剖數字之謎 解化學之題

〔關鍵詞〕 化學教學;等電子體;教學思想;數學方法

〔中圖分類號〕 G633.8〔文獻標識碼〕 A

〔文章編號〕 1004—0463(2010)07(A)—0052—01

教學思想和方法是教學的靈魂。如何根據教學內容選擇符合新課標要求的教學思想和方法，顯得尤為重要。新課程方案賦予教師合理而充分的教學自主權，這是推進素質教育、促進學生全面而主動發展的需要，也是促進教師專業水平發展和提升的需要。

“等電子體”的多樣性和規律性，決定了它在歷年高考中層出不窮，變幻莫測。有關“等電子體”的總結屢見報端，且近乎完美。然而，諸多總結都是直接表述性的，要求學生死記硬背，機械訓練。如何由“等電子體”的概念挖掘其內涵的數學思想和數學方法，從而讓學生主動參與，樂于探究，以培養學生分析和解決問題的能力且能夠舉一反三呢?諸多的總結僅限于無機常見微粒，而“等電子體”在有機化學中的涉及還是一片空白。現剖析如下，共勉交流。

“等電子體”是指電子總數相等的微粒。換言之，凡是電子總數相等的微粒間都互稱為“等電子體”。這樣，我們可以對某個微粒的電子數進行變換、剖析和重組，只要重組前后的微粒的電子數相等，即為“等電子體”。

一、無機常見微粒(分子、原子、離子)

1. 中性微粒的電子數等于形成它的各原子的電子數之和。

2. 陽離子的電子數等于形成它的各原子的電子數之和減去所帶電荷數;陰離子的電子數等于形成它的各原子的電子數之和加上所帶電荷數。

3. 每個H含有1個電子。

解析:(括號內為電子總數的數字分析)

(1)10電子體

①Ne(10)②HF和F- (9+1)

③H2O和O2- (8+2)④NH3和N3- (7+3)

⑤CH4 (6+4)⑥Na+ (11-1)

⑦Mg2+ (12-2) ⑧Al3+ (13-3)

⑨OH- (8+1+1) ?輥?輮?訛NH2- (7+2+1)

?輥?輯?訛H3O+ (8+3-1)?輥?輰?訛NH4+ (7+4-1)

(2)18電子體

①Ar(18)②HCl和Cl-(17+1)

③H2S和S2-(16+2)④PH3和P3-(15+3)

⑤SiH4(14+4) ⑥K+(19-1)

⑦Ca2+(20-2)⑧HS-(16+1+1)

⑨F2(9×2)?輥?輮?訛H2O2和O2-(8×2+2)

?輥?輯?訛N2H4(7×2+4) ?輥?輰?訛C2H6(6×2+6)

(3)14電子體

①Si(14)②CO(6+8)

③N2(7×2) ④C2H2和C22-(6×2+2)

(4)16電子體

①S(16)②O2(8×2)3. C2H4(6×2+4)

從以上剖析我們不難看到，“等電子體”只是要求微粒在電子總數上相等。只要我們對某個微粒的電子數進行變換和重組，相應的“等電子體” 便會應運而生。

二、有機常見分子

1. 由于分子式相同的微粒電子總數也相同，所以互為同分異構體的有機物也一定互為“等電子體”。

2.由于每個CH2和每個O的電子數相等且都為8個，所以某有機物分子減去一個CH2的同時加上一個O將變換為一個新的“等電子體”。同樣，某有機物分子加上一個CH2的同時減去一個O也將變換為一個新的“等電子體”。

解析:(1)同分異構型(這里只舉幾例，括號內為電子總數):

① C4H8(32):CH2 =CHCH2CH3和CH≡CCH2CH3

②C2H6O(26):CH3CH2OH和CH3OCH3

③C4H8O(40):CH3CH2CH2CHO和(CH3)2CHCHO

④C2H4O2(32):CH3COOH和HCOOCH3

(2)加減變換型:

①C4H10(丁烷)→C3H8O(丙醇)→ C2H6O2 (乙二醇)

(從左向右依次減去一個CH2，同時加上一個O，電子數都為34個)

②C3H6O2(丙酸或甲酸乙酯或乙酸甲酯)→ C4H8O(丁醛)→ C5H10(戊烯)

(從左向右依次加上一個CH2，同時減去一個O，電子數都為40個)

新課程標準倡導學生個性思維和思想方法的培養和發展。在教學實踐中，只要我們勇于探索，樂于進取，新課標下的“三維”目標定會得到有效的落實。