高中化学中的微观思维及培养

田胜勇

摘 要：化学高考越来越注重对学生学科思维的考查，高中化学教师在日常教学中应当顺应这种改变，培养学生用微观思维来理解物质变化，从而实现学生整体、全面的素质提高。

关键词：学科思维;微观思维;守恒思想

学生经常会有这样的疑问：平时课堂上所学的知识，在高考试题中很少涉及，那我们高中的学习是为了什么？高考是学科思维的考查，而学科思维就包括微观思维，既包含物质的溶解、水解、电离等物理变化过程，也包含中和、水解、氧化、还原等化学变化过程。要能准确把握物质变化的本质，就应从微观的角度去理解和把握变化过程。

一、微观思维的考查

1.微观变化过程

微观是相对宏观而言。宏观只能描述现象，微观才能解释本质。用微观思维来理解变化过程，能帮助我们回答物质的变化到底是怎么进行的。这种靠微观思维来理解物质变化的考查，高中考题中无处不在。

如，【2019全国卷Ⅲ第26题节选】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备。工艺如下图所示。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为      ～6之间。

【解析】以Fe（OH）3为例，Fe（OH）3通常以沉淀的形式存在，但如果Fe3+和OH-的浓度很低，比如c（Fe3+）=0.1mol/L，只要pH不高于1.5，即c（OH-）≤10-12.5mol/L，该溶液也只是Fe（OH）3的不饱和或者饱和溶液。如果c（OH-）增大，则变为Fe（OH）3的过饱和溶液，沉淀也开始产生。当pH=2.8时，随着Fe3+不断沉淀，最终c（Fe3+）≤10-5 mol/L，即认为Fe3+沉淀完全。

同理，c（Al3+）=0.1mol/L时，pH=3.4开始形成沉淀，pH=4.7时Al3+沉淀完全。而本题的目的是只沉淀Fe3+和Al3+，所以pH范围应调节为4.7～6之间。

2.守恒思想

守恒思想是人的重要意识体现，其意义在于让学生认识到客体即使外观发生了变化，但其特有的属性不会改变。这就要求能够进入化学反应的微观世界，去理解化学变化中的质量为什么会恒定？氧化还原反应过程中的电子是如何转移？溶液中的阴阳离子的电荷完全中和等，守恒思想是微观思维的重要表现形式。

2.1电荷守恒：溶液中的阳离子所带的正电荷与阴离子所带的负电荷相等，溶液呈电中性。

如【2019全国卷Ⅲ】11.设NA為阿伏伽德罗常数的值。关于常温下pH=2的H3PO4溶液，下列说法正确的是（ ）

A.每升溶液中的H+数目为0.02NA

B.c（H+）=c（H2PO4-）+2c（HPO42-）+3c（PO43-）+c（OH-）

C.加水稀释使电离度增大，溶液pH减小

D.加入NaH2PO4固体，溶液酸性增强

其中B选项，H3PO4溶液中阳离子只有H+，阴离子有H2PO4-、HPO42-、PO43-、OH-。离子浓度乘以每个离子所带的电荷数是相等的。学生若具备电荷守恒思维，就能快速准确地得出结论。

2.2未知方程式的书写过程对守恒思维的考查：未知方程式的书写严格按照依据题意判断主反应物和主产物→依据电子守恒完成氧化还原反应部分配平→依据电荷守恒完成离子部分配平→依据原子守恒完成整个方程式的配平顺序。

如【2019全国卷Ⅲ第26题节选】

【解析】根据题意可以判断该反应的主反应物和主产物：MnS+MnO2+H2SO4-S+MnSO4，其中MnS中的S体现还原性，MnO2体现氧化性，1 mol 的MnS失2 mol e-，1 mol 的MnO2得2 mol e-，依据电子守恒确定MnS和MnO2系数都为“1”。再根据原子守恒依次配MnSO4、H2SO4的系数“2”，MnS+MnO2+2H2SO4-S+2MnSO4。并最终确定产物有2mol H2O生成，MnS+MnO2+2H2SO4=S+2MnSO4+2mol H2O

二、微观思维的培养

化学学科思维不是一朝一夕培养起来的，这就要求我们教师在日常教学中把握基础教学的每一个机会，不断地指导学生去理解、探索物质变化的微观过程。

1. Na作为金属性很强的金属，在化学反应中都表现为强烈的失去电子的还原性。投入水中，H2O作为弱电解质发生：H2O?H++OH-，H+具有一定氧化性，得到电子转化成H2，溶液剩下Na+和OH-。由于H2～2e-～2H+～2H2O，故Na的系数确定为“2”。

2. 用饱和食盐水来代替H2O进行实验。由于H2O的浓度降低，Na接触H+的机率降低，反应速率减慢。

3. 对于NaCl饱和溶液，即为Na+和Cl-的饱和溶液。在NaOH生成过程中伴随着Na+浓度的增大和溶剂H2O的量的减少，形成NaCl过饱和溶液，从而溶液变浑浊，有部分晶体析出。

教师对化学方程式的解读不应该只停留在肤浅的宏观物质变化上面，而是要带着学生走进化学反应的微观世界，从电子、离子、原子的角度去理解变化过程，寻找化学反应规律。每个方程式都是生动有趣的“活”的个体，都理应成为我们教学中的重要资源。

教育的最终目的是育人，是对人的思维的锻炼和培养的过程。化学课程的本质就是如何利用化学学科资源培养学生的学科思维，从而提升学生的思维品质，由此实现人的进步与提高。