類比思維在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的運用

浙江省私立諸暨高級中學(xué)(311800)

施紅兵●

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類比思維在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的運用

浙江省私立諸暨高級中學(xué)(311800)

施紅兵●

類比思維把歸納法和演繹法簡并為同一個過程，應(yīng)用類比思維可以在兩個不同知識領(lǐng)域之間實現(xiàn)知識過渡.類比思維在中學(xué)化學(xué)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但也存在一些局限，常常也會類比出錯誤結(jié)論.

正確;應(yīng)用;類比思維

一、類比思維的模式

類比法是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法.它曾與歸納法一起被人稱為發(fā)現(xiàn)真理的主要工具.天文學(xué)家開普勒曾經(jīng)說：“我珍視類比勝過任何別的東西，它是我最信賴的老師，它能揭示自然界的秘密.”

類比通常是這樣進(jìn)行的：

A具有性質(zhì)a1,a2,…an及d，

B具有性質(zhì)a1′,a2′,…an′

所以，B也可能具有性質(zhì)d′.其中a1與a1′,a2與a2′，…an與an′,d與d′分別相同或相似.

類比思維的推理方向是從特殊到特殊，它既不同于從特殊到一般的歸納法，也不同于從一般到特殊的演繹法，它把歸納法和演繹法簡并為同一個過程，應(yīng)用類比思維可以在兩個不同知識領(lǐng)域之間實現(xiàn)知識過渡.類比思維在中學(xué)化學(xué)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但也存在一些局限，常常也會類比出錯誤結(jié)論.

二、 在中學(xué)化學(xué)中常用的兩種類比思維方法

1.剩余類比

這種類比是就兩個對象的屬性來進(jìn)行類比，A、B兩個對象具有相似的屬性a、b、c，在A對象中還剩下屬性d，于是就用類比法在邏輯上推斷B對象可能也有屬性d.

例1 在測定液態(tài)BrF3電導(dǎo)時發(fā)現(xiàn)，20℃時導(dǎo)電性很強，說明該化合物在液態(tài)時發(fā)生了電離，存在陰陽離子.其他眾多實驗證實，存在一系列有明顯離子化合物傾向的鹽類，如KBrF4、(BrF2)2SnF6、ClF3、BrF3等.由些推斷液態(tài)BrF3電離時的陰陽離子是( ).

A.Br3+和F-B. Br2F-和F-

解析 抓住題給重要信息：“有明顯離子化合物傾向的鹽類，如KBrF4、(BrF2)2SnF6、ClF3、BrF3等”，觀察KBrF4能電離出BrF4-，再看(BrF2)2SnF6可電離出BrF2+，由ClF3BrF3可設(shè)想出BrF3·BrF3即2BrF3電離出BrF2+和BrF4-兩種離子.

例2 據(jù)報道:某石油化工廠用三乙醇胺(N(CH2CH2OH)3)水溶液代替氫氧化鈉水溶液洗滌石油裂解氣以除去其中的二氧化碳和硫化氫，年增產(chǎn)值100萬元.

(1)為什么三乙醇胺能代替氫氧化鈉?

(2)為什么這種改革可以增加年產(chǎn)值?

解析 此題看似非常隱蔽，且學(xué)生對三乙醇胺的性質(zhì)一點不知,但仔細(xì)分析三乙醇胺水溶液能代替氫氧化鈉水溶液，那么也應(yīng)與氫氧化鈉水溶液一樣具有堿性，聯(lián)想到三乙醇胺分子跟NH3相似，而NH3水溶液也有堿性.對比NH3水溶液與C02、H2S的反應(yīng)，三乙醇胺水溶液吸收CO2、H2S的原因為:

[NH(CH2CH2OH)3]HCO3

[NH(CH2CH2OH)3]2CO3

類比氨鹽受熱分解的性質(zhì)，可增加年產(chǎn)值的原因是:上述反應(yīng)生成的鹽在加熱時分解，放出硫化氫和二氧化碳，三乙醇胺被回收循環(huán)使用.

二、因果類比

這種類比是就兩個對象各自的屬性之間具有同一種因果關(guān)系而進(jìn)行的類比.已知A對象中a、b、c同d有因果關(guān)系，B對象已具有這種因果關(guān)系的a、b、c，所以B對象可能有d.

例3 鹵代烴在氫氧化鈉溶液中水解，這是一個典型的取代反應(yīng).其實質(zhì)是帶負(fù)電荷的原子或原子團(tuán)(OH-等陰離子)取代了鹵代烴中的鹵原子.請類比寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：

(1)溴乙烷跟NaHS反應(yīng).

(2)碘甲烷跟NaCN反應(yīng).

解析 因為NaHS中有帶負(fù)電荷的原子團(tuán)(HS-),NaCN中有帶負(fù)電荷的原子團(tuán)(CN-)，故它們跟鹵代烴可發(fā)生取代反應(yīng)，對比所給例子，就可寫出所求反應(yīng)式分別為:

三、類比方法在化學(xué)學(xué)習(xí)中運用

例4 在學(xué)習(xí)酸性或堿性氫氧燃料電池時，對通入氧氣的正極方程式的書寫，學(xué)生剛開始時，總感覺抽象難以理解.如果做一個類比鋪墊，那就簡單多了.

例5 已知砒霜的化學(xué)式為As2O3，劇毒，古時確定人是否是砒霜中毒死亡，常用馬氏試砷法.其原理是在含砒霜的物質(zhì)中加入Zn和稀H2SO4，得到一種氣體A.加熱A，在試管中得到砷鏡.寫出上述兩個化學(xué)方程式____、____.

四、類比方法在教材知識學(xué)習(xí)中運用的其它實例

知識點類比對象結(jié)論堿金屬性質(zhì)鈉原子核最外層只有一個電子，能與非金屬、水等反應(yīng)鉀等堿金屬原子核最外層也只有一個電子，所以鉀等堿金屬也能與非金屬、水等反應(yīng)鹵素性質(zhì)Cl原子核最外層有七個電子，Cl2能與金屬、H2、H2O等反應(yīng)．F、Br、I原子核最外層有七個電子，F(xiàn)2、Br2、I2也能與金屬、H2、H2O等反應(yīng)硝酸的氧化性濃硫酸是氧化性酸，鐵、鋁等金屬在冷的濃硫酸中會鈍化．濃硝酸是氧化性酸，鐵、鋁等金屬在冷的濃硝酸也會鈍化．化學(xué)平衡概念溶解平衡：蔗糖晶體溶解在水里時，一方面蔗糖分子不斷離開蔗糖晶體表面擴散到水里；另一方面溶解在水里的蔗糖分子不斷回到蔗糖晶體表面聚集成晶體．當(dāng)這兩個相反過程的速率相等時即達(dá)到溶解平衡，此平衡是動態(tài)平衡．可逆反應(yīng)CO+H2O CO2+H2開始時CO、H2O濃度最大，正反應(yīng)速率最大，CO2、H2濃度為零，逆反應(yīng)速率為零．但是，隨著反應(yīng)的進(jìn)行就會達(dá)到正逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)，此種狀態(tài)即化學(xué)平衡，也是一種動態(tài)平衡．含醛基的有機物的性質(zhì)HCHO因含有醛基，能發(fā)生加成、銀鏡、費林反應(yīng)，酚醛縮聚反應(yīng)等．其他含醛基的有機物也能發(fā)生類似反應(yīng)．

五、用類比思維易犯的錯誤

類比思維僅是根據(jù)簡單比較而進(jìn)行的推理，并不具體分析物質(zhì)屬性間的相互聯(lián)系，得出的結(jié)論也并不具有邏輯的必然性，事實上，事物之間千差萬別，當(dāng)類比結(jié)論正好落在這種差異性上時，這種結(jié)論的可靠性就值得懷疑，必須受到實驗檢驗.因此，類比思維也常類比出一些錯誤的結(jié)論.下面僅舉幾例學(xué)生用類比常出的錯誤.

(2)教材中制氯化氫氣體是用固體氯化鈉和濃H2SO4反應(yīng)制得，學(xué)生易用類比推出:制溴化氫和碘化氫氣體，也用固體溴化鈉和碘化鈉分別與濃H2SO4反應(yīng)這一錯誤結(jié)論;因為溴化氫和碘化氫有較強的還原性，而濃H2SO4有強氧化性，故制溴化氫和碘化氫不能用濃H2SO4，應(yīng)用磷酸.

(3)HCl、HBr、HI溶液都是強酸溶液，由此類比錯誤得出HF溶液也是強酸溶液，實際上應(yīng)為弱酸溶液.

(4)AgCl、AgBr、AgI均為不溶于水的物質(zhì)，由此類比錯誤得出AgF也不溶于水，實際上溶于水.

總之，類比思維不僅是學(xué)生深入理解知識、建立新概念、探究未知領(lǐng)域重要思維方法，也是我們教師深入淺出講授教學(xué)內(nèi)容的重要教學(xué)技術(shù)，教師善于類比，可引導(dǎo)學(xué)生從已知過渡到解決未知、從熟悉的過渡到解決生疏的，從明顯的過渡到解決隱晦的，甚至能把風(fēng)馬牛不相及的兩個事物聯(lián)系起來，實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)移，從而發(fā)現(xiàn)新的原理.化學(xué)中的類比形式多，應(yīng)用范圍廣.但應(yīng)當(dāng)指出的是，類比思維也有一定的局限性，易類比出錯誤結(jié)論.因此，我們在教學(xué)中既要教會學(xué)生使用類比，同時又要讓學(xué)生掌握一些物質(zhì)的特殊性，防止類比出錯誤結(jié)論，從而達(dá)到讓學(xué)生恰當(dāng)靈活運用類比思維的目的.

[1]王后雄.龍門書局《高考中的化學(xué)思想方法》,2003.01

[2]范杰.浙江教育出版社《化學(xué)教育學(xué)》,1992.09

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