浅谈在化学教学中转化学生相异构想的方法

廖朝粒

摘 要：相异构想是制约化学教学效率的主要因素。通过演示实验法和逻辑推理证明法可有效转化学生头脑中的相异构想，提高化学成绩。

关键词：相异构想；演示实验法；逻辑推理证明法

相异构想是指学生对事物的认识与该学习阶段需要达到的科学认识不一致的理解。由于相异构想具有特异性、肤浅性、顽固性和隐蔽性等特点，成为制约教师教学效果和学生学习效率的主要因素。那么，在化学教学中如何转化学生的相异构想呢？

一、演示实验法转化学生相异构想案例

在化学教学中，通过化学实验可以很直观地揭示学生的错误观念，引发认知冲突。因此，化学实验是转化学生相异构想的最常用方法之一。

盐溶液的酸碱性：

1.知识铺垫，揭示已有认识

[概念复习]回顾酸碱盐的定义。

2.提出问题，引发思考（揭示学生头脑中存在的相异构想）

[提出问题]正盐能否电离出H+或OH-？NaCl、Na2CO3、NH4Cl溶液酸碱性如何，能否使酸碱指示剂（酚酞和石蕊）变色？

[学生]正盐不能电离出H+或OH-。因此，NaCl、Na2CO3、NH4Cl溶液都应呈中性，滴加酚酞和石蕊不变色。

3.展示实验，引发认知冲突

[实验展示]取三支试管，分别加入少量NaCl、Na2CO3、NH4Cl固体，各用2ml蒸馏水溶解：①用PH试纸分别测溶液的PH值；②再往盛NaCl溶液、Na2CO3溶液的试管中滴加2滴酚酞试液，往盛有NH4Cl溶液的试管中滴加2滴石蕊试液。

现象：①NaCl溶液PH值为7，Na2CO3溶液PH值为10，NH4Cl溶液PH值为5；②NaCl溶液不变色，Na2CO3溶液变红，NH4Cl溶液变红。

结论：NaCl溶液呈中性，Na2CO3溶液呈碱性，NH4Cl溶液呈酸性。

[学生愕然]

4.启迪思维，揭示矛盾

[解释]在水中存在着水的电离平衡：H2O?H++OH-。虽然盐本身不能电离出H+和OH-。但Na2CO3和NH4Cl在水中分别发生电离：Na2CO3=2Na++CO32-NH4Cl=NH4++Cl-，产生的CO32-和NH4+会分别和水电离出的H+和OH-结合生成HCO3-粒子和NH3·H2O分子。从而破坏水的电离平衡，使C（H+）和C（OH-），平衡正向移动，从而使溶液中C（H+）≠C（OH-），使溶液呈现酸碱性。

[学生]终于恍然大悟。

二、逻辑推理证明法转变学生相异构想案例

有些物质性质或化学反应中学条件无法进行实验，这时可利用理论推导（逻辑推理證明）来使学生获得心理上的确定，以便将该知识内化为认知结构。如利用焓变和熵变判断一个化学反应能否自发进行，也可以利用电极电势差判断氧化还原反应能否进行，利用平衡常数和浓度商判断反应进行的方向等。这就是学习化学理论带来的益处。下面以逻辑推理证明法转化学生“碳还原二氧化硅生成粗硅和CO2”相异构想为例说明。

碳与SiO2反应的产物：

1.学生练习（暴露学生中存在的相异构想）

判断化学方程式[C+SiO2高温 Si+CO2↑]是否正确。

甲：正确，[C+SiO2电炉中加热 Si+CO2↑]。

乙：不正确，[2C+SiO2电炉中加热 Si+2CO2↑]。

丙：碳与SiO2反应，产物既可生成CO，也可生成CO2，取决于碳的量是不足还是过量。若碳不足，则CO还具有还原性，可还原SiO2生成CO2。所以，B正确。

2.归纳问题，揭示矛盾（认清学生头脑中存在的相异构想）

关于C还原SiO2制取粗硅产物的认识，同学头脑中主要存在两种模糊认识：碳与SiO2反应生成CO是由于碳过量还是CO不能与SiO2反应；碳能和SiO2反应直接生成CO2吗？

3.理论推导，统一认识（转化相异构想）

下面是一些物质的标准生成焓和标准熵。

根据公式：△G=△H-T△S；若△G﹤0，反应可自发进行；若△G=0，则反应达平衡状态；若△G﹥0，则反应逆向进行。

（1）[C（s）+SiO2（s）电炉中加热 Si（s）+CO2（g）↑]设反应温度为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时，C不能还原SiO2生成Si和CO2。

（2）[2C（s）+SiO2（s）电炉中加热 Si（s）+2CO2（g）↑]设反应温度为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时，C能还原SiO2生成Si和CO2。

（3）[2CO（g）+SiO2（s）电炉中加热 Si（s）+2CO2（g）↑]设反应温度为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时，CO不能还原SiO2生成Si和CO2。

通过上述理论推导可以证明，在2500K时，C和CO都不能还原SiO2生成Si和CO2。但在2500K时，C可以还原SiO2生成Si和CO。

因此，C和SiO2反应，产物只能生成CO，不能生成CO2，这是由反应本身决定的，而不是主要由于碳过量才写成CO。既使C不过量，也只能生成CO。