盾的觀點(diǎn)分析和解決化學(xué)問(wèn)題

唯物辯證法認(rèn)為，事物就是以矛盾存在的共同體，要想正確地認(rèn)識(shí)事物就要認(rèn)清主要矛盾和次要矛盾。比如，碳酸氫鈉和亞硫酸氫鈉都是酸式鹽，碳酸氫鈉溶液呈堿性而亞硫酸氫鈉溶液卻呈酸性。要究其本質(zhì)原因，就得從這兩種溶液中都存在的兩個(gè)平衡——電離平衡和水解平衡來(lái)分析。

碳酸氫鈉水溶液中的兩個(gè)平衡：

HCO3- 的電離：HCO3- H++CO32-，

HCO3- 的水解：HCO3-+H2OH2CO3+OH-（主要反應(yīng)）

亞硫酸氫鈉水溶液中的兩個(gè)平衡：

HSO3- 的電離：HSO3-H++SO32-（主要反應(yīng)）

HSO3- 的水解：HSO3-+H2OH2SO3+OH-

在碳酸氫鈉溶液中，以水解反應(yīng)為主，水解反應(yīng)是主要矛盾，所以其溶液呈堿性。在亞硫酸氫鈉溶液中，以電離反應(yīng)為主，電離反應(yīng)是主要矛盾，所以其溶液呈酸性。

又比如在工業(yè)合成氨的條件的選擇中，要根據(jù)反應(yīng)“N2+3H22NH3（△H<0）”來(lái)選擇。從化學(xué)反應(yīng)速率的角度分析，溫度越高反應(yīng)越快，所以溫度越高越好；壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快，所以壓強(qiáng)越大越好。從化學(xué)平衡的角度分析，溫度越低轉(zhuǎn)化率越高，所以溫度越低越好；壓強(qiáng)越大轉(zhuǎn)化率越高，所以壓強(qiáng)越大越好。在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)效率，溫度不能太低，溫度太低，反應(yīng)太慢，生產(chǎn)效率太低。同時(shí)考慮到催化劑活性的問(wèn)題，溫度不能太高，溫度太高可能使催化劑失去活性。因此溫度一般采用 500 ℃，并用鐵觸媒做催化劑。同時(shí)考慮到設(shè)備的成本和維護(hù)以及生產(chǎn)能耗方面，壓強(qiáng)不能太大，壓強(qiáng)太大，設(shè)備的購(gòu)買、使用和維護(hù)成本太高，所以一般采用 20 MPa～50 MPa。

因此，在分析化學(xué)問(wèn)題的時(shí)候要抓住主要矛盾，主要矛盾解決了，接下來(lái)問(wèn)題就自然可以解決了。

四、引導(dǎo)學(xué)生利用質(zhì)變和量變規(guī)律分析和解決化學(xué)問(wèn)題

量變是質(zhì)變的前提條件，質(zhì)變是量變的必然結(jié)果。例如，往氯化鋁溶液中滴加氫氧化鈉溶液，滴加少量氫氧化鈉生成氫氧化鋁沉淀，當(dāng)氫氧化鈉溶液過(guò)量了，生成的氫氧化鋁又溶解生成偏鋁酸鈉。在中和滴定實(shí)驗(yàn)中，往鹽酸中滴加氫氧化鈉溶液，在接近滴定終點(diǎn)附近 pH 出現(xiàn)劇烈的突變。這些都體現(xiàn)了在化學(xué)中，由量變引起質(zhì)變。

五、引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)象和本質(zhì)規(guī)律分析和解決化學(xué)問(wèn)題

辯證唯物主義指導(dǎo)我們要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。比如，二氧化硫和乙烯分別通入溴水，可以觀察到相同的現(xiàn)象——溴水褪色。但二者的本質(zhì)是不同的，二氧化硫使溴水褪色，是因?yàn)槎趸蚝弯逅l(fā)生氧化還原反應(yīng)：

SO2+Br2+2H2O= H2SO4+2HBr

乙烯使溴水褪色，是因?yàn)橐蚁┖弯逅l(fā)生加成反應(yīng)：

CH2=CH2+Br2→BrCH2-CH2Br

這兩者發(fā)生反應(yīng)的機(jī)理不同，它們具有不同的本質(zhì)區(qū)別。

六、引導(dǎo)學(xué)生利用“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的觀點(diǎn)分析和解決化學(xué)問(wèn)題

化學(xué)是一門自然學(xué)科，也是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，遇到化學(xué)問(wèn)題，最終的解決辦法還是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決。例如，過(guò)氧化氫具有強(qiáng)氧化性和弱酸性，將雙氧水滴加到滴有酚酞的氫氧化鈉溶液中，溶液就由紅色變成無(wú)色。那么問(wèn)題來(lái)了，是因?yàn)檫^(guò)氧化氫把酚酞氧化了，還是過(guò)氧化氫把氫氧化鈉中和了，才使溶液褪色的？這個(gè)時(shí)候，我們就可以做這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷：往褪色了的溶液中繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，如果溶液不變紅，則過(guò)氧化氫把酚酞氧化了。如果溶液變紅，則是過(guò)氧化氫把氫氧化鈉中和了。

另外，一定的化學(xué)思維也有利于培養(yǎng)學(xué)生形成正確的金錢觀。古人云：錢財(cái)乃身外之物，生不帶來(lái)，死不帶去。鉆石雖然寶貴，其實(shí)就是由碳元素組成的單質(zhì)。紅寶石、藍(lán)寶石，其主要成分也就是氧化鋁。高檔的白酒賣得再貴，其主要成分都是乙醇和水。要根據(jù)自己的經(jīng)濟(jì)情況，合理、適當(dāng)消費(fèi)。

總之，中學(xué)生化學(xué)思維能力的發(fā)展及其形成，不是一朝一夕之功，而是在教師的引導(dǎo)下，在掌握課本基本知識(shí)、基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將散亂的知識(shí)點(diǎn)形成一個(gè)知識(shí)體系，進(jìn)而形成化學(xué)思維能力。在日常教學(xué)中，注重學(xué)法指導(dǎo)，培養(yǎng)化學(xué)思維能力，促進(jìn)化學(xué)的學(xué)習(xí)，有利于在高考中獲取優(yōu)異成績(jī)。同時(shí)，有的同學(xué)進(jìn)入大學(xué)后學(xué)的并不是化學(xué)專業(yè)，將來(lái)所從事的工作也不涉及化學(xué)，但他具有的化學(xué)思維能力也將使他終生受用。

【作者簡(jiǎn)介】覃開(kāi)云（1980— ），男，研究生學(xué)歷，中學(xué)一級(jí)教師，現(xiàn)就職于柳州高級(jí)中學(xué)，主要從事中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究。

（責(zé)編 盧建龍）endprint