[教學(xué)論文]例談化學(xué)平衡教學(xué)中的辯證

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1、[教學(xué)論文]例談化學(xué)平衡教學(xué)中的辯證 例談化學(xué)平衡教學(xué)中的辯證 摘要：唯物辯證法是指導(dǎo)科學(xué)研究的正確的哲學(xué)方法，化學(xué)平衡教學(xué)是中學(xué)化學(xué)理論教學(xué)的難點(diǎn)，在解決化學(xué)平衡問題滲透辯證法可化繁為簡(jiǎn)，同時(shí)可讓學(xué)生感悟自然科學(xué)與哲學(xué)間的相互滲透，優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)，有效提高學(xué)生解決化學(xué)問題的能力。 關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡問題解決辯證法 唯物辯證法是從人類的實(shí)踐中總結(jié)和概括出來的正確的哲學(xué)方法，是科學(xué)研究的普遍的方法論。它對(duì)自然科學(xué)的一般研究方法起指導(dǎo)作用，化學(xué)也不例外?！盎瘜W(xué)同時(shí)又是從自然哲學(xué)中獨(dú)立分支出來、具有濃厚的哲學(xué)氣息……[ 魏光，林銀鐘，陳鴻博

2、等，論現(xiàn)代化學(xué)定義及其原則宗旨，化學(xué)通報(bào)，1997年第7期]。從化學(xué)的定義、分類、化學(xué)概念和學(xué)說的演變，到化學(xué)方法論研究、化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，無(wú)不閃爍著辯證法的光芒。因此，在日常的教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生從發(fā)展的觀點(diǎn)、聯(lián)系的觀點(diǎn)、矛盾的觀點(diǎn)去觀察、認(rèn)識(shí)、理解、解決化學(xué)問題，運(yùn)用辯證的化學(xué)學(xué)科思想去解決化學(xué)問題，不但可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的層次，更可以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 本文將從“化學(xué)平衡及平衡移動(dòng)”教學(xué)中的幾個(gè)案例來論證如何在化學(xué)教學(xué)滲透辯證的化學(xué)學(xué)科思想，以及辯證的化學(xué)學(xué)科思想在其中的作用。 一、運(yùn)用發(fā)展的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問題 不同物質(zhì)相互之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)既相互聯(lián)系，又不斷發(fā)展的動(dòng)態(tài)過程。當(dāng)反應(yīng)物本

3、身和外界反應(yīng)條件發(fā)生變化時(shí)．化學(xué)反應(yīng)的速率也發(fā)生了相應(yīng)的變化，在化學(xué)反應(yīng)速率變化的同時(shí)，反應(yīng)物本身和一些反應(yīng)條件隨之亦發(fā)生變化。因此在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生用發(fā)展的觀點(diǎn)看問題，就可避免犯靜止看問題的錯(cuò)誤。 例如：在溫度、體積、pH均相同的稀H2SO4 與HAc溶液各取等體積置于燒杯中，分別加入表面積相同、質(zhì)量相等的Zn片(酸均過量)，判斷下列產(chǎn)生H2 的速率曲線正確的是(縱坐標(biāo)表示速率，橫坐標(biāo)表示時(shí)間)： 此題的正確選項(xiàng)是C?；卮鸫藛栴}時(shí)首先要明確反應(yīng)過程中在不斷變化著的三個(gè)問題：一是酸與Zn發(fā)生的置換反應(yīng)是一個(gè)放熱過程．隨反應(yīng)的進(jìn)行，溶液溫度在逐漸升高，可使初始階段的化學(xué)反應(yīng)速率加快

4、(由此淘汰了A、B兩個(gè)選項(xiàng))。二是開始時(shí)由于兩溶液中的C(H+)相同，故產(chǎn)生H2的速率相等(進(jìn)一步否定了B項(xiàng))；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中H+不斷消耗和溫度的不斷升高，促使了HAc的電離平衡向電離的方向移動(dòng)，從而不斷補(bǔ)充溶液中的H+，此時(shí)，HAc溶液中c(H+)減少幅度不大；而硫酸溶液中沒有H+補(bǔ)充，其c(H+)在迅速減少，即反應(yīng)開始后醋酸溶液中產(chǎn)生H 的速率相對(duì)快些。三是隨著反應(yīng)的進(jìn)行．Zn的表面積在不斷減?。敝寥糠磻?yīng)完，由于醋酸溶液中c(H+)相對(duì)大一些，因此醋酸溶液中的鋅片先反應(yīng)完(由二、三淘汰了D選項(xiàng))。學(xué)生答題錯(cuò)誤主要原因就是靜止地看待變化著的化學(xué)問題。 “量變到質(zhì)變”在化學(xué)反應(yīng)中

5、是一個(gè)普遍發(fā)生的現(xiàn)象，用它來解決一些化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡問題，不但給學(xué)生提供了解決問題的方法依據(jù)，同時(shí)通過解題增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科思想的感悟。例如：緩沖對(duì)H2CO3-HCO3-能調(diào)節(jié)人體血液的酸堿度，在一定條件下它們是互變互動(dòng)的體系，當(dāng)血液中吸收堿時(shí)H2CO3與OH-作用，H2C03轉(zhuǎn)化為HCO3-,H+濃度變化不大，pH值基本不變；當(dāng)血液中吸收酸時(shí)HCO3-與H+作用轉(zhuǎn)化為H2C03,H+濃度變化不大，pH值也基本不變。但當(dāng)外界條件強(qiáng)化到一定程度將引起質(zhì)變，當(dāng)人體攝入酸過多時(shí)，會(huì)使緩沖對(duì)H2CO3-HCO3-全部轉(zhuǎn)化為H2CO3而引起酸中毒，人體攝入堿過多時(shí)，會(huì)使緩沖對(duì)H2CO3-HCO3

6、-全部轉(zhuǎn)化為CO32-而出現(xiàn)堿中毒癥狀。又如對(duì)于0.1mol／L的HCl，當(dāng)稀釋100倍時(shí)pH為3；1000倍時(shí)pH為4，但隨著稀釋倍數(shù)增大H+濃度越來越小，水電離的影響越來越大，無(wú)限稀釋時(shí)pH為7，堿亦如此。[ 經(jīng)懷德，化學(xué)平衡中的哲學(xué)原理，合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008年第6期] 二、運(yùn)用聯(lián)系的觀點(diǎn)去分析問題 聯(lián)系，是指一切事物、現(xiàn)象之間及其內(nèi)部諸要素之間的相互影響，相互作用和相互制約?；瘜W(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡是相輔相成的,它們之間存在著密切的聯(lián)系,化學(xué)反應(yīng)速率是化學(xué)平衡理論的基礎(chǔ),平衡問題實(shí)質(zhì)上也是速率問題。在化學(xué)平衡學(xué)習(xí)中，在牢牢抓住三個(gè)核心知識(shí)即化學(xué)反應(yīng)速率變化的根本因素、化學(xué)平衡形式

7、的根本因素、化學(xué)平衡移動(dòng)的根本因素，用聯(lián)系的觀點(diǎn)看待這三個(gè)核心知識(shí)，認(rèn)清問題的本質(zhì)，避免孤立、片面地看待化學(xué)平衡問題。進(jìn)而形成系統(tǒng)方法論，建立起完善的平衡思維。 例如：某溫度下，在體積固定的密閉容器中，充入1molPCl5，發(fā)生反應(yīng)PCl5(g)≒PCl3(g)+Cl2(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向容器中充入1molPCl5，問此時(shí)平衡移動(dòng)的方向? 本題是中學(xué)化學(xué)中的常見習(xí)題，經(jīng)常會(huì)有以下幾種不同的觀點(diǎn)： （1）平衡向左移動(dòng)了。理由：再向容器中加入1molPCl5上，和開始加入2molPCl5達(dá)到平衡時(shí)的效果相同。容積同定的密閉容器中，成比例的增大反應(yīng)物的量，相當(dāng)于加壓過程所以加壓平衡衡向

8、左移動(dòng)。 （2）反應(yīng)向右進(jìn)行，平衡向左移動(dòng)。理由：增大反應(yīng)物的濃度，正反應(yīng)速率增大，此時(shí)逆反應(yīng)速率不變，所以，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。但是由于，新加入的PCl5的轉(zhuǎn)化率比原來容器中的低，所以，平衡向左移動(dòng)了。 顯然以上兩種思路都是錯(cuò)誤的。思路（1）沒有考慮到平衡的移動(dòng)是化學(xué)反應(yīng)速率變化的結(jié)果，完全割裂了化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率之間的聯(lián)系，造成錯(cuò)誤的理解。思路（2）雖然將化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡移動(dòng)聯(lián)系起來，但顯然沒有抓住本質(zhì)，片面地理解了化學(xué)平衡與化學(xué)反應(yīng)速率之間的聯(lián)系，造成錯(cuò)解。正確的思路應(yīng)是：反應(yīng)向右進(jìn)行，平衡向右移動(dòng)。理由:增大反應(yīng)物的濃度，正反應(yīng)速率增大，此時(shí)逆反應(yīng)速率不變，所以，反應(yīng)向

9、正反應(yīng)方向進(jìn)行。改變完條件后反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行了，所以化學(xué)平衡向右移動(dòng)了。 三、用矛盾的觀點(diǎn)去解決問題 所謂的平衡指一個(gè)整體的各部分在質(zhì)量程度或其它方面處于均等或大致均等狀態(tài)。平衡是相互對(duì)立的矛盾的暫時(shí)的統(tǒng)一，在絕對(duì)的永恒的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中存在相對(duì)暫時(shí)的靜止和平衡，平衡是相對(duì)的；不平衡是絕對(duì)的、永恒的，一切平衡都是特定運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡，因?yàn)榫S持平衡的兩個(gè)相反的過程是對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，一方以另一方維持平衡，雙方互相牽制制約。 任何事物均存在于對(duì)立統(tǒng)一（矛盾）之中，事物內(nèi)部和事物之間存在著相互影響、相互制約的關(guān)系。矛盾是普遍存在的，而矛盾的主要方面將支配事物的發(fā)生和發(fā)展，這是主流。但條件的變化使矛盾的

10、主要方面和次要方面發(fā)生轉(zhuǎn)化，又是矛盾的相對(duì)性決定的。 平衡是相互對(duì)立的矛盾的暫時(shí)的統(tǒng)一，在絕對(duì)的永恒的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)中存在相對(duì)暫時(shí)的靜止和平衡，平衡是相對(duì)的；不平衡是絕對(duì)的、永恒的，一切平衡都是特定運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡，因?yàn)榫S持平衡的兩個(gè)相反的過程是對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，一方以另一方維持平衡，雙方互相牽制制約?；瘜W(xué)平衡亦是如此，其建立平衡——平衡狀態(tài)——平衡移動(dòng)整個(gè)過程其實(shí)質(zhì)就是矛盾與矛盾的相互轉(zhuǎn)化的過程。 例如：NaHS溶液中，HS-在水溶液中有兩種趨勢(shì)，一是電離趨勢(shì)：HS- ≒H＋＋S2-（使溶液呈酸性）；二是水解趨勢(shì)：HS-＋H2O≒H2S＋OH－（能使溶液顯堿性），這是矛盾的兩個(gè)方面，其水解趨勢(shì)是矛盾

11、的主要方面，因而NaHCO3溶液呈堿性。 　　問題：如何解釋向酸溶中液加入NaHS溶液，將生成H2S氣體？ 　　還沒有學(xué)習(xí)鹽類水解的學(xué)生將毫不猶豫地寫出以下離子方程式：HS-＋H＋＝H2S↑＋H2O。但已具有平衡和鹽類水解知識(shí)的學(xué)生極有可能用“勒夏特列原理”來解釋：加入酸時(shí)，H＋中和了HS-水解產(chǎn)生的OH－，使HS-的水解平衡正向移動(dòng)，生成的氫硫酸積累到一定濃度則分解為H2S氣體。哪種解釋更有道理呢？我們可作如下的辯證分析：當(dāng)NaHS溶液加入酸時(shí)，HS-的電離平衡受到抑制是沒有疑義的，對(duì)于HS-的水解平衡，則可能同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)作用：①H＋中和水解生成的OH－，水解平衡正向移動(dòng)；②H＋直接與H

12、S-結(jié)合，水解平衡逆向移動(dòng)。顯然這是矛盾的兩個(gè)方面，哪一個(gè)是矛盾的主要方面成了關(guān)鍵。很明顯，不管是哪種解釋，其基本原理都是HS-結(jié)合H＋，酸和水作為H＋的提供源，顯然酸具有更大的優(yōu)勢(shì)（更直接、H＋濃度大，且加酸后，水的電離還要受到抑制），故解釋②抓住了反應(yīng)歷程這個(gè)矛盾的主要方面，科學(xué)性強(qiáng)，更有說服力。 又如，為什么在MgSO4溶液中加入濃氨水生成Mg(OH)2沉淀，而Mg(OH)2卻能溶于(NH4)2SO4溶液？理由是很簡(jiǎn)單的：MgSO4＋2NH3H2O≒Mg(OH)2＋(NH4)2SO4，反應(yīng)物和生成物是矛盾的雙方，在一定條件下，將向自己的相反方向轉(zhuǎn)化，這個(gè)條件就是濃度的變化（量變）。氨水

13、濃度大，有利于生成Mg(OH)2，(NH4)2SO4濃度大，將有利于生成氨水。當(dāng)然Mg(OH)2與NH3H2O的堿性相當(dāng)，是上述轉(zhuǎn)化的物質(zhì)基礎(chǔ)，是內(nèi)因。勒夏特列原理（平衡移動(dòng)原理）可圓滿地解釋上述變化?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)，就是對(duì)立著的雙方（正反應(yīng)和逆反應(yīng)）在維持條件不變時(shí)勢(shì)力一致的臨界狀態(tài)，當(dāng)條件改變時(shí)，有利于或更有利于其中的一方而使其成為矛盾的主要方面，平衡產(chǎn)生移動(dòng)，在新的條件下，雙方勢(shì)力再次一致而達(dá)成新的平衡?！袄障奶亓性怼绷芾毂M致地體現(xiàn)了矛盾和矛盾轉(zhuǎn)化的原理。[ 錢承之，化學(xué)教學(xué)中的辯證法幾例] 以上我們對(duì)化學(xué)平衡中所蘊(yùn)含的辯證法進(jìn)行了討論，唯物辯證法不僅可以幫助學(xué)生正確理解抽象的化學(xué)理論，把握微妙的變化關(guān)系，進(jìn)而可以讓學(xué)生感悟科學(xué)與哲學(xué)的相互滲透、融會(huì)貫通， 使學(xué)生學(xué)會(huì)并自覺地用辨證的觀點(diǎn)看待化學(xué)問題，善于從學(xué)科思想的角度去審視看起來很平常的、紛雜的化學(xué)現(xiàn)象，在規(guī)律上加以提煉和升華。 參考文獻(xiàn)： [1] 魏光，林銀鐘，陳鴻博等，論現(xiàn)代化學(xué)定義及其原則宗旨，化學(xué)通報(bào)，1997年第7期 [2] 經(jīng)懷德，化學(xué)平衡中的哲學(xué)原理，合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008年第6期 [3] 錢承之，化學(xué)教學(xué)中的辯證法幾例