乙醇与金属钠的反应推理

吴冰冰

摘 要：以乙醇的结构为出发点，根据原子成键原则猜想乙醇可能的结构式，通过水与乙醇的结构相似、物理性质相似，推出化学性质也有相似之处，即水与金属钠的反应，类比推理乙醇与金属钠可发生反应。通过断键位置不同猜想产物，通过实验收集证据，证实乙醇与金属钠反应的产物以及该反应的断键位置。

关键词：乙醇；钠；反应推理；断键位置

普通高中化学课程标准实验教科书必修2（人民教育出版社），第三章第三节第一课时内容讲授的知识点包括乙醇的性质，以水与金属钠反应和乙醇与金属钠反应实验现象进行对比，进而学习乙醇的其他化学性质，这是教材编著者为高中学生学习新知识奠定的基石。在研读了多篇文献以及运用《化学教学论》和《化学教学技能》的知识，根据现代化学学科核心素养“证据推理与模型认知”中“证据推理”及“类比推理”思维的运用过程，本人尝试以下教学思路和教学方法展开教学。

乙醇的分子式为C2H6O，而根据不同元素原子的成键原则，C原子以外面的4个电子与其他原子结合形成4根键，O原子则可与其他原子结合形成2根键，H原子则可与其他原子结合形成1根键，因此存在着不同的原子结合方式，因而有两种不同的可能的乙醇分子结构式。

对比这两种可能的乙醇分子结构，与初中时学过的哪种分子结构有着相似之处呢？对比可以想到水分子的结构与之有相似之处：第一种可能结构与水分子均含有相同的-OH；第二种可能结构与水分子均为O原子两端连接的基团相同。因此，水与乙醇的结构有相似之处。

除此以外，水与乙醇均是生活中常见的溶剂，水与乙醇可以互溶，因此，我們说它们的物理性质有相似之处。那水与乙醇的化学性质是否有相似之处呢？在必修1学习过水与金属钠可发生反应，可类比推理乙醇与金属钠可发生反应。而根据这一反应条件，就可以初步判断哪些部分基团是不参与该反应的断键？（提示：金属钠保存在煤油中，煤油的主要成分是烃类。）因此，该反应的断键位置只能在O原子两端的键处。

因此，类比推理水与金属钠反应，根据断键位置不同，大胆猜想乙醇与金属钠反应产物，会有不同的反应产物：

首先分析第一种可能的乙醇分子结构，假设乙醇与金属钠反应时的断键位置为氢氧键，则生成的产物可能为H2和C2H5ONa；假设断键位置为碳氧键，则生成的产物可能为NaOH和C4H10；用同样的方法分析另一种可能的乙醇分子结构，断键位置为碳氧键（两个碳氧键是等同的），则生成的产物可能为C2H6和CH3ONa。

有了以上猜想，下面通过做乙醇与金属钠的反应实验检验，收集实验证据，到底哪个才是乙醇的分子结构，乙醇与金属钠反应的断键位置在哪？

改进课本上的乙醇与金属钠的反应实验（如下图）：

U型管中一端有钢丝球，用于支撑该反应物金属钠，使得其在U型管一端反应。可以看到反应时金属钠表面有气泡产生，猜想的气体产物均为可燃性气体，可以检验气体燃烧后的产物的方法进行验证。检验气体燃烧后的产物为水和乙醇钠。证实了乙醇与金属钠可以发生反应，该反应的产物为水和乙醇钠。最后，可得出乙醇的分子结构，乙醇与金属钠反应的断键位置为氢氧键。

在中学化学的学习过程中，学生们需要学习并掌握的一个思维：物质的结构决定物质的性质。因而，在本节课程的设计中，均遵循的原则是：培养学生学习化学的兴趣，以“类比推理”思维的运用过程于整个教学过程，基于“证据推理”这一学科核心素养展开教学。并形成以学生为主体、以教师为主导，进行启发式、引导式推理学习。

作为各种逻辑思维方法中最富于创造性的一种方法——类比推理，类比以提出新问题和作出新发现，是一种较高层次的信息迁移。通过在中学化学的教学过程中，充分发挥“类比推理”的作用，并让学生掌握这一有效学习的重要方法，并期望学生能在以后的学习中实现知识的迁移以及实现知识的前后贯通，进一步提升课堂学习效率。并基于现代化学学科核心素养“证据推理与模型认知”中“证据推理”视角，通过实验探究和收集实验证据，使学生能够更加理解科学知识，而不是单纯地背教科书的知识点，这将增强学生的求知欲望和帮助学生构建健全的知识体系。

参考文献

[1]王桂桃.类比思想促进学生知识迁移的教学设计——以“乙醇分子结构的确定”为例[J].中学化学教学参考，2017（16）：31-32.

[2]朱秀娟，陈文东，崔文辉.对无水乙醇与金属钠反应演示实验的改进[J].广州化工，2017，45（04）：117-118+125.

[3]于才.实验探究“生活中两种常见的有机物——乙醇”教学设计[J].数理化学习（高中版），2016（10）：54-55.