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淺談在化學(xué)教學(xué)中轉(zhuǎn)化學(xué)生相異構(gòu)想的方法

發(fā)布時(shí)間:2018-06-22 來源: 感悟愛情 點(diǎn)擊:


  摘 要:相異構(gòu)想是制約化學(xué)教學(xué)效率的主要因素。通過演示實(shí)驗(yàn)法和邏輯推理證明法可有效轉(zhuǎn)化學(xué)生頭腦中的相異構(gòu)想,提高化學(xué)成績。
  關(guān)鍵詞:相異構(gòu)想;演示實(shí)驗(yàn)法;邏輯推理證明法
  相異構(gòu)想是指學(xué)生對事物的認(rèn)識(shí)與該學(xué)習(xí)階段需要達(dá)到的科學(xué)認(rèn)識(shí)不一致的理解。由于相異構(gòu)想具有特異性、膚淺性、頑固性和隱蔽性等特點(diǎn),成為制約教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效率的主要因素。那么,在化學(xué)教學(xué)中如何轉(zhuǎn)化學(xué)生的相異構(gòu)想呢?
  一、演示實(shí)驗(yàn)法轉(zhuǎn)化學(xué)生相異構(gòu)想案例
  在化學(xué)教學(xué)中,通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以很直觀地揭示學(xué)生的錯(cuò)誤觀念,引發(fā)認(rèn)知沖突。因此,化學(xué)實(shí)驗(yàn)是轉(zhuǎn)化學(xué)生相異構(gòu)想的最常用方法之一。
  鹽溶液的酸堿性:
  1.知識(shí)鋪墊,揭示已有認(rèn)識(shí)
  [概念復(fù)習(xí)]回顧酸堿鹽的定義。
  2.提出問題,引發(fā)思考(揭示學(xué)生頭腦中存在的相異構(gòu)想)
  [提出問題]正鹽能否電離出H+或OH-?NaCl、Na2CO3、NH4Cl溶液酸堿性如何,能否使酸堿指示劑(酚酞和石蕊)變色?
  [學(xué)生]正鹽不能電離出H+或OH-。因此,NaCl、Na2CO3、NH4Cl溶液都應(yīng)呈中性,滴加酚酞和石蕊不變色。
  3.展示實(shí)驗(yàn),引發(fā)認(rèn)知沖突
  [實(shí)驗(yàn)展示]取三支試管,分別加入少量NaCl、Na2CO3、NH4Cl固體,各用2ml蒸餾水溶解:①用PH試紙分別測溶液的PH值;②再往盛NaCl溶液、Na2CO3溶液的試管中滴加2滴酚酞試液,往盛有NH4Cl溶液的試管中滴加2滴石蕊試液。
  現(xiàn)象:①NaCl溶液PH值為7,Na2CO3溶液PH值為10,NH4Cl溶液PH值為5;②NaCl溶液不變色,Na2CO3溶液變紅,NH4Cl溶液變紅。
  結(jié)論:NaCl溶液呈中性,Na2CO3溶液呈堿性,NH4Cl溶液呈酸性。
  [學(xué)生愕然]
  4.啟迪思維,揭示矛盾
  [解釋]在水中存在著水的電離平衡:H2O?H++OH-。雖然鹽本身不能電離出H+和OH-。但Na2CO3和NH4Cl在水中分別發(fā)生電離:Na2CO3=2Na++CO32-NH4Cl=NH4++Cl-,產(chǎn)生的CO32-和NH4+會(huì)分別和水電離出的H+和OH-結(jié)合生成HCO3-粒子和NH3·H2O分子。從而破壞水的電離平衡,使C(H+)和C(OH-),平衡正向移動(dòng),從而使溶液中C(H+)≠C(OH-),使溶液呈現(xiàn)酸堿性。
  [學(xué)生]終于恍然大悟。
  二、邏輯推理證明法轉(zhuǎn)變學(xué)生相異構(gòu)想案例
  有些物質(zhì)性質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)中學(xué)條件無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這時(shí)可利用理論推導(dǎo)(邏輯推理證明)來使學(xué)生獲得心理上的確定,以便將該知識(shí)內(nèi)化為認(rèn)知結(jié)構(gòu)。如利用焓變和熵變判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,也可以利用電極電勢差判斷氧化還原反應(yīng)能否進(jìn)行,利用平衡常數(shù)和濃度商判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向等。這就是學(xué)習(xí)化學(xué)理論帶來的益處。下面以邏輯推理證明法轉(zhuǎn)化學(xué)生“碳還原二氧化硅生成粗硅和CO2”相異構(gòu)想為例說明。
  碳與SiO2反應(yīng)的產(chǎn)物:
  1.學(xué)生練習(xí)(暴露學(xué)生中存在的相異構(gòu)想)
  判斷化學(xué)方程式[C+SiO2高溫 Si+CO2↑]是否正確。
  甲:正確,[C+SiO2電爐中加熱 Si+CO2↑]。
  乙:不正確,[2C+SiO2電爐中加熱 Si+2CO2↑]。
  丙:碳與SiO2反應(yīng),產(chǎn)物既可生成CO,也可生成CO2,取決于碳的量是不足還是過量。若碳不足,則CO還具有還原性,可還原SiO2生成CO2。所以,B正確。
  2.歸納問題,揭示矛盾(認(rèn)清學(xué)生頭腦中存在的相異構(gòu)想)
  關(guān)于C還原SiO2制取粗硅產(chǎn)物的認(rèn)識(shí),同學(xué)頭腦中主要存在兩種模糊認(rèn)識(shí):碳與SiO2反應(yīng)生成CO是由于碳過量還是CO不能與SiO2反應(yīng);碳能和SiO2反應(yīng)直接生成CO2嗎?
  3.理論推導(dǎo),統(tǒng)一認(rèn)識(shí)(轉(zhuǎn)化相異構(gòu)想)
  下面是一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓和標(biāo)準(zhǔn)熵。
  根據(jù)公式:△G=△H-T△S;若△G﹤0,反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行;若△G=0,則反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài);若△G﹥0,則反應(yīng)逆向進(jìn)行。
 。1)[C(s)+SiO2(s)電爐中加熱 Si(s)+CO2(g)↑]設(shè)反應(yīng)溫度為2500K,
  ?G=?H-T?S
  =[0+(-393.5)-0-(-910.7)]-2500×(213.8+18.8-5.7-41.5)×10-3
  =517.2-2500×185.4×10-3=517.2-463.5=+53.7﹥0
  所以,在2500K時(shí),C不能還原SiO2生成Si和CO2。
 。2)[2C(s)+SiO2(s)電爐中加熱 Si(s)+2CO2(g)↑]設(shè)反應(yīng)溫度為2500K,
  ?G=?H-T?S
  =[0+(-110.5)×2-0-(-910.7)]-2500×(197.7×2+18.8-5.7×2-41.5)×10-3=689.7-2500×361.3×10-3=517.2-903.25=-386.05﹤0
  所以,在2500K時(shí),C能還原SiO2生成Si和CO2。
  (3)[2CO(g)+SiO2(s)電爐中加熱 Si(s)+2CO2(g)↑]設(shè)反應(yīng)溫度為2500K,
  ?G=?H-T?S
  =[0+(-393.5)×2-(-110.5)×2-(-910.7)]-2500×(213.8×2+18.8-197.7×2-41.5)×10-3=344.7-2500×9.5×10-3
  =344.7-23.75
  =-+320.95﹥0
  所以,在2500K時(shí),CO不能還原SiO2生成Si和CO2。
  通過上述理論推導(dǎo)可以證明,在2500K時(shí),C和CO都不能還原SiO2生成Si和CO2。但在2500K時(shí),C可以還原SiO2生成Si和CO。
  因此,C和SiO2反應(yīng),產(chǎn)物只能生成CO,不能生成CO2,這是由反應(yīng)本身決定的,而不是主要由于碳過量才寫成CO。既使C不過量,也只能生成CO。

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