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        馬克思主義辯證思維方法下的化學知識分析

        2020-03-27 12:17:49李文智肖俊杰駱藝
        現(xiàn)代交際 2020年3期
        關(guān)鍵詞:化學知識知識整合思維可視化

        李文智 肖俊杰 駱藝

        摘要:辯證思維是認識世界的重要方法。利用辯證思維方法辨析化學知識,不僅可以培養(yǎng)學生的辯證思維,還可以更好地理解化學知識中的辯證思維。通過對氧化還原反應(yīng)、酸雨的全面認識、鹽類水解教學思維可視化、苯分子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史等知識的分析、整合,分別將其與歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體、邏輯與歷史相統(tǒng)一的辯證思維方法相結(jié)合,以實現(xiàn)思維辯證法與學科知識的融合貫通。

        關(guān)鍵詞:辯證思維方法 化學知識 知識整合 思維可視化

        中圖分類號:A811 ?文獻標識碼:A ?文章編號:1009-5349(2020)03-0009-02

        馬克思辯證思維方法是認識世界的重要方法,學習其內(nèi)涵可以培養(yǎng)學生的辯證思維。辯證思維方法主要有歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體、邏輯與歷史統(tǒng)一等?;瘜W是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學科。合理恰當?shù)剡\用辯證思維方法分析化學知識,可以使學生在理解知識的基礎(chǔ)上,更“平易”化理解馬克思主義辯證思維方法。

        一、歸納與演繹下的氧化還原反應(yīng)

        歸納與演繹是人類思維從個別到一般,再由一般到個別的最常見的推理形式。歸納是從個別事實中總結(jié)概括得出一般性結(jié)論,而演繹是由一般原理推出個別結(jié)論的形式。

        氧化還原反應(yīng)不僅是中學化學學習過程中的重難點,也是高考的必考點與易錯點。利用歸納與演繹思維分析氧化還原知識,利于學生辯證思維的形成。首先歸納氧化還原反應(yīng)知識點:利用得失氧法分析具體反應(yīng)CuO+C和Cu+CO2,得到氧化還原反應(yīng)同時存在,再利用例子:H2O+C高溫條件生成H2+CO,CuO+H2高溫條件下得到Cu+H2O,歸納得出反應(yīng)都出現(xiàn)化合價升降,進一步總結(jié)得出在化學反應(yīng)中:有化合價升降的就是氧化還原反應(yīng)。從微觀角度分析Na+Cl2和NaCl,得出化合價的升降是由于電子的得失,進一步歸納得出化學反應(yīng)中有電子得失的反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)。繼續(xù)從微觀角度分析H2+Cl2光照條件下得到HCl,HCl中H和Cl共用一對電子,從而都形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),電子對偏向Cl,因此H帶正電荷,Cl帶負電荷。經(jīng)過一系列的歸納總結(jié),最終得出氧化還原反應(yīng)的一般定義:有電子轉(zhuǎn)移(得失或偏移)的反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)。在以后的學習中學生就可以利用定義具體判斷一個反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng),從而實現(xiàn)氧化還原反應(yīng)的一般概念向具體化學方程式的轉(zhuǎn)化。

        二、分析與綜合下的酸雨的全面認識

        分析是將認識對象分為各個部分、方面、要素,然后分別研究,而綜合是將研究后的結(jié)論進行整合,這里的整合并不是簡單的混合,而是像拼圖一樣有機的結(jié)合。

        酸雨是PH<5.6的雨水、凍雨、雪、雹、露等大氣降水的統(tǒng)稱,是全球性環(huán)境問題,單學科不能全面認識酸雨。關(guān)于酸雨可以從化學、物理、生物、政治、經(jīng)濟、工程等學科方面著手,根據(jù)相關(guān)分析可以得到和酸雨最相關(guān)的學科主要有化學、物理和生物。

        在化學學科中將酸雨看作一系列化學反應(yīng)造成的結(jié)果:含硫物質(zhì)的燃燒,即S+O2 點燃 SO2,二氧化硫和水反應(yīng)形成亞硫酸,即SO2+H2O→H2SO3,亞硫酸又被氧化生成硫酸,即H2SO3+O2→H2SO4;或者S+O2 點燃 SO2,SO2+O2→SO3,SO3+ H2O→H2SO4;含氮物質(zhì)的燃燒形成NO、NO2等NOX,即N+O2 ? 點燃 NO,NO+O2→NO2,二氧化氮和空氣中的水蒸氣反應(yīng)形成硝酸,即NO2+H2O→HNO3+NO,然后隨大氣中水蒸氣的堆積、降落,而降落的雨水等的PH<5.6的現(xiàn)象便稱為酸雨。

        在物理中主要將酸雨視為能量轉(zhuǎn)化造成的結(jié)果,比如火電廠廢氣、汽車尾氣的排放等。在火電廠中,主要通過將煤等化石燃料燃燒,將化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,再將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能,從而產(chǎn)生電能。在燃料燃燒的過程中將產(chǎn)生的SO2和NOX等有害氣體一起直接排放在空氣中,造成污染;汽車尾氣也是一樣,石油等燃料的燃燒為汽車提供動力之后,燃料中的含S、N物質(zhì)在高溫中氧化生成SO2、NOX,將其直接排出造成空氣污染。

        在生物中對于酸雨問題的研究主要集中在酸雨對生態(tài)系統(tǒng)帶來的影響上。一是酸雨對江河湖海中生物系統(tǒng)的影響:由于酸雨P(guān)H<5.6,當酸雨進入江河湖海之后,整個水體的酸性增強導致水中生物的生活環(huán)境變化,一些適應(yīng)能力較弱的生物則會滅絕,從而導致水中生態(tài)系統(tǒng)的失衡,更嚴重者將破壞水中生態(tài)系統(tǒng),比如說水生植物壞死,魚蝦等水生動物滅絕等。當酸雨進入土壤時,土壤的酸化會導致植被的生存環(huán)境發(fā)生變化,依賴于土壤的各種生物則會出現(xiàn)因為適應(yīng)新環(huán)境而導致數(shù)量的變化,從而引發(fā)一系列生態(tài)連鎖反應(yīng)。二是酸雨降落過程中對森林樹木的影響:酸雨在下降的過程會接觸整個樹木,酸雨的酸性會腐蝕樹木的葉子從而導致其脫落,以致樹木無法進行光合作用,最終導致樹木的死亡。

        在對酸雨全面認識的過程中,只有從各個學科視野分析問題,然后有機整合,才能最終實現(xiàn)對酸雨問題的全面的、科學的認識。

        三、抽象與具體下的鹽類水解教學思維可視化

        抽象與具體是辯證思維的高級形式,是由具體到抽象,再由抽象到具體這兩個過程組成。鹽類水解不僅需要使學生在宏觀上認識其特性,也需要學生從微觀的角度認識其實質(zhì)。

        鹽類水解教學思維可視化主要分為宏觀和微觀兩個部分。從宏觀認識溶液的酸堿性:指導學生利用PH試紙測溶液的酸堿性,將PH試紙顯示的顏色與標準比色卡對比,得出碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液顯堿性,氯化鈉溶液顯中性,氯化銨溶液顯酸性。在這個過程中,學生利用PH試紙實現(xiàn)了對鹽溶液酸、堿性的宏觀認識。然后組織學生分析這幾種溶液PH值不同的原因,學生大概能得出這樣的結(jié)論:在某鹽溶液中,如果陽離子或陰離子所對應(yīng)的堿或酸是強堿或強酸,那么溶液便顯示對應(yīng)的酸堿性,若都是強酸、強堿則顯中性,顯然學生并沒有認識到鹽類水解的本質(zhì)。從微觀角度認識鹽類水解是抽象的,利用IrYdium Chemistry Lab顯示鹽溶液中存在微粒的種類、數(shù)量的特性,分別顯示Na2CO3,NaHCO3,NaCl,NH4Cl溶液中微粒的種類與數(shù)量。Na2CO3溶液中存在的微粒種類有:H+,OH-,Na+,CO32-,HCO3-,H2CO3,且H2CO3,HCO3-的量非常少。分析微粒的來源,H+,OH-來源于H2O的電離,即H2O?H++OH-;Na+,CO32-來源于Na2CO3的電離,即Na2CO3?Na++CO32-;那么H2CO3,HCO3-是如何來的呢?進一步具體分析可以得到,CO32-+H2O?HCO3-+OH-,HCO3-+H2O ?H2CO3+OH-,由此可以得出Na2CO3溶液顯示堿性的原因是,溶液中的CO32-結(jié)合水電離出的H+形成HCO3-,形成的HCO3-進一步結(jié)合水電離出的H+,形成H2CO3,破壞了H2O的電離平衡,使溶液中OH-增多,使得溶液顯堿性。同理可分析出其他溶液中的微粒來源。根據(jù)IrYdium Chemistry Lab呈現(xiàn)出鹽溶液中的微粒,從微粒種類的角度分析微粒的來源,使學生對鹽類水解的認識從抽象轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w分析。最終使學生認識到鹽類水解的實質(zhì),即鹽電離出的弱酸根離子結(jié)合水電離出H+或OH-,形成對應(yīng)的弱酸根離子或弱酸、弱堿的過程。

        四、邏輯與歷史統(tǒng)一下的苯分子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史

        辯證思維中邏輯與歷史是辯證統(tǒng)一的。在發(fā)展過程中邏輯以歷史為基礎(chǔ),剔除歷史在發(fā)展過程中的偶然、次要的因素,抓住其本質(zhì)、內(nèi)在因素,使歷史在思維中再現(xiàn),以實現(xiàn)事物的發(fā)展。

        苯是英國科學家法拉第首次在照明氣的廢液中提取得到。之后,德國科學家米希爾里希同樣制出了與法拉第一樣的液體,并稱之為“苯”。后來德國化學家霍夫曼從煤焦油中提取得到了相同的物質(zhì)。根據(jù)元素分析的結(jié)果和分子量的測量,確定苯的化學式為C6H6。但是苯分子中原子的排列的確定經(jīng)過了很長的時間。

        隨著化學的發(fā)展,弗蘭克朗提出的價鍵概念,凱庫勒、古柏爾分別獨立提出的碳鏈學說,為苯結(jié)構(gòu)的確定奠定基礎(chǔ)。依據(jù)苯化學式中碳氫的比例,科學家首先想到的是苯分子中有碳碳雙鍵或三鍵,但在實驗的過程中苯并不能使溴水或酸性高錳酸鉀褪色,因此否定了這種猜想。后來凱庫勒在歷史研究的基礎(chǔ)上提出了歷史上著名的“凱庫勒苯環(huán)”。依據(jù)凱庫勒式,苯的鄰位二元取代物有兩種,而實驗證明只有一種,為此凱庫勒并不能給出正確的解釋,亦不能對苯分子中的雙鍵和烯烴分子中的雙鍵的區(qū)別給出正確解釋。受制于自然科學的發(fā)展,對于苯分子中鍵的相關(guān)知識的認識始終都是比較模糊的。直到20世紀30年代物理學的發(fā)展壯大,通過紅外和x衍射等技術(shù)的表征,證明苯分子中六個碳原子處在同一平面且碳碳之間鍵長相等,比一般碳碳單鍵長,又比一般碳碳雙鍵短,形成sp2的雜化。在苯分子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的過程中,苯分子結(jié)構(gòu)是客觀存在的,在發(fā)展的過程中以歷史為基礎(chǔ),剔除苯分子結(jié)構(gòu)中的不當因素,遵循歷史邏輯,使苯分子的結(jié)構(gòu)再現(xiàn)。

        五、結(jié)語

        學習辯證思維方法可以增強學生的辯證思維能力。利用辯證思維分析化學學科知識,可以使學生在化學知識的學習過程中具體理解馬克思主義辯證思維,更有助于學生科學地判斷、分析問題。

        參考文獻:

        [1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準[M].北京:人民教育出版社,2017.

        [2]馬克思主義基本原理編寫組.馬克思主義基本原理概論[M].北京:高等教育出版社,2018.

        [3]宋心琦.化學必修1[M].北京:人民教育出版社,2007.

        [4]楊頻.人對苯分子結(jié)構(gòu)的認識[J].化學通報,1975(2):41-49+40.

        [5]李繼忠.人對苯分子結(jié)構(gòu)的認識及研究[J].延安大學學報(自然科學版),1994(2):73-78.

        [6]江玉安.苯的發(fā)現(xiàn)和苯分子結(jié)構(gòu)學說簡介[J].化學教學,2009(9):59-61.

        責任編輯:劉健

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