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摘要:本文拟从以下十大方面(思维的复杂性,主次性,不确定性,多面性,有序性,全面性,互变性,严密性,条件、过程与结果,正向性与逆向性),结合一些典型问题和试题予以分析,希望找出其内在规律,给师生们以启迪,深化此类问题的解决,提高教学效率,培养中学化学核心素养。
关键词:化学思想;化学变化;思维能力;十大关系
化学思想是化学知识在更高层次上的抽象和概括,是化学学科的核心和灵魂,是培养学科核心素养的关键之一;尤其是在当今新课标、新教材、新高考的新时代显得更为重要!而思维能力是重要的化学思想之一,是其他能力(如观察能力、自学能力、实验能力、计算能力等)的基础和核心。
问题的提出
①人体血液中pH7.35-7.45,输液时稀释血液时为什么不会引起酸中毒?
②FeCl3溶液中加入Al粉有什么变化?
③某无色溶液中只存在:NH4+、Cl—、OH—、H+四种离子,那么此溶液中四种离子的物质的量浓度大小关系可能有哪些情况?
1、化学变化中思维的复杂性
例1、向盛有100mL饱和FeCl3溶液中加入一根铝杜建功 - 新教育论坛(10期)条,有什么现象?为什么?
解析 先看到液体变为红褐色(胶体),并产生气泡,后来出现红褐色沉淀,并有少量能被磁铁吸收的黑色物质,有关变化是(要考虑思维的复杂性):
2、化学变化中思维的主次性
例2、氢氧化镁为什么可溶于浓氯化铵溶液?
解析 主要是NH4+结合了Mg(OH)2溶解、电离出的 ,而并不是由于NH4Cl水解呈酸性而结合 (思维的主次性)
3、化学变化中思维的不确定性
例3、pH=3的硫酸与pH=3的醋酸溶液等体积混合后溶液的pH为多少?
解析 电离常数只与温度有关: 、c(CH3COO-)、c(CH3COOH)均为原来的一半,而 不变,所以 不变,溶液 仍为3 (一定温度下电离常数不变)
4、化学变化中思维的多面性
例4、在氯水中滴入几滴紫色石蕊试液有什么现象?
解析 由于氯水中存在: ,紫色石蕊试液先遇HCl变红,再与 反应而褪色 (思维的多面性)
5、化学变化中思维的有序性
例5、将Fe、Cu混合物加入到一定量的稀硝酸中,试分析所得溶液中阳离子及残留固体成分?
解析 可看作是将稀 加入到Fe、Cu混合物中,简化有序为:
例6、某溶液中只含有NH4+、Cl—、OH—、H+四种离子,则溶液中各离子浓度大小关系可能有哪些情况?
解析 可看成向氨水中逐滴加入稀鹽酸(思维的有序性),有关离子浓度大小为:
①c(OH-)>C(NH4+)>C(H+)>C(Cl-) ②C(NH4+)>c(OH-)>C(Cl-)>C(H+)
③C(NH4+)>C(Cl-)>c(OH-)>C(H+) ④C(NH4+)=C(Cl-)>c(OH-)=C(H+)
⑤C(Cl-)>C(NH4+)>C(H+)> c(OH-) ⑥ C(Cl-)>C(H+)>C(NH4+)>c(OH-)
例7、对乙基苯胺含有苯环的同分异构体还有多少种?
解析 可有序分析为:
①R-NH2:14种 ②R1-NH-R2:5种 ③R1-N-R2(R3) :1种
共20种去掉自身一种,所以还有19种同分异构体。
6、化学变化中思维的全面性
例8、CH3COONa稀溶液中,加入CH3COONa固体,则溶液中c(CH3COO—)/c(Na+)如何变化?
解析 由于加入固体CH3COONa,CH3COO-水解程度减小(包括原来),所以从c(CH3COO-)/c(CH3COOH)增大(思维的全面性、整体性)
7、化学变化中思维的互变性
例9、常温下,0.01mol/L、1×10—5的盐酸溶液分别加水稀释1000倍,则稀释后溶液的pH各为多少? 解析 0.01mol/L 溶液加水稀释1000倍,这时 的电离为主,可以忽略水的电离,溶液 为5; 稀溶液加水稀释1000倍,接近无限稀释,这时水的电离是主要的,这时溶液 为6.98(约为7) (思维的互变性)
8、化学变化中思维的条件、过程与结果
例10、NH3气为什么会形成“喷泉”?
解析 溶于水(事实),所以可以形成“喷泉”(事实),事实解释事实不妥;而应该为:由于 极易溶于水(直接原因),导致装置内压强显著减小(本质原因),所以可以形成“喷泉”(结果)
9、化学变化中思维的严密性
例11、将FeCl3、Fe2(SO4)3、Na2CO3、AlCl3、NaAlO2、Mg(HCO3)2、Na2SO3溶液分别加热蒸干、灼烧后得到固体各是什么?为什么?
解析 溶液中: ,由于 比 易挥发,加热促使该水解平衡正向进行,蒸干后得到 ,灼烧后分解生成 ;而 溶液中, ,由于 比 易挥发,促使该水解平衡逆向进行,蒸干后得到 ; 溶液加热蒸干、灼烧后,则依次发生分解反应( ),水解反应( ),分解反应( ); 受热时被空气中的 氧化生成 (思维的严密性)
10、化學变化中思维的正向性与逆向性
例12、已知浓度均为0.1mol/L的HCN、NaCN液合液显碱性,为什么?NaHA溶液能与HB溶液反应,则酸性强弱关系?
解析 不同于 、 (约为1:1时),溶液显酸性,0.1mol/L的 、 混合液中, 水解程度强于 的电离程度,所以溶液显碱性;根据“强制弱”的规律,发生的反应为 ,所以酸性应该为 强于 。
总之,以上十大方面可能相互联系、相互渗透。梳理高中化学中蕴含的化学思想,培养学科思维能力,可以促进知识的深化和提升,优化思维过程和解题方法,促进学科能力的发展。
参考文献:
关键词:化学思想;化学变化;思维能力;十大关系
化学思想是化学知识在更高层次上的抽象和概括,是化学学科的核心和灵魂,是培养学科核心素养的关键之一;尤其是在当今新课标、新教材、新高考的新时代显得更为重要!而思维能力是重要的化学思想之一,是其他能力(如观察能力、自学能力、实验能力、计算能力等)的基础和核心。
问题的提出
①人体血液中pH7.35-7.45,输液时稀释血液时为什么不会引起酸中毒?
②FeCl3溶液中加入Al粉有什么变化?
③某无色溶液中只存在:NH4+、Cl—、OH—、H+四种离子,那么此溶液中四种离子的物质的量浓度大小关系可能有哪些情况?
1、化学变化中思维的复杂性
例1、向盛有100mL饱和FeCl3溶液中加入一根铝杜建功 - 新教育论坛(10期)条,有什么现象?为什么?
解析 先看到液体变为红褐色(胶体),并产生气泡,后来出现红褐色沉淀,并有少量能被磁铁吸收的黑色物质,有关变化是(要考虑思维的复杂性):
2、化学变化中思维的主次性
例2、氢氧化镁为什么可溶于浓氯化铵溶液?
解析 主要是NH4+结合了Mg(OH)2溶解、电离出的 ,而并不是由于NH4Cl水解呈酸性而结合 (思维的主次性)
3、化学变化中思维的不确定性
例3、pH=3的硫酸与pH=3的醋酸溶液等体积混合后溶液的pH为多少?
解析 电离常数只与温度有关: 、c(CH3COO-)、c(CH3COOH)均为原来的一半,而 不变,所以 不变,溶液 仍为3 (一定温度下电离常数不变)
4、化学变化中思维的多面性
例4、在氯水中滴入几滴紫色石蕊试液有什么现象?
解析 由于氯水中存在: ,紫色石蕊试液先遇HCl变红,再与 反应而褪色 (思维的多面性)
5、化学变化中思维的有序性
例5、将Fe、Cu混合物加入到一定量的稀硝酸中,试分析所得溶液中阳离子及残留固体成分?
解析 可看作是将稀 加入到Fe、Cu混合物中,简化有序为:
例6、某溶液中只含有NH4+、Cl—、OH—、H+四种离子,则溶液中各离子浓度大小关系可能有哪些情况?
解析 可看成向氨水中逐滴加入稀鹽酸(思维的有序性),有关离子浓度大小为:
①c(OH-)>C(NH4+)>C(H+)>C(Cl-) ②C(NH4+)>c(OH-)>C(Cl-)>C(H+)
③C(NH4+)>C(Cl-)>c(OH-)>C(H+) ④C(NH4+)=C(Cl-)>c(OH-)=C(H+)
⑤C(Cl-)>C(NH4+)>C(H+)> c(OH-) ⑥ C(Cl-)>C(H+)>C(NH4+)>c(OH-)
例7、对乙基苯胺含有苯环的同分异构体还有多少种?
解析 可有序分析为:
①R-NH2:14种 ②R1-NH-R2:5种 ③R1-N-R2(R3) :1种
共20种去掉自身一种,所以还有19种同分异构体。
6、化学变化中思维的全面性
例8、CH3COONa稀溶液中,加入CH3COONa固体,则溶液中c(CH3COO—)/c(Na+)如何变化?
解析 由于加入固体CH3COONa,CH3COO-水解程度减小(包括原来),所以从c(CH3COO-)/c(CH3COOH)增大(思维的全面性、整体性)
7、化学变化中思维的互变性
例9、常温下,0.01mol/L、1×10—5的盐酸溶液分别加水稀释1000倍,则稀释后溶液的pH各为多少? 解析 0.01mol/L 溶液加水稀释1000倍,这时 的电离为主,可以忽略水的电离,溶液 为5; 稀溶液加水稀释1000倍,接近无限稀释,这时水的电离是主要的,这时溶液 为6.98(约为7) (思维的互变性)
8、化学变化中思维的条件、过程与结果
例10、NH3气为什么会形成“喷泉”?
解析 溶于水(事实),所以可以形成“喷泉”(事实),事实解释事实不妥;而应该为:由于 极易溶于水(直接原因),导致装置内压强显著减小(本质原因),所以可以形成“喷泉”(结果)
9、化学变化中思维的严密性
例11、将FeCl3、Fe2(SO4)3、Na2CO3、AlCl3、NaAlO2、Mg(HCO3)2、Na2SO3溶液分别加热蒸干、灼烧后得到固体各是什么?为什么?
解析 溶液中: ,由于 比 易挥发,加热促使该水解平衡正向进行,蒸干后得到 ,灼烧后分解生成 ;而 溶液中, ,由于 比 易挥发,促使该水解平衡逆向进行,蒸干后得到 ; 溶液加热蒸干、灼烧后,则依次发生分解反应( ),水解反应( ),分解反应( ); 受热时被空气中的 氧化生成 (思维的严密性)
10、化學变化中思维的正向性与逆向性
例12、已知浓度均为0.1mol/L的HCN、NaCN液合液显碱性,为什么?NaHA溶液能与HB溶液反应,则酸性强弱关系?
解析 不同于 、 (约为1:1时),溶液显酸性,0.1mol/L的 、 混合液中, 水解程度强于 的电离程度,所以溶液显碱性;根据“强制弱”的规律,发生的反应为 ,所以酸性应该为 强于 。
总之,以上十大方面可能相互联系、相互渗透。梳理高中化学中蕴含的化学思想,培养学科思维能力,可以促进知识的深化和提升,优化思维过程和解题方法,促进学科能力的发展。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制定,普通高中化学课程标准(2017年版)(s)北京:人民教育出版社2019:3~4
[2]杜建功,高淮强,运用化学史培养中学生的科学素质,化学教学,2003(4)11-12
[3]吴俊明,关注化学思维 研究化学思维,化学教学,2020(3)3-10