淺談在化學教學中轉化學生相異構想的方法

廖朝粒

摘 要：相異構想是制約化學教學效率的主要因素。通過演示實驗法和邏輯推理證明法可有效轉化學生頭腦中的相異構想，提高化學成績。

關鍵詞：相異構想；演示實驗法；邏輯推理證明法

相異構想是指學生對事物的認識與該學習階段需要達到的科學認識不一致的理解。由于相異構想具有特異性、膚淺性、頑固性和隱蔽性等特點，成為制約教師教學效果和學生學習效率的主要因素。那么，在化學教學中如何轉化學生的相異構想呢？

一、演示實驗法轉化學生相異構想案例

在化學教學中，通過化學實驗可以很直觀地揭示學生的錯誤觀念，引發認知沖突。因此，化學實驗是轉化學生相異構想的最常用方法之一。

鹽溶液的酸堿性：

1.知識鋪墊，揭示已有認識

[概念復習]回顧酸堿鹽的定義。

2.提出問題，引發思考（揭示學生頭腦中存在的相異構想）

[提出問題]正鹽能否電離出H+或OH-？NaCl、Na2CO3、NH4Cl溶液酸堿性如何，能否使酸堿指示劑（酚酞和石蕊）變色？

[學生]正鹽不能電離出H+或OH-。因此，NaCl、Na2CO3、NH4Cl溶液都應呈中性，滴加酚酞和石蕊不變色。

3.展示實驗，引發認知沖突

[實驗展示]取三支試管，分別加入少量NaCl、Na2CO3、NH4Cl固體，各用2ml蒸餾水溶解：①用PH試紙分別測溶液的PH值；②再往盛NaCl溶液、Na2CO3溶液的試管中滴加2滴酚酞試液，往盛有NH4Cl溶液的試管中滴加2滴石蕊試液。

現象：①NaCl溶液PH值為7，Na2CO3溶液PH值為10，NH4Cl溶液PH值為5；②NaCl溶液不變色，Na2CO3溶液變紅，NH4Cl溶液變紅。

結論：NaCl溶液呈中性，Na2CO3溶液呈堿性，NH4Cl溶液呈酸性。

[學生愕然]

4.啟迪思維，揭示矛盾

[解釋]在水中存在著水的電離平衡：H2O?H++OH-。雖然鹽本身不能電離出H+和OH-。但Na2CO3和NH4Cl在水中分別發生電離：Na2CO3=2Na++CO32-NH4Cl=NH4++Cl-，產生的CO32-和NH4+會分別和水電離出的H+和OH-結合生成HCO3-粒子和NH3·H2O分子。從而破壞水的電離平衡，使C（H+）和C（OH-），平衡正向移動，從而使溶液中C（H+）≠C（OH-），使溶液呈現酸堿性。

[學生]終于恍然大悟。

二、邏輯推理證明法轉變學生相異構想案例

有些物質性質或化學反應中學條件無法進行實驗，這時可利用理論推導（邏輯推理證明）來使學生獲得心理上的確定，以便將該知識內化為認知結構。如利用焓變和熵變判斷一個化學反應能否自發進行，也可以利用電極電勢差判斷氧化還原反應能否進行，利用平衡常數和濃度商判斷反應進行的方向等。這就是學習化學理論帶來的益處。下面以邏輯推理證明法轉化學生“碳還原二氧化硅生成粗硅和CO2”相異構想為例說明。

碳與SiO2反應的產物：

1.學生練習（暴露學生中存在的相異構想）

判斷化學方程式[C+SiO2高溫 Si+CO2↑]是否正確。

甲：正確，[C+SiO2電爐中加熱 Si+CO2↑]。

乙：不正確，[2C+SiO2電爐中加熱 Si+2CO2↑]。

丙：碳與SiO2反應，產物既可生成CO，也可生成CO2，取決于碳的量是不足還是過量。若碳不足，則CO還具有還原性，可還原SiO2生成CO2。所以，B正確。

2.歸納問題，揭示矛盾（認清學生頭腦中存在的相異構想）

關于C還原SiO2制取粗硅產物的認識，同學頭腦中主要存在兩種模糊認識：碳與SiO2反應生成CO是由于碳過量還是CO不能與SiO2反應；碳能和SiO2反應直接生成CO2嗎？

3.理論推導，統一認識（轉化相異構想）

下面是一些物質的標準生成焓和標準熵。

根據公式：△G=△H-T△S；若△G﹤0，反應可自發進行；若△G=0，則反應達平衡狀態；若△G﹥0，則反應逆向進行。

（1）[C（s）+SiO2（s）電爐中加熱 Si（s）+CO2（g）↑]設反應溫度為2500K，

?G=?H-T?S

=[0+（-393.5）-0-（-910.7）]-2500×（213.8+18.8-5.7-41.5）×10-3

=517.2-2500×185.4×10-3=517.2-463.5=+53.7﹥0

所以，在2500K時，C不能還原SiO2生成Si和CO2。

（2）[2C（s）+SiO2（s）電爐中加熱 Si（s）+2CO2（g）↑]設反應溫度為2500K，

?G=?H-T?S

=[0+（-110.5）×2-0-（-910.7）]-2500×（197.7×2+18.8-5.7×2-41.5）×10-3=689.7-2500×361.3×10-3=517.2-903.25=-386.05﹤0

所以，在2500K時，C能還原SiO2生成Si和CO2。

（3）[2CO（g）+SiO2（s）電爐中加熱 Si（s）+2CO2（g）↑]設反應溫度為2500K，

?G=?H-T?S

=[0+（-393.5）×2-（-110.5）×2-（-910.7）]-2500×（213.8×2+18.8-197.7×2-41.5）×10-3=344.7-2500×9.5×10-3

=344.7-23.75

=-+320.95﹥0

所以，在2500K時，CO不能還原SiO2生成Si和CO2。

通過上述理論推導可以證明，在2500K時，C和CO都不能還原SiO2生成Si和CO2。但在2500K時，C可以還原SiO2生成Si和CO。

因此，C和SiO2反應，產物只能生成CO，不能生成CO2，這是由反應本身決定的，而不是主要由于碳過量才寫成CO。既使C不過量，也只能生成CO。