高中生化學思維能力的培養策略

覃開云+邱建英

【摘 要】本文從物質的分類、守恒規律、矛盾規律、質變和量變規律、現象和本質規律等方面論述培養高中生化學思維能力的策略，使學生更加有效地學好化學、用好化學。

【關鍵詞】化學思維能力 培養策略 物質的分類 守恒規律

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）10B-0148-02

化學是高考理綜三門學科之一，如何學好化學，在高考中獲得好成績是每個學生和化學老師共同關注的課題。為此，在平時的教學中，注重學法指導，培養化學思維能力就顯得尤為重要。化學思維能力就是認識化學事件，理解化學原理，分析和解決化學問題的綜合能力。本文筆者從物質的分類、守恒規律、矛盾規律、質變和量變規律、現象和本質規律等方面論述化學思維能力的培養。

一 、引導學生以物質的分類開始化學的學習

在化學中同一類物質所具有的性質很多時候是相似的，正所謂物以類聚，所以要學好化學首先要對物質進行分類，這樣學起來就可以事半功倍。對物質進行分類首先要選擇一個分類的標準，例如根據組成是否是同種物質把物質分為純凈物和混合物。對純凈物，根據是否由同種元素組成又可以分為單質和化合物；對化合物，根據物質的性質又可以分為酸、堿、鹽等。對物質進行分類的方法常見的有樹狀分類法和交叉分類法。對不同的物質，按照同一標準進行分類的方法就是樹狀分類法。前面我們把物質分為純凈物和混合物，又把純凈物分為單質和化合物，化合物又分為酸、堿、鹽等就是樹狀分類法。樹狀分類法的優點是對物質性質的概括更為深刻。對同一物質，按照不同的標準進行分類，就是交叉分類法。例如硫酸銨，依據陽離子其屬于銨鹽，依據陰離子其屬于硫酸鹽，所以硫酸銨具有銨鹽的性質，又具有硫酸鹽的性質。交叉分類法的優點是對物質的性質概括得更為全面。在高中化學中，經常會遇到這樣的一個問題：碳和硅屬于同一主族，但是他們的最高價氧化物的熔點為什么相差那么大？我們從物質分類的角度來分析，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鍵。共價鍵的強度要比范德華力的強度大很多，破壞共價鍵所需要的能量要比破壞范德華力所需要的能量高得多，所以二氧化碳熔點很低，而二氧化硅熔點很高。

二、引導學生利用守恒規律分析和解決化學問題

守恒規律貫穿整個高中化學的始終，是分析和解決化學問題的根本指導思想。在氧化還原反應中，還原劑失電子，氧化劑得電子，氧化劑得到的電子數要等于還原劑所失去的電子數，這就是得失電子守恒。在化學反應中，還遵循質量守恒規律，反應物的總質量和生成物的總質量相等，體現在化學方程式中就是反應前后原子守恒。在氧化還原的離子方程式的配平中，先配得失電子守恒，接下來就要看電荷守恒了，即左右兩邊的正負電荷總數要相等，最后根據原子守恒就可以把離子方程式配平了。在學習化學平衡的時候，化學平衡狀態的本質就是正反應速率和逆反應速率相等，這個時候不是反應停止了而是反應還在進行，而且剛好處在一個平衡的狀態。在化學計算中，不管計算分成幾步，其根本思想就是守恒。

三、引導學生利用矛盾的觀點分析和解決化學問題

唯物辯證法認為，事物就是以矛盾存在的共同體，要想正確地認識事物就要認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。要究其本質原因，就得從這兩種溶液中都存在的兩個平衡——電離平衡和水解平衡來分析。

碳酸氫鈉水溶液中的兩個平衡：

HCO3- 的電離：HCO3- H++CO32-，

HCO3- 的水解：HCO3-+H2OH2CO3+OH-（主要反應）

亞硫酸氫鈉水溶液中的兩個平衡：

HSO3- 的電離：HSO3-H++SO32-（主要反應）

HSO3- 的水解：HSO3-+H2OH2SO3+OH-

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

又比如在工業合成氨的條件的選擇中，要根據反應“N2+3H22NH3（△H<0）”來選擇。從化學反應速率的角度分析，溫度越高反應越快，所以溫度越高越好；壓強越大反應速率越快，所以壓強越大越好。從化學平衡的角度分析，溫度越低轉化率越高，所以溫度越低越好；壓強越大轉化率越高，所以壓強越大越好。在實際生產中，考慮到單位時間內生產效率，溫度不能太低，溫度太低，反應太慢，生產效率太低。同時考慮到催化劑活性的問題，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。同時考慮到設備的成本和維護以及生產能耗方面，壓強不能太大，壓強太大，設備的購買、使用和維護成本太高，所以一般采用 20 MPa～50 MPa。

因此，在分析化學問題的時候要抓住主要矛盾，主要矛盾解決了，接下來問題就自然可以解決了。

四、引導學生利用質變和量變規律分析和解決化學問題

量變是質變的前提條件，質變是量變的必然結果。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，當氫氧化鈉溶液過量了，生成的氫氧化鋁又溶解生成偏鋁酸鈉。在中和滴定實驗中，往鹽酸中滴加氫氧化鈉溶液，在接近滴定終點附近 pH 出現劇烈的突變。這些都體現了在化學中，由量變引起質變。

五、引導學生利用現象和本質規律分析和解決化學問題

辯證唯物主義指導我們要透過現象看本質。比如，二氧化硫和乙烯分別通入溴水，可以觀察到相同的現象——溴水褪色。但二者的本質是不同的，二氧化硫使溴水褪色，是因為二氧化硫和溴水發生氧化還原反應：

SO2+Br2+2H2O= H2SO4+2HBr

乙烯使溴水褪色，是因為乙烯和溴水發生加成反應：

CH2=CH2+Br2→BrCH2-CH2Br

這兩者發生反應的機理不同，它們具有不同的本質區別。

六、引導學生利用“實踐是檢驗真理的唯一標準”的觀點分析和解決化學問題

化學是一門自然學科，也是一門以實驗為基礎的學科，遇到化學問題，最終的解決辦法還是通過實驗來解決。例如，過氧化氫具有強氧化性和弱酸性，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色。那么問題來了，是因為過氧化氫把酚酞氧化了，還是過氧化氫把氫氧化鈉中和了，才使溶液褪色的？這個時候，我們就可以做這樣一個實驗來判斷：往褪色了的溶液中繼續滴加氫氧化鈉溶液，如果溶液不變紅，則過氧化氫把酚酞氧化了。如果溶液變紅，則是過氧化氫把氫氧化鈉中和了。

另外，一定的化學思維也有利于培養學生形成正確的金錢觀。古人云：錢財乃身外之物，生不帶來，死不帶去。鉆石雖然寶貴，其實就是由碳元素組成的單質。紅寶石、藍寶石，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。要根據自己的經濟情況，合理、適當消費。

總之，中學生化學思維能力的發展及其形成，不是一朝一夕之功，而是在教師的引導下，在掌握課本基本知識、基本內容的基礎上，將散亂的知識點形成一個知識體系，進而形成化學思維能力。在日常教學中，注重學法指導，培養化學思維能力，促進化學的學習，有利于在高考中獲取優異成績。同時，有的同學進入大學后學的并不是化學專業，將來所從事的工作也不涉及化學，但他具有的化學思維能力也將使他終生受用。

【作者簡介】覃開云（1980— ），男，研究生學歷，中學一級教師，現就職于柳州高級中學，主要從事中學化學教學研究。

（責編 盧建龍）endprint