哲学思想在高中化学教学中的应用

龚宇 吴林

[摘 要]化学是基础教育的重点学科，在化学教学中应用哲学思想，可为化学的学习研究和发展提供正确的思维方法和理论基础。文章重点介绍辩证唯物主义思想，如矛盾的对立统一、运动规律、因果关系等在“化学平衡”教学中的体现和应用，指出不仅要传授学生化学知识，还要对学生进行哲学教育，优化学生的思维方式，引导学生树立正确的哲学观。

[关键词]哲学思想;化学平衡;高中化学

[中图分类号]    G633.8            [文献标识码]    A          [文章编号]    1674-6058（2022）05-0060-03

在人类不断认识、了解和改造自然的过程中，科学和哲学逐渐形成和发展起来，二者不同的是，科学研究的主要内容是某一具体领域的规律和本质，而将这些具体的规律和本质重新归纳和升华，并总结出理性思维的一般规律则是哲学研究的方向。由此可见，科学与哲学，虽有着表面的不同，但有着深层的统一。科学是哲学的基础，哲学又为科学提供理论指导，两者彼此渗透、相辅相成。化学的研究对象决定了化学既是一门自然科学，又是一门实验科学。在不断推动教育改革的进程中，培养学生高中化学学科核心素养的要求也逐渐被广大教师所了解。高中化学学科核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任[1]，这些核心素养不仅会使学生对化学有更加深刻的理解，而且为他们走向社会和终身学习打下坚实的基础。

“化学平衡”是化学体系中一个十分重要的内容。在实际教学中，教师可利用哲学思想引导学生更好地理解变化观念与平衡思想，培养宏观辨识与微观探析的能力并形成健康科学地认识世界的态度。将哲学思想和高中化学教学有机结合起来，是实现新课改提出的“五维目标”的重要途径。

一、利用“物质运动是永恒的”来理解化学平衡的本质

世界由物质组成，万事万物并不是绝对静止的，而是一直处于永恒的变化中，即物质的固有属性是运动，而化学平衡即蕴含了这种思想[2]。在一定条件下，许多化学反应都不能完全进行，当可逆反应进行到一定限度时，各物质的量均不再改变，同种物质的正逆反应速率相等，反应达到一个相对静止和稳定的状态，但这个状态只是相对的，物质一直在做无规则运动，反应依然在进行，这就是化学平衡的基本特征，也是判断化学反应是否达到平衡状态的标志。当一个可逆反应达到平衡状态后，反应物和生成物的浓度、物质的量、体系压强等物理量均保持不变且不为零，但从微观角度看平衡状态时的反应物和生成物，它们之间的相互转换从未停止。在一定条件下，对于一个处于平衡状态的化学反应，其反应物与生成物之间满足一种恒定比例关系，化学中将生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为“化学平衡常数”，常用[Kθ]表示（实验平衡常数用 [Kc]或[Kp]表示）。同时，由于分子是绝对运动的，反应达平衡状态时，反应物和生成物之间始终保持相互转换的关系，当改变其中某物的浓度时，便会引起平衡移动，而化学平衡常数只与温度有关，因此浓度并不影响化学平衡常数的大小，即分子的绝对运动和特定条件下的平衡状态构成了既对立又统一的关系[3]。在实际教学中，教师可以结合学生的原有认知选择合适的切入点，引导学生逐步建立起完整的学习体系和知识框架。

因为“化学平衡是动态平衡”这一知识点比较抽象，所以学生理解起来较为困难。对此，教师要结合相关内容创设教学情境，帮助学生去更好地理解。例如，借助U形管压力计，从一端缓慢注入密度均匀的液体后，通过调整U形管的空间高度，让学生观察U形管內两侧液面的高度差。因为液体会在U形管内流动，此时将U形管看成化学平衡中的可逆符号，教师就可以将抽象的动态平衡概念转化成直观的图形问题，帮助学生建构化学平衡学习体系[4]。教师指导学生从双向辩证的角度分析化学平衡，内容上由浅入深，结构上层层递进，使学生在逐步积累相应的化学理论知识、培养基本的辩证思维的同时，结合生活常识与新旧知识建立起一个完整的知识框架。这样不仅可以增强化学的趣味性和可理解性，还可以实现学生知识水平和思维意识水平的螺旋式上升。

二、利用“主次矛盾辩证统一”来理解化学平衡的宏观表现

辩证唯物主义认为，事物的发展变化过程中存在着多种矛盾，主要矛盾主导并决定着事物的发展，同时影响其他矛盾的存在和发展;而对事物发展不起决定性作用的矛盾则称为次要矛盾，处于从属地位。主要矛盾和次要矛盾二者相互依赖、相互影响，并可以在一定的条件下相互转化[5]。在高中化学教学中恰当地运用主要矛盾和次要矛盾关系原理，不仅可以使复杂问题变得简单，易于理解，还可以帮助学生认识和掌握化学基本规律，进而提高课堂教学效率。

以碳酸钙和相同浓度的盐酸、醋酸的反应为例，通过观察反应放出气体的速度不难发现，碳酸钙和盐酸的反应更快一些，这是由物质本身的化学性质决定的。物质内因对化学反应的影响处于主导地位，可看成主要矛盾。对于碳酸钙和醋酸的反应，加热或提高醋酸浓度可以明显加快二氧化碳的释放速度。这是因为醋酸是弱酸，加热可使醋酸向着电离的方向移动，进而提高溶液中氢离子的浓度，加快化学反应速率;提高醋酸浓度也可使醋酸向着电离的方向移动，加快化学反应速率。加热或提高浓度属于外因。因此对于一个化学反应的发生，不仅要考虑内因，还要考虑外因，只有辩证地看待内外因对于化学平衡的影响，才能真正了解化学反应的本质，确立正确的平衡观念。在教学中适当地渗透辩证统一思想，是助力学生养成动态化学习态度的重要途径。另外，让学生运用所学知识解决日常生活中常见的一些小问题，例如“水垢的主要成分是碳酸钙，如何去除水垢？”“为提高反应速率可采取哪些方法？”，以建立化学学习和生活实际的联系，提高学生化学学习兴趣。

以N2+3H2 [ ] 2NH3（正反应方向为放热反应）为例，当反应达到平衡后，若向其中加入氮气，则平衡会向着氮气减少的方向进行，即平衡正向移动，但当体系重新建立起平衡后，新体系中的氮气的浓度和原平衡相比依然是增大的。根据勒夏特列原理[6]“只要改变平衡体系的条件，平衡就会向着削弱这种改变的方向移动，但不能完全抵消这种改变”，此时加入氮气是主要矛盾，平衡正向移动为次要矛盾。可见，在分析外界条件的改变对化学平衡的影响时，要抓住问题的主要矛盾，即外界条件的改变。该反应中外界条件的改变与平衡移动情况如表1所示。

在氨的实际生产中，虽然增大压强会加快化学反应速率并提高转化率，但是与之矛盾的是压强过高会使生产设备需要满足的条件过于苛刻而难以实现。因此，应结合转化率和设备成本两个因素选择合适的压力（20～50 MPa）。升高温度可以加快正逆反应速率，但由于合成氨反应是放热反应，升高温度反而会导致平衡逆向移动，使氨的平衡产率下降。为了提高单位时间内氨的转化率，综合考量设备成本、产品收益等多方面影响，将实际生产温度设置为500 ℃，此时温度的变化是主要矛盾。催化剂铁触媒在500 ℃时活性最大，此时催化剂是主要矛盾。因此，氨的工业生产条件是：温度为500 ℃，压力为20～50 MPa，催化剂为铁触媒。主要矛盾和次要矛盾是会发生转化的，我们应当学会区分主次矛盾，善于抓重点，集中力量解决主要矛盾，适当关注次要矛盾，学会全面地看待问题。

根据勒夏特列原理分析反应条件的改变对化学反应的影响，不仅可以培养学生具体问题具体分析的能力，使学生更好地理解和掌握知識，还可以帮助学生建立理论联系实际的思想观念。教师要引导学生抓住矛盾的主要方面，分清哪些是影响反应的主要因素，哪些是次要因素，辨析事物间的相互联系和制约，建立学习内容和实际生活的联系，建构完整的学习框架和学习理念，更好地内化知识。

三、利用“一果多因、同果异因”来理解等效平衡的含义及应用

辩证唯物主义认为，世间万物均存在普遍联系且包含因果关系，化学中物质的变化也是彼此联系、相互制约并不断变化着的。“一果多因”指一个结果可能是由多种因素共同引发的。“同果异因”指事物发生的原因虽然不同，但结果相同。存在于世间的一切事件，无论是发生于自然界还是发生于社会，是物质事件还是意识事件，它们一定是某种原因造成的结果;同样地，任何一个现象和事件，它必然是一定结果的原因。

同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，或是从中间状态（既有反应物又有生成物）开始，都可以建立相同条件下的同一化学平衡状态，且平衡时各物质的浓度对应相等[7]。例如，恒温恒容下，对于2SO2+O2 [ ] 2SO3的反应，各物质加入量如表2所示。通过实验测定，发现达到平衡时三个体系中各物质的浓度均相等。

又例如，恒温恒压下，对于2SO2+O2 [ ] 2SO3的反应，各物质加入量如表3所示。通过实验测定，发现达到平衡时三个体系中各物质的浓度、物质的量分数等物理量均相等。

再例如，恒温恒压下，对于I2+H2 [ ] 2HI的反应，各物质加入量如表4所示。通过实验测定，发现达到平衡时三个体系中各物质的物质的量分数、浓度等物理量均相等。

由此可得出化学平衡很重要的一个特征：若改变平衡体系的一个条件，只要利用“一边倒”原则进行换算，使各物质的初始物质的量分别相等或对应成比例，则平衡不发生移动，两个体系中各物质的物质的量分数相同。可见，平衡的建立和途径无关，不同的路径可以得到相同的结果[8]。

总而言之，在高中化学教学中适当地渗透哲学思想，充分挖掘化学教学与哲学思想的内在联系，有意识地引导学生从哲学的角度看待化学反应中物质的变化，分清主要矛盾和次要矛盾，认清两者的辩证统一关系，可帮助学生树立自主学习的意识，培养学生的“变化观念与平衡思想”核心素养，贯彻落实新课标提出的核心素养要求。引导学生采用哲学的思维方式和理念对知识加以梳理，不仅能让学生对化学有更为深入的理解，还能帮助学生建立系统的知识体系，同时提升学生的逻辑思维能力。一旦学生了解并掌握了哲学思想在化学学习中的运用规律，便会自发地将哲学思想应用于其他学科的学习，从而学会知识迁移，提高综合素质，树立正确的人生观、价值观和世界观。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]  陈艳.让化学插上中华传统文化的翅膀[J].中学化学教学参考，2020（9）：15-16.

[3]  张雪娇，杨黎燕，杨莉宁，等.辩证唯物主义哲学思想在化学平衡体系教学中的指导应用[J].广州化工，2021（6）：128-130.

[4]  程睦舜.谈“化学平衡学习”中的辩证思维[J].当代教育实践与教学研究，2017（3）：151，153.

[5]  李春丽.哲学难点突破之“主要矛盾”与“矛盾主要方面”[J].教学考试， 2020（43）：14-16.

[6]  张晨，沈甸.“勒夏特列原理”适用范围的探讨及教学建议[J].化学教学，2021（1）：93-97.

[7]  康玉秀.哲学思想在化学平衡中的妙用[J].考试（教研版），2008（9）：97.

[8]  王晓波.等效平衡规律总结和应用[J].数理化解题研究，2020（34）：92-93.

（责任编辑 罗 艳）