无机化学四大平衡与课程德育目标达成研究

任 红，杨耀彬，高文秀，罗亚楠，于晓洋，杨艳艳

(吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林吉林 132022)

无机化学四大平衡包括“酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡和配合物解离平衡”，是无机化学课程教学的重要部分，其不仅要为元素化学的讲授搭建基本的理论平台，还要为大学下一阶段的分析化学、物理化学和化工原理等课程做知识铺垫［1－2］。无机化学课程对象为大一新生，绝大多数学生处于刚刚步入成年阶段的敏感时期，作为大学教师，我们有责任和义务对其灌输积极向上的人生观、价值观和世界观，在无机化学专业知识讲授的同时兼顾德育目标［3］。

结合无机化学四大平衡知识体系本身特点，以四大平衡专业知识的讲授为载体，重点从以下两个方面入手:(1)培养学生马克思唯物主义思想，促使学生哲学品格、哲学态度、哲学精神和哲学思维等方面的培养，使学生逐步形成科学态度和思维方式;(2)利用四大平衡理论引导学生绿色环保理念的形成。

1 “四大平衡”结合马克思唯物主义思想

辩证唯物主义观点的内容非常丰富，在讲授无机化学课程“四大平衡”相关内容时，我们主要就事物变化由量变到质变，矛盾可相互转化同时对立统一，否定之否定规律等来进行德育渗透［4］。

1．1 质量互变

任何事物的发展和变化都有一个从量变到质变的过程。量变为事物数量的增减和场所的变更，而质变则指事物根本性质的变化。质变往往从量变开始，当量的积累达到一定程度时，产生质的变化。因此量变是质变的必要准备，质变是量变的必然结果。在无机化学“四大平衡”中，质量互变最为直观的实例莫过于与“酸碱平衡”相关的酸碱滴定中，如果将20 mL 0．1000 mol/L NaOH溶液加入到等体积同浓度的HCl溶液中，溶液开始呈强酸性，随着碱量的增加，溶液pH值在酸性范围内缓慢增加，当NaOH体积在19．95～20．05 mL范围内，即NaOH溶液加入改变量为0．10 mL(即反应进行程度在99．9% ～100．1%区间)，滴定突跃 pH 值 =4．3～9．7，体系中所加入的酚酞指示剂从无色变为红色。当然，我们也可以在其他类型平衡相关的滴定实验中找到实例来说明质量互换原理。

事实上，化学平衡的移动本身就是质量互换的过程。在“沉淀溶解”平衡中，我们应用溶度积规则来判断沉淀的生成与溶解，随着溶液中离子浓度不断加大，溶液“稀溶液→趋于饱和→饱和→沉淀析出”，单相溶液变成多相体系。在“氧化还原”平衡中，我们会进一步了解到质量互换原理的使用还存在一定前提条件，利用正负极电极电势差(E+，E－)来判断反应方向时，ΔE ＞0，反应正向进行;ΔE=0，反应平衡;ΔE ＜0，反应逆向进行。根据能斯特方程，我们可以通过改变氧化剂、还原剂的浓度，分压等来影响反应方向，这是量变引起质变。但要注意前提，即 －0．2 V ＜ ΔE ＜0．2 V，当 ΔE 超出这一范围时，试图通过改变浓度、分压对反应方向产生影响的难度会加大。

1．2 矛盾论

矛盾的对立统一规律是自然界客观存在的发展规律，在无机化学课程中也有充分体现。四大平衡(酸碱平衡、溶解沉淀平衡、氧化还原平衡及配合物解离平衡)在多种影响因素下被破坏，平衡向一方移动，体现了矛盾双方相互转化的规律;我们以弱酸(HA)溶液pH值近似计算问题为例来讨论［5］:

当Kaθ［HA］＞20Kwθ，［HA］/Kaθ≥500，得到［H+］计算最简式

其中当Kaaθ［HA］＞20Kwθ，可忽略 Kwθ，即水解离所产生的H+是可以忽略的，可以认为溶液［H+］由弱酸HA电离的H+决定，而水电离出的H+不足其1/20，也就是说，弱酸和水都会电离产生H+离子，但弱酸是主要因素，是解决溶液pH计算问题的主要矛盾，而水的电离是次要矛盾;［HA］/Kaθ≥500，可认为HA的解离程度＜5%，弱酸本身解离可以忽略。但是当HA浓度降低时，Kθ［HA］＜20Kθ，条件变化，则不可忽略Kθ，这aww时水电离产生H+从次要矛盾转化为主要矛盾;当［HA］/Kaθ＜500，则HA解离程度＞5%，则弱酸本身解离不可以忽略，其也从次要矛盾转化为主要矛盾。弱酸溶液pH值计算说明了矛盾论中主要矛盾和次要矛盾以及相互转化的问题。

矛盾的对立统一的理论，能够有效帮助我们理解化学知识，同时可以启迪学生，在面对科研难题和生活困境时，分清主要和次要矛盾，转化矛盾，尽量利用各种外部条件，解决矛盾，引导事物向着我们期望的方向发展。

1．3 否定之否定规律

任何事物内部都包含肯定和否定的因素，肯定因素是决定事物性质的因素，否定因素是促使事物灭亡的因素，事物总是通过否定向前发展的，肯定的东西被否定了，而否定了旧事物后产生的新事物，它也不是一成不变的，它同样要被内部所包涵的否定因素所否定，为新事物所代替，从肯定阶段到否定阶段，从否定阶段走向否定之否定阶段，人对事物的认知也呈周期性的螺旋式上升、波浪式前进，是前进性和曲折性的对立统一。

以酸碱理论体系的建立为例，中学阶段学生掌握了阿仑尼乌斯电离理论，在水溶液中电离出的阳离子全部是H+离子的是酸，电离出的阴离子全部是OH－离子的是碱。阿电离理论成功定义了在水溶液中如盐酸，硫酸和硝酸为酸，氢氧化钠，氢氧化钾为碱。但是如果体系发生调整，不在局限于水溶液中，如NH3气，则很难用电离理论来说明其酸碱性。鉴于阿电离理论的局限，布朗斯特－劳莱提出酸碱质子理论，能给出质子的物质为酸，能接受质子的物质为碱，酸碱的定义不再局限在水溶液中，NH3气能接受质子，显然应归为质子碱。随后，为了解决没有质子转移的酸碱反应，又创立了路易斯酸碱理论;随着配合物研究的深入，皮尔森的软硬酸碱理论慢慢形成得以发展，近代酸碱理论体系的建立前后经历了2个多世纪，对酸碱认识在不断深入。

否定之否定规律阐述了科学发展的道路是不断向前的，但绝不是笔直的，相反，科学发展的道路上布满荆棘，科学上每一次的重大发现无不是经历了数不清的失败和否定，也正是由于有了这些否定才为下一次的肯定奠定了坚实的基础。否定之否定规律可以教育学生在学习知识同时，既要认识到理论知识的一般正确性，还要善于运用现代科学理论对己有的理论或者知识进行反思，批判的继承和发展，提出自己的新的见解，促使化学科学不断向纵深发展。

2 承载绿色环保理念的“四大平衡”理论

无机化学课程“四大平衡”相关内容中涉及到平衡移动、反应转化率，如何在生产生活实践中通过各种复杂因素的调控，使平衡向有利的方向移动;如何通过反应原料配比的合理设计，达到节能减排的目的，对环境保护的意义将是不言而喻。再如在“氧化还原平衡”章节中，引入关于废旧电池的处理，新型环保型电池的开发相关内容;在“配合物解离平衡”章节，可向学生介绍金属配合物染料是一种重要的合成染料，特别适合于蛋白纤维染色，但传统金属配合物染料大都是Cr3+、Co2+、Cu2+等重金属离子与酸性媒介染料作用而成，重金属离子会随印染废水进入自然界，严重危害生态环境，我们如何合成环境友好的新型金属配合物染料、并探讨其应用性能十分必要［6］。

化学是以实验为基础的科学，实验教学也是无机化学教学的重要组成部分。与“四大平衡”对应实验是对学生进行科学训练的开端，在实验教学中科学制定实验目标，精心设计实验计划，把绿色理念引入到本科实验教学中来［7－8］。具体说来，可以在制备实验中优化合成步骤，减少实验样品的浪费和节约实验室的能源动力;可以考虑将现有实验微量化，在源头上节约化学药品;重视废液、废渣的处理、回收和利用，积极引导学生在产生实验废弃物时科学分类，进而养成学生在拥有一定化学知识的前提下，能够对日常生活垃圾有效分类，让化学服务生活。

3 结语

德育和智育并不是孤立的，它们在教学过程中要有机结合，教师不仅要对学生“传道、授业、解惑”，还要在化学教学过程中渗透道德教育，达成无机化学课程德育目标，全面提高学生综合素质。本文从无机化学“四大平衡“理论入手，把道德教育融合到无机化学教学过程中去，使学生成为具有高度社会责任感和优良品德的高素质人才。