無機化學四大平衡與課程德育目標達成研究

任 紅，楊耀彬，高文秀，羅亞楠，于曉洋，楊艷艷

(吉林化工學院化學與制藥工程學院，吉林吉林 132022)

無機化學四大平衡包括“酸堿平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原平衡和配合物解離平衡”，是無機化學課程教學的重要部分，其不僅要為元素化學的講授搭建基本的理論平臺，還要為大學下一階段的分析化學、物理化學和化工原理等課程做知識鋪墊［1－2］。無機化學課程對象為大一新生，絕大多數學生處于剛剛步入成年階段的敏感時期，作為大學教師，我們有責任和義務對其灌輸積極向上的人生觀、價值觀和世界觀，在無機化學專業知識講授的同時兼顧德育目標［3］。

結合無機化學四大平衡知識體系本身特點，以四大平衡專業知識的講授為載體，重點從以下兩個方面入手:(1)培養學生馬克思唯物主義思想，促使學生哲學品格、哲學態度、哲學精神和哲學思維等方面的培養，使學生逐步形成科學態度和思維方式;(2)利用四大平衡理論引導學生綠色環保理念的形成。

1 “四大平衡”結合馬克思唯物主義思想

辯證唯物主義觀點的內容非常豐富，在講授無機化學課程“四大平衡”相關內容時，我們主要就事物變化由量變到質變，矛盾可相互轉化同時對立統一，否定之否定規律等來進行德育滲透［4］。

1．1 質量互變

任何事物的發展和變化都有一個從量變到質變的過程。量變為事物數量的增減和場所的變更，而質變則指事物根本性質的變化。質變往往從量變開始，當量的積累達到一定程度時，產生質的變化。因此量變是質變的必要準備，質變是量變的必然結果。在無機化學“四大平衡”中，質量互變最為直觀的實例莫過于與“酸堿平衡”相關的酸堿滴定中，如果將20 mL 0．1000 mol/L NaOH溶液加入到等體積同濃度的HCl溶液中，溶液開始呈強酸性，隨著堿量的增加，溶液pH值在酸性范圍內緩慢增加，當NaOH體積在19．95～20．05 mL范圍內，即NaOH溶液加入改變量為0．10 mL(即反應進行程度在99．9% ～100．1%區間)，滴定突躍 pH 值 =4．3～9．7，體系中所加入的酚酞指示劑從無色變為紅色。當然，我們也可以在其他類型平衡相關的滴定實驗中找到實例來說明質量互換原理。

事實上，化學平衡的移動本身就是質量互換的過程。在“沉淀溶解”平衡中，我們應用溶度積規則來判斷沉淀的生成與溶解，隨著溶液中離子濃度不斷加大，溶液“稀溶液→趨于飽和→飽和→沉淀析出”，單相溶液變成多相體系。在“氧化還原”平衡中，我們會進一步了解到質量互換原理的使用還存在一定前提條件，利用正負極電極電勢差(E+，E－)來判斷反應方向時，ΔE ＞0，反應正向進行;ΔE=0，反應平衡;ΔE ＜0，反應逆向進行。根據能斯特方程，我們可以通過改變氧化劑、還原劑的濃度，分壓等來影響反應方向，這是量變引起質變。但要注意前提，即 －0．2 V ＜ ΔE ＜0．2 V，當 ΔE 超出這一范圍時，試圖通過改變濃度、分壓對反應方向產生影響的難度會加大。

1．2 矛盾論

矛盾的對立統一規律是自然界客觀存在的發展規律，在無機化學課程中也有充分體現。四大平衡(酸堿平衡、溶解沉淀平衡、氧化還原平衡及配合物解離平衡)在多種影響因素下被破壞，平衡向一方移動，體現了矛盾雙方相互轉化的規律;我們以弱酸(HA)溶液pH值近似計算問題為例來討論［5］:

當Kaθ［HA］＞20Kwθ，［HA］/Kaθ≥500，得到［H+］計算最簡式

其中當Kaaθ［HA］＞20Kwθ，可忽略 Kwθ，即水解離所產生的H+是可以忽略的，可以認為溶液［H+］由弱酸HA電離的H+決定，而水電離出的H+不足其1/20，也就是說，弱酸和水都會電離產生H+離子，但弱酸是主要因素，是解決溶液pH計算問題的主要矛盾，而水的電離是次要矛盾;［HA］/Kaθ≥500，可認為HA的解離程度＜5%，弱酸本身解離可以忽略。但是當HA濃度降低時，Kθ［HA］＜20Kθ，條件變化，則不可忽略Kθ，這aww時水電離產生H+從次要矛盾轉化為主要矛盾;當［HA］/Kaθ＜500，則HA解離程度＞5%，則弱酸本身解離不可以忽略，其也從次要矛盾轉化為主要矛盾。弱酸溶液pH值計算說明了矛盾論中主要矛盾和次要矛盾以及相互轉化的問題。

矛盾的對立統一的理論，能夠有效幫助我們理解化學知識，同時可以啟迪學生，在面對科研難題和生活困境時，分清主要和次要矛盾，轉化矛盾，盡量利用各種外部條件，解決矛盾，引導事物向著我們期望的方向發展。

1．3 否定之否定規律

任何事物內部都包含肯定和否定的因素，肯定因素是決定事物性質的因素，否定因素是促使事物滅亡的因素，事物總是通過否定向前發展的，肯定的東西被否定了，而否定了舊事物后產生的新事物，它也不是一成不變的，它同樣要被內部所包涵的否定因素所否定，為新事物所代替，從肯定階段到否定階段，從否定階段走向否定之否定階段，人對事物的認知也呈周期性的螺旋式上升、波浪式前進，是前進性和曲折性的對立統一。

以酸堿理論體系的建立為例，中學階段學生掌握了阿侖尼烏斯電離理論，在水溶液中電離出的陽離子全部是H+離子的是酸，電離出的陰離子全部是OH－離子的是堿。阿電離理論成功定義了在水溶液中如鹽酸，硫酸和硝酸為酸，氫氧化鈉，氫氧化鉀為堿。但是如果體系發生調整，不在局限于水溶液中，如NH3氣，則很難用電離理論來說明其酸堿性。鑒于阿電離理論的局限，布朗斯特－勞萊提出酸堿質子理論，能給出質子的物質為酸，能接受質子的物質為堿，酸堿的定義不再局限在水溶液中，NH3氣能接受質子，顯然應歸為質子堿。隨后，為了解決沒有質子轉移的酸堿反應，又創立了路易斯酸堿理論;隨著配合物研究的深入，皮爾森的軟硬酸堿理論慢慢形成得以發展，近代酸堿理論體系的建立前后經歷了2個多世紀，對酸堿認識在不斷深入。

否定之否定規律闡述了科學發展的道路是不斷向前的，但絕不是筆直的，相反，科學發展的道路上布滿荊棘，科學上每一次的重大發現無不是經歷了數不清的失敗和否定，也正是由于有了這些否定才為下一次的肯定奠定了堅實的基礎。否定之否定規律可以教育學生在學習知識同時，既要認識到理論知識的一般正確性，還要善于運用現代科學理論對己有的理論或者知識進行反思，批判的繼承和發展，提出自己的新的見解，促使化學科學不斷向縱深發展。

2 承載綠色環保理念的“四大平衡”理論

無機化學課程“四大平衡”相關內容中涉及到平衡移動、反應轉化率，如何在生產生活實踐中通過各種復雜因素的調控，使平衡向有利的方向移動;如何通過反應原料配比的合理設計，達到節能減排的目的，對環境保護的意義將是不言而喻。再如在“氧化還原平衡”章節中，引入關于廢舊電池的處理，新型環保型電池的開發相關內容;在“配合物解離平衡”章節，可向學生介紹金屬配合物染料是一種重要的合成染料，特別適合于蛋白纖維染色，但傳統金屬配合物染料大都是Cr3+、Co2+、Cu2+等重金屬離子與酸性媒介染料作用而成，重金屬離子會隨印染廢水進入自然界，嚴重危害生態環境，我們如何合成環境友好的新型金屬配合物染料、并探討其應用性能十分必要［6］。

化學是以實驗為基礎的科學，實驗教學也是無機化學教學的重要組成部分。與“四大平衡”對應實驗是對學生進行科學訓練的開端，在實驗教學中科學制定實驗目標，精心設計實驗計劃，把綠色理念引入到本科實驗教學中來［7－8］。具體說來，可以在制備實驗中優化合成步驟，減少實驗樣品的浪費和節約實驗室的能源動力;可以考慮將現有實驗微量化，在源頭上節約化學藥品;重視廢液、廢渣的處理、回收和利用，積極引導學生在產生實驗廢棄物時科學分類，進而養成學生在擁有一定化學知識的前提下，能夠對日常生活垃圾有效分類，讓化學服務生活。

3 結語

德育和智育并不是孤立的，它們在教學過程中要有機結合，教師不僅要對學生“傳道、授業、解惑”，還要在化學教學過程中滲透道德教育，達成無機化學課程德育目標，全面提高學生綜合素質。本文從無機化學“四大平衡“理論入手，把道德教育融合到無機化學教學過程中去，使學生成為具有高度社會責任感和優良品德的高素質人才。