黃金泉

（張家港市崇真中學(xué) 江蘇 張家港 215631）

“證據(jù)推理”指從問題情境及已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中識(shí)別、轉(zhuǎn)換形成觀點(diǎn)，并多方收集證據(jù)、利用證據(jù)進(jìn)行推理，從而獲得結(jié)論，解決問題［1］。證據(jù)推理不僅僅是證實(shí)的過程，也可能是證偽的過程。而證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)，通過分析推理加以證實(shí)或證偽，建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，形成化學(xué)思維，一直是我們教師所追求的本真課堂！如何立足課堂利用間接或直接證據(jù)進(jìn)行證實(shí)或證偽？為此，筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐略談一二。

一、證實(shí)Cu2+與NH3間形成配位鍵

“配合物的形成”是蘇教版化學(xué)選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》專題4 第二單元“配合物的形成和應(yīng)用”中的教學(xué)內(nèi)容。平時(shí)教學(xué)時(shí)如果只按照教材編排思路把基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)1 和實(shí)驗(yàn)2 演示一下，然后根據(jù)所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象把實(shí)驗(yàn)結(jié)論直接“灌輸”給學(xué)生，對(duì)學(xué)生而言也能說得過去。但這樣簡(jiǎn)單處理，勢(shì)必使整個(gè)教學(xué)過程枯燥無味，毫無亮點(diǎn)，更有背于“素養(yǎng)為本”的新課程理念。為此，筆者在重新審視并細(xì)細(xì)研讀教材文本后，最終將教學(xué)思路調(diào)整為通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)Cu2+與NH3間通過配位鍵形成了配合物，讓學(xué)生體悟配位鍵形成的前因后果，以加深對(duì)配位鍵概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)和推理能力，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。教學(xué)片段如下：

【證據(jù)】無水硫酸銅是白色的，而膽礬、硫酸銅溶液卻是藍(lán)色的。

【教師】硫酸銅溶液和膽礬為什么呈現(xiàn)藍(lán)色？

【學(xué)生】都含有Cu2+。

【證據(jù)】（學(xué)生實(shí)驗(yàn)1）向CuSO4溶液中逐滴加入濃氨水，先產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，后繼續(xù)滴加濃氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色溶液。

【教師】深藍(lán)色溶液是什么物質(zhì)？

【學(xué)生】應(yīng)該是Cu（OH）2與濃氨水反應(yīng)后產(chǎn)生的一種新物質(zhì)，估計(jì)還是含有Cu2+。

【證據(jù)】（學(xué)生實(shí)驗(yàn)2）將深藍(lán)色溶液倒入無水乙醇中，溶液變渾濁，過濾得到深藍(lán)色固體。

【教師】這種深藍(lán)色固體是由什么微粒（指陰、陽離子）構(gòu)成？

【學(xué)生推測(cè)2】深藍(lán)色溶液中的陽離子可能是Cu2+。

【證據(jù)】（學(xué)生實(shí)驗(yàn)4）分別向CuSO4溶液和深藍(lán)色溶液中加入一根鐵釘，前者鐵釘表面有紅色固體析出，后者鐵釘表面沒有任何現(xiàn)象。

【推理】深藍(lán)色溶液中不存在Cu2+！

（設(shè)計(jì)意圖：對(duì)深藍(lán)色溶液的成分進(jìn)行微觀探析，有理有據(jù)，避免了簡(jiǎn)單灌輸?shù)牡托Ы虒W(xué)。深藍(lán)色溶液中是否含有Cu2+?是否含有?引導(dǎo)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行證實(shí)或證偽。當(dāng)學(xué)生證實(shí)深藍(lán)色溶液中不存在Cu2+這一“意外”現(xiàn)象時(shí)，學(xué)生的探究欲被徹底激發(fā)了，心里納悶道，Cu2+居然不在溶液中，它究竟去哪兒了呢？為配位鍵的形成埋下了伏筆。）

【教師】深藍(lán)色溶液中的Cu2+哪兒去了？是否被其他微粒“包裹”起來了？怎樣的微粒才能“包裹”Cu2+?

【證據(jù)】Cu2+是過渡金屬離子，有能量相近的空軌道。而NH3中N有孤電子對(duì)，會(huì)填充到空軌道中。

【推理】Cu2+的價(jià)電子排布為3d9，s上有空軌道，NH3中N有孤電子對(duì)，會(huì)填充到空軌道中，形成某種新的化合物，把Cu2+“包裹”起來了。（注：其實(shí)d上也有空軌道，Cu2+的雜化較為復(fù)雜，有理論認(rèn)為是以dsp2雜化軌道成鍵，為防止過度教學(xué)，d上也有空軌道建議采取模糊策略處理）

【證據(jù)】在水溶液中，Cu2+與NH3是這樣結(jié)合的：NH3分子中氮原子的孤電子對(duì)進(jìn)入Cu2+的空軌道，Cu2+與NH3分子中的氮原子通過共用氮原子提供的孤電子對(duì)形成配位鍵。由提供孤電子對(duì)的配位體與接受孤電子對(duì)的中心原子以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物［2］。

【證據(jù)】經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，4 個(gè)NH3與Cu2+以配位鍵結(jié)合，形成一個(gè)復(fù)雜的陽離子［Cu（NH3）4］2+，整體帶兩個(gè)單位的正電荷，名字叫四氨合銅離子，每個(gè)Cu2+通過4個(gè)配位鍵被4個(gè)NH3“包裹”了起來。

【教師】上述深藍(lán)色固體是什么物質(zhì)？怎么形成的？

【學(xué)生】是［Cu（NH3）4］SO4。與［Cu（NH3）4］2+通過離子鍵相互作用在一起，而Cu2+和NH3分子之間通過配位鍵形成了［Cu（NH3）4］2+。

以上是課堂教學(xué)的一個(gè)片段，設(shè)計(jì)的思路是通過一組連貫的實(shí)驗(yàn)緊緊抓住學(xué)生的注意力，通過明顯的顏色變化：從藍(lán)色溶液到深藍(lán)色溶液，從推測(cè)深藍(lán)色溶液中陰陽離子到Cu2+、的證實(shí)或證偽，從Cu2+的存在形式發(fā)生變化到Cu2+有空軌道，NH3有孤電子對(duì)，容易形成配位鍵等等。后續(xù)只要介紹配合物的基本結(jié)構(gòu)：內(nèi)界、外界、中心原子（或離子）、配體、配位數(shù)等，甚至還可以引導(dǎo)學(xué)生深入探析藍(lán)色的CuSO4溶液中真的是Cu2+的顏色嗎等一系列問題。通過這樣的教學(xué)可以有效培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的推測(cè)，并通過尋找證據(jù)加以證實(shí)或證偽，將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)真正融入到常態(tài)課中，在平實(shí)的課堂上落地生根，開花結(jié)果。

二、證實(shí)弱電解質(zhì)（HX）存在電離平衡

“弱電解質(zhì)的電離平衡”是蘇教版化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》專題3 第一單元中的教學(xué)內(nèi)容。教材文本只是以醋酸的電離為例闡述了電離平衡概念的建立、弱電解質(zhì)電離過程中離子生成和結(jié)合成分子的速率隨時(shí)間的變化，即速率隨時(shí)間變化圖。教學(xué)時(shí)如果按照教材文本要求照本宣科、平白直敘地教給學(xué)生，勢(shì)必導(dǎo)致一方面教師“滔滔不絕”，另一方面學(xué)生卻“昏昏欲睡”，課堂效率低下，更別說激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和內(nèi)驅(qū)力了。如何基于現(xiàn)有的教材文本，挖掘其蘊(yùn)含的、可利用的學(xué)科價(jià)值？這就要求教師增強(qiáng)對(duì)教材文本的理解力，提升自己的學(xué)科素養(yǎng)。在細(xì)細(xì)研讀教材文本后，筆者將教學(xué)設(shè)計(jì)思路調(diào)整為：如何證實(shí)弱電解質(zhì)存在著電離平衡？教學(xué)片段如下：

【證據(jù)】（學(xué)生實(shí)驗(yàn)1）將經(jīng)打磨且過量的鎂與同濃度的HCl和HX反應(yīng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析可能得出的結(jié)論。

【學(xué)生】HCl反應(yīng)快，HX反應(yīng)慢。

【推理】HCl中c（H+）大，HX中c（H+）小。

【結(jié)論】HCl電離程度大，HX電離程度小。

【教師】據(jù)此，能否證實(shí)HX就一定是弱電解質(zhì)？

【學(xué)生】未必！兩者反應(yīng)的熱效應(yīng)不好比較，也沒有數(shù)據(jù)表明HX是否部分電離。

【教師】如何尋找新的證據(jù)來證實(shí)？

【證據(jù)】（演示實(shí)驗(yàn)）用pH 計(jì)測(cè)定這兩種酸的pH。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論：見表1。

表1 同濃度HCl、HX溶液pH及氫離子濃度比較

【推理】HCl完全電離，是強(qiáng)電解質(zhì)；HX部分電離，是弱電解質(zhì)。

【教師】證實(shí)了HX是弱電解質(zhì)能否證實(shí)它就存在著電離平衡？

【學(xué)生】也未必！因?yàn)殡婋x出的H+能否結(jié)合X-重新生成HX還不清楚！

【證據(jù)】（展示文獻(xiàn)資料）見表2。

表2 25 ℃未知酸（HX）溶液中各微粒存在情況

【教師】通過表格中數(shù)據(jù)你發(fā)現(xiàn)了什么？

【學(xué)生】如果HX 溶液中不存在電離平衡，則濃度由1.0 mol·L-1變?yōu)?.10 mol·L-1時(shí)，即稀釋10 倍后，c（H+）、c（X-）、c（HX）應(yīng)該變?yōu)樵瓉淼氖种?。但仔?xì)觀察稀釋后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，c（H+）和c（X-）比原來的十分之一略有所增加，而c（HX）比原來的十分之一略有所減少。說明加水稀釋能促進(jìn)HX 的電離，也就證實(shí)了弱電解質(zhì)（HX）存在著電離平衡。

顯然，這樣一個(gè)教學(xué)片段的設(shè)計(jì)使得原本乏味的課堂更具化學(xué)味。在層層推進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)邏輯中深入引領(lǐng)著學(xué)生探析弱電解質(zhì)的電離平衡建立的來龍去脈，有利于激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，加深對(duì)該概念的理解；有利于培養(yǎng)學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)事實(shí)進(jìn)行推理分析，尋找證據(jù)證實(shí)或證偽，在不斷質(zhì)疑、修正中，提升學(xué)生的證據(jù)推理能力。

總而言之，將證據(jù)意識(shí)有意識(shí)地滲透于常態(tài)課中，自始至終地進(jìn)行有效實(shí)踐，學(xué)生的證據(jù)意識(shí)會(huì)明顯增強(qiáng)，在解決真實(shí)問題時(shí)他們就會(huì)從證據(jù)出發(fā)，用事實(shí)來證實(shí)或證偽；同時(shí)也能提升我們教師對(duì)教材文本的理解力。