2020-09-21 498
化学是一门实验科学,自然科学。所有的化学概念,多数是从实验中来。众多的实验现象,一个一个的化学事实,归纳出来化学概念。比如:化学变化这个概念,就是从石灰水变浑浊、镁带燃烧、碳酸氢铵受热这些变化中归纳出来,就是所有生成新物质的变化,叫化学变化。这种由个别到一般的思维过程,就是归纳。所以,这些概念,从归纳中来。众多的变化,其中的现象纷繁复杂,但是却有本质的差别,有的虽然变化了,单本质没有变化,诸如水的三态变化,物质颗粒大小的变化,物质形状的变化等,都没有产生新的物质,这种变化就叫物理变化。所以,透过现象看到本质,也是思维的过程。
还有一种思维方式,叫演绎。比如改变影响化学平衡的一个条件,平衡就会发生移动。我们可以简单地看一个增大反应物浓度的例子。当反应达到平衡时,正逆反应速率相等。当增大反应物浓度时,正反应速率就会增大,此时会有一部分反应物转化生成产物,由此带来的影响是产物的浓度也随着反应的进行而增大。当此之时,产物浓度增大,则逆反应速率就会随之增大。随着反应物不断转化成生成物,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,总会有一个新的时刻,正逆反应速率相等,反应达到新的平衡。这个思维过程,都是推理得出的,是由大前提、小前提,推出一个必然的结论。这种思维方式,就是演绎。
再如,元素周期律的学习,同周期主族元素非金属性递变规律如何?我们总是考察某一周期比如第三周期的元素,钠、镁、铝分别于水、酸反应的情况,来概括出同周期金属性递减的结论。这种归纳,是不完全归纳,有时会有“风险”即归纳出的规律有例外。这个就需要后来再做修正了。
再举一个例子:盐类的水解。我们总是先感知一些化学现象,比如氯化铵、碳酸钠、醋酸钠、氯化铁、氯化钠的溶液,测定他们的酸碱性,会发现一些盐的水溶液显酸性,一些显碱性,一些显中性。这样,就引发我们思考问题,例如为什么氯化铵的水溶液显示酸性呢?
这里面,将碳酸钠、醋酸钠放在一起研究就是归纳的思维方式,因为这两种溶液都呈碱性,都是强碱弱酸盐。同样,氯化铁、氯化铵,都是强酸弱碱盐,水溶液都呈酸性。
以下的分析思维过程,就属于演绎了。
氯化铵溶液显酸性说明氢离子浓度大于氢氧根例子浓度,而溶液中的水电离出的两者浓度却应该相等。
对于水的电离平衡而言,氢离子浓度大了,就说明平衡正向移动了。那么,什么原因可以引起这种移动呢?
显然,只有铵根离子与氢氧根例子结合生成一水合氨这个正负电荷粒子结合的过程改变了水的电离平衡状态,导致平衡正向移动。其结果是,更多的水电离出氢离子和氢氧根离子,而后者与铵根离子结合成一水合氨,故,溶液中的氢离子不断增大,导致溶液呈现一定的酸性。
以上谈了化学思维的两种最基本的方式,各位可以在以后的学习中逐步体会。小结一下:归纳:由个别到一般的思维方式;演绎:由一般到个别的思维方式。真正的创造,多数来自归纳,因为演绎是由一般的道理应用到个别的情况,是必然的结果。
在化学学习中,对化学反应的理解贯穿中学的完整的学习过程中。那么,你对化学反应又有多少理解呢?
初中学生可能会认识到:化学反应表示反应物在什么条件下可以反应生成产物,还可以表示反应中各物质之间的质量比。当然,化学反应即表示反应物的性质,也可以表示生成物的制法。可以从微观上认为化学反应的本质上分子分成原子,原子再重新组合成新的分子。
高中学生,对化学反应的认识角度就会增加。比如会认识到化学反应中会有能量变化,而能量会有不同的表现形式,有的发光,有的放热,还有的会产生电能。化学反应会有一定速率,即化学动力学问题;化学反应还有一定的限度,即化学平衡问题,属于化学热力学的范畴。对化学本质的认识,也提高到旧的化学键的断裂和新的化学键的形成的认识高度。对于众多在溶液中进行的反应,很多是离子反应,而离子方程式的书写又能够表示一类反应从而更能揭示反应的本质。对于氧化还原反应,高中学生认识会更加提高,从得氧失氧到化合价升降,到电子转移,再到氧化还原反应分别在两极发生的电化学反应,认识逐渐深化。所以,高中生对化学反应的认识就达到了新的高度。
上面的例子告诉我们,化学的逻辑体系非常完备。但我们在学习过程中,有时是逐步积累和提高的,这是教材编写者有意为之的,分散了难点,有利于我们学习。
所以,当你对化学反应有了如上的认识之后,说明你真正领会了化学反应的实质。才能从各个角度应用化学反应解决问题。
现实中,人们研究化学问题,多数情况是:发现一个化学问题,抽象出发生的化学反应,然后研究化学反应的条件,化学反应的速率和平衡,研究反应的热效应,是否可以转化成其他的能量方式例如电能,研究反应中的量的关系……
再次小结一下:化学反应是化学事实的主要体现,是化学的精髓。要学好化学,就必须掌握众多的化学反应,掌握化学反应的规律,而认识化学反应的角度,在上文中已经提及,足够。至于反应的规律有哪些,如何理解这些反应规律,就需要在以后的讲解中继续展开。
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