尤娟
摘 要: 矛盾的主次观是唯物辩证法中的重要内容,教师如果利用好矛盾的主次观进行《化学反应原理》的教学,就有利于學生更好地理解和掌握枯燥、难懂的化学原理。
关键词: 化学反应原理 主要矛盾 矛盾的主次观
《化学反应原理》是在完成必修1、必修2之后的选修课程,原理模块的教学内容大多在必修2中有所涉及,是在必修2基础上的提高和深入,教学重点在于对化学规律的理论学习,许多概念性的内容比较抽象,学生在学习时觉得颇为枯燥、难懂。
辩证唯物主义认为,事物是一个由多种矛盾构成的矛盾体系,事物的发展受主要矛盾主宰,在一定条件下主要矛盾和次要矛盾可以相互转化。笔者在实际教学过程中发现如果将哲学思想中的“矛盾的主次观”加以恰当应用,则有利于课堂教学的高效化,同时能将复杂的问题简单化,有利于学生理解和掌握反应原理的基本规律。下面笔者以几个实例谈谈“矛盾的主次观”在《化学反应原理》教学中的应用。
一、影响化学反应速率的因素
例1:(1)将除去氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管中,产生氢气的速率随时间的变化关系(见图A);
(2)过氧化氢在酶催化作用下的分解反应速率随温度的变化关系(见图B)。
图A 图B
影响化学反应速率的外因有浓度、压强、温度、催化剂、反应物接触面积等。题(1)盐酸与镁反应速率的主要影响因素有温度和浓度。镁与盐酸反应放热,整个反应过程中,溶液的温度在升高,溶液中的氢离子浓度在减小,温度升高使反应速率增大,而氢离子浓度减小使反应速率减小,两因素对速率的影响是相互矛盾的。分析速率变化时,要抓住主要矛盾:在反应前半段,温度是影响速率的主要矛盾;在反应后半段,氢离子浓度是影响速率的主要矛盾。题(2)过氧化氢分解反应速率的主要影响因素有温度和催化剂。温度越高,反应速率越快,但酶作催化剂温度太高,酶的活性降低,反应速率减小。所以在反应的前半段,温度是影响速率的主要矛盾;在反应的后半段,催化剂活性是影响速率的主要矛盾。
二、水解与电离的相互影响
例2:NaHCO■溶液与NaHSO■溶液酸碱性如何?
HCO■■+H■O?葑H■CO■+OH■①
HCO■■?葑H■+CO■■■②
HSO■■+H■O?葑H■SO■+OH■③
HSO■■?葑H■+SO■■■④
在水溶液中HCO■■与HSO■■既能水解使溶液呈碱性(反应①③),又能电离使溶液呈酸性(反应②④),最终溶液的酸碱性取决于电离和水解程度的相对大小。对NaHCO■溶液水解程度大于电离程度,水解是主要矛盾,故溶液呈碱性;而NaHSO■溶液则是电离程度大于水解程度,电离是主要矛盾,故溶液呈酸性。在教学中,我们只要让学生抓住主要矛盾,像NaHCO■与NaHSO■溶液酸碱性之类的判断,问题就能够迎刃而解。
例3:CH■COONa溶液水解,CH■COOH溶液电离,在CH■COONa与CH■COOH的混合溶液中,水解和电离是相互促进还是相互抑制?
CH■COO■+H■O?葑CH■COOH+OH■①
CH■COOH?葑CH■COO■+H■②
错误认知:CH■COO■水解显碱性,CH■COOH电离显酸性,水解产生的OH■与电离产生的H■中和,所以CH■COO■的水解和CH■COOH的电离是相互促进的。
正确辨析:在CH■COONa与CH■COOH混合溶液中,CH■COOH电离提供的H■远大于由H■O电离提供的H■,抓主要矛盾,CH■COO■结合H■应考虑为结合CH■COOH电离产生的H■,即②的逆反应。CH■COONa对CH■COOH电离的影响相当于增大了②中CH■COO■浓度,平衡左移。CH■COOH对CH■COONa水解的影响相当于增大了①中CH■COOH的浓度,平衡左移。即水解与电离是相互抑制的。混合溶液的酸碱性取决于电离程度与水解程度的相对大小。同理,对于NH■Cl与NH■·H■O的混合溶液体系,水解与电离也是相互抑制的。
三、向强碱弱酸盐溶液中加入强酸时平衡的移动
例4:向CH■COONa溶液中加入HCl溶液,CH■COONa的水解平衡如何移动?
CH■COO■+H■O?葑CH■COOH+OH■
错误认知:水解平衡正向移动。理由之一:向CH■COONa溶液中加入HCl,增大了H■的浓度,而CH■COO■的水解正是结合H■,相当于增大了反应物浓度,所以CH■COO■的水解平衡正向移动。理由之二:向CH■COONa溶液中加入HCl,增大了H■的浓度,会中和CH■COO■水解产生的OH■,降低生成物的浓度,所以CH■COO■的水解平衡正向移动。
正确辨析:紧扣盐类水解的定义:“在溶液中盐电离出来的离子跟水电离出的H■或OH■结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。”当向CH■COONa溶液中加入HCl溶液后,HCl作为强酸,抑制了水的电离,溶液中由水电离出的H■浓度减小,所以CH■COO■水解程度减小,即水解平衡逆向移动。此时溶液中的H■主要是HCl电离提供的,H■O电离提供的H■浓度极小(<10■■mol/L),抓主要矛盾,CH■COO■结合H■应考虑为CH■COONa直接与HCl反应,即强酸制弱酸:CH■COONa+HCl=NaCl+CH■COOH,而不应考虑为水解程度的增大,相反CH■COO■浓度在减小,CH■COOH浓度在增大,水解平衡CH■COO■+H■O?葑CH■COOH+OH■逆向移动。再如向NaAlO■溶液中滴加少量HCl,应考虑为NaAlO■直接与HCl反应得Al(OH)■沉淀,而不是水解平衡:AlO■■+2H■OAl(OH)■+OH■右移而得到沉淀。即AlO■■是结合HCl提供的H■变为沉淀,而不是结合H■O提供的H■变为沉淀。故向强碱弱酸盐溶液中加入强酸时,弱酸根离子水解被抑制,水解平衡逆向移动。同理,向强酸弱碱盐溶液中加入强碱时,弱碱阳离子水解被抑制,水解平衡也逆向移动。
四、沉淀溶解的问题
例5:向少量Mg(OH)■悬浊液中加入适量饱和NH■Cl溶液,结果固体完全溶解。对此现象如何解释?
错误认知:Mg(OH)■(s)?葑Mg■■+2OH■①
NH■■+H■ONH■?葑H■O+H■②
由反应①产生的OH■与反应②产生的H■发生中和反应,使平衡①右移,Mg(OH)■溶解。
正确辨析:Mg(OH)■(s)?葑Mg■■+2OH■①
NH■■+OH■?葑NH■·H■O③
由于反应③的发生,使平衡①右移,沉淀溶解。因为Mg(OH)■悬浊液中OH■主要是Mg(OH)■溶解电离产生,水的电离受到抑制,由水提供的OH■浓度极小(<10■■mol/L),抓主要矛盾,NH■■直接结合由Mg(OH)■溶解而电离产生的OH■致使沉淀溶解,而不是结合由H■O提供的
OH■(即水解而导致酸性,再去中和Mg(OH)■电离产生的OH■)。
矛盾存在于一切事物中,我们要敢于正视矛盾,分析矛盾,积极寻找解决矛盾的正确方法。在《化学反应原理》的教学过程中,我们要重视各种原理的内在矛盾,善于抓住主要矛盾和矛盾的主要方面,把复杂、枯燥的问题简单化、情境化。我们要真正发挥学生的主体作用,拓展学生思维的广度和深度,实现由知识课堂到思维课堂的转变。
参考文献:
[1]王祖浩.化学反应原理[M].江苏教育出版社.
[2]林美凤.在哲理中感悟化学.中学化学教学参考,2010,5:12-13.
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