把握物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的思想方法初探
瀏覽次數(shù): 342 發(fā)布時(shí)間:2017-06-30 09:48:31 發(fā)布人:editor
摘要:本文介紹了幾種理解物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的常見(jiàn)的化學(xué)思想,即結(jié)構(gòu)觀、粒子觀、平衡觀、價(jià)態(tài)觀、強(qiáng)弱觀、難易觀和應(yīng)用觀,讀來(lái)使人感到通俗易懂,有利于讀者理解和掌握物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。
關(guān)鍵詞:化學(xué)性質(zhì) 思想方法
研究和掌握任何事物都得講究思想方法,研究和掌握不同學(xué)科的知識(shí),應(yīng)有不同的思想方法,研究和掌握物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是學(xué)好化學(xué)的關(guān)鍵。用一定的思想方法來(lái)分析、理解和探究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)和研究和中至關(guān)重要的問(wèn)題。筆者就這個(gè)問(wèn)題初探如下:
一、利用粒子(指分子、原子和離子)的結(jié)構(gòu)觀,理確各種粒子的化學(xué)性質(zhì)
所謂粒子的結(jié)構(gòu)是指根據(jù)粒子的結(jié)構(gòu)知識(shí)來(lái)分析、推斷粒子的化學(xué)性質(zhì)的思想。因?yàn)榱W拥慕Y(jié)構(gòu)是各種粒子的內(nèi)在機(jī)制,而化學(xué)性質(zhì)則是粒子結(jié)構(gòu)在化學(xué)反應(yīng)中的具體體現(xiàn),結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是不可分割、相互聯(lián)系的統(tǒng)一體。所以,我們?cè)谶M(jìn)行物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)教學(xué)時(shí),務(wù)必時(shí)常引導(dǎo)學(xué)生利用這一主體思想理解粒子的化學(xué)性質(zhì)。
例如,有機(jī)物分子的化學(xué)性質(zhì),通常是由分子中的特征原子或原子團(tuán)(官能團(tuán))決定的,有什么樣的官能團(tuán),就有什么樣的化學(xué)性質(zhì)。如某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:
HOCH2CH2CH(NH2)COOH,分子內(nèi)因含有羥基(—OH)、胺基(—NH2)和羧基(-COOH),所以,該有機(jī)物能發(fā)生與這三個(gè)基團(tuán)有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。因?yàn)榉肿觾?nèi)含有—OH,所以該有機(jī)物在一定條件下能與活潑金屬、氫鹵酸、羧酸、自身分子間發(fā)生取代反應(yīng),又因和羥基相連的碳上有氫原子,所以能被催化氧化成醛或酮,還因和羥基相鄰的碳上有氫原子,所以能發(fā)生分子內(nèi)脫水的消去反應(yīng);分子內(nèi)因?yàn)楹?mdash;NH2,由于—NH2中的氮原子有孤對(duì)電子,能與H+形成配位鍵,所以該有機(jī)物分子能與酸反應(yīng);分子內(nèi)因?yàn)楹?COOH,所以該有機(jī)物分子能與醇發(fā)生酯化反應(yīng),并在水中還能體現(xiàn)弱酸性。當(dāng)然,有時(shí)我們還得考慮有機(jī)物分子內(nèi)各種官能團(tuán)之間的相互影響對(duì)物質(zhì)所起的作用。
又如,根據(jù)氮原子的結(jié)構(gòu)特征可知,氮原子的非金屬性較強(qiáng),而N2的氧化性卻不強(qiáng),這是為什么呢?根據(jù)粒子的結(jié)構(gòu)觀,其原因要從N2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)去分析,通過(guò)分析不難知道:這是由于N2內(nèi)氮氮叁鍵結(jié)合,鍵能較大之故。
利用上述化學(xué)思想引導(dǎo)學(xué)生分析粒子的化學(xué)性質(zhì),不但能正確理解物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),而且還能從中受到辯證唯物主義的思想教育。
二、利用構(gòu)成物質(zhì)的粒子觀,全面理解物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
所謂構(gòu)成物質(zhì)的粒子觀是指從構(gòu)成物質(zhì)的主要粒子為出發(fā)點(diǎn)(抓主要矛盾),全面分析物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的思想(全面觀點(diǎn))。即:在討論物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)時(shí),首先應(yīng)分析構(gòu)成該物質(zhì)的主要粒子有哪些,然后逐一分析每種粒子的化學(xué)性質(zhì),那么該物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),則是各粒子性質(zhì)的總和(不是簡(jiǎn)單的加和,有時(shí)還應(yīng)考慮粒子間的相互影響)。當(dāng)然,在分析主要粒子的性質(zhì)的同時(shí),也不能完全忽視“次要粒子”的性質(zhì),因?yàn)樵谔囟ㄇ闆r下,某種或某些“次要粒子”的存在,會(huì)對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)產(chǎn)生重大的影響(次要矛盾在一定條件下可轉(zhuǎn)化為主要矛盾)。
例如,對(duì)“氯水”的化學(xué)性質(zhì)的理解,要從構(gòu)成氯水的主要粒子:Cl-、H2O、HClO、
H+、Cl-、ClO-去分析。氯水中因含Cl2,所以它能氧化S2-、I-、Br-、Fe2+等還原性離子;因[H+]>[OH-],所以這體現(xiàn)酸性;因含Cl- ,所以在氯水中滴入AgNO3 溶液產(chǎn)生白色沉淀;因含HClO,所以氯水具有殺菌、消毒、漂白的作用。不難看出,氯水的化學(xué)性質(zhì)是氯水中主要粒子體現(xiàn)的性質(zhì)。
又如,在淺綠色的Fe(NO3)2溶液中,①加放鹽酸,溶液為什么會(huì)變淺黃色?②加入小塊金屬鈉,為什么會(huì)有大量氣體和白色絮狀沉淀產(chǎn)生,而白色沉淀為什么又馬上變成灰綠色,最后變?yōu)榧t褐色?要回答以上兩個(gè)問(wèn)題,我們必須從構(gòu)成Fe(NO3)2溶液的主要粒子(Fe2+、NO3-、H2O)的化學(xué)性質(zhì)去全面分析:?jiǎn)栴}①是由于NO3-在酸性溶液中具有氧化性,F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+,而使溶液濕淺黃色。問(wèn)題②是同時(shí)考慮Fe2+和H2O的性質(zhì),F(xiàn)e2+在水中存在水解平衡:Fe2+ +2H2O Fe(OH)2 +2H+,金屬鈉置換了H+,使[H+]濃度減小,促使上述平衡向右移動(dòng),產(chǎn)生Fe(OH)2白色沉淀,后被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3??偟姆磻?yīng)方程式為:
8Na + 4Fe(NO3)2 + 10H2O + O2 = 4Fe(OH)3↓+ 8NaNO3+ 4H2↑。
利用構(gòu)成物質(zhì)的粒子觀去分析物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),不但使學(xué)生全面理解了物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),而且學(xué)會(huì)了抓事物的主要矛盾,從而訓(xùn)練了他們思維的針對(duì)性和廣闊性。
三、利用動(dòng)態(tài)平衡觀,揭示粒子間相互反應(yīng)的實(shí)質(zhì)
所謂動(dòng)態(tài)平衡觀是指用平衡移動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)分析粒子之間相互反應(yīng)的思想方法。因?yàn)橐磺谢瘜W(xué)反應(yīng)都可看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡體系,反應(yīng)過(guò)程,即動(dòng)態(tài)平衡移動(dòng)過(guò)程,其實(shí)質(zhì)是平衡體系趨向更穩(wěn)定的過(guò)程。所以粒子間相互反應(yīng)的過(guò)程可理解為是舊平衡的破壞和新平衡建立的過(guò)程。
例如,在AgCl懸濁液中加入濃氨水,其反應(yīng)實(shí)質(zhì)是:AgCl懸濁液中存在溶解平衡:AgCl(固) Ag+Cl ,氨水中存在水合和電離平衡:
NH3 +H2O NH3·H2O NH4+ + OH-
當(dāng)兩溶液混合后,Ag+和NH3通過(guò)配位鍵結(jié)合生成了更穩(wěn)定的粒子[Ag(NH3)2]+,破壞了上述平衡,建立了新的絡(luò)合平衡:Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+
利用動(dòng)態(tài)平衡觀,不但使學(xué)生掌握了粒子間反應(yīng)的實(shí)質(zhì),而且還進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到世界是物質(zhì)的,物質(zhì)是不斷運(yùn)動(dòng)和變化的。
四、利用價(jià)態(tài)觀,剖析物質(zhì)的氧化、還原性
所謂價(jià)態(tài)觀是指根據(jù)組成物質(zhì)各元素的價(jià)態(tài)及其升降趨勢(shì),來(lái)確定該物質(zhì)體現(xiàn)氧化性還是還原性的思想方法。具體規(guī)律如下:①粒子中組成元素處于最低價(jià)態(tài),粒子一般體現(xiàn)還原性,和常見(jiàn)氧化劑能發(fā)生反應(yīng)。例如:S2-、金屬單質(zhì)、鹵素陰離子(X-)體現(xiàn)還原性,能被某些氧化劑氧化。②粒子中組成元素處于高價(jià)態(tài),粒子一般體現(xiàn)氧化性,和常見(jiàn)還原劑能發(fā)生反應(yīng)。例如:F2、O2 、濃H2SO4 、HNO3、FeCl3 等物質(zhì)中標(biāo)有化合價(jià)的元素處于高價(jià)態(tài),通常體現(xiàn)強(qiáng)氧化性,能和S2-、Fe2+、I-、金屬單質(zhì)等常見(jiàn)還原劑反應(yīng)。③組成元素處于中間價(jià)態(tài)的粒子一般既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)還原性。當(dāng)遇到氧化性強(qiáng)的粒子,它則體現(xiàn)氧化性;當(dāng)遇到氧化性強(qiáng)的粒子,它則體現(xiàn)還原性。例如:SO2和O2反應(yīng)時(shí)體現(xiàn)還原性,當(dāng)和H2S 反時(shí)體現(xiàn)氧化性。
五、利用強(qiáng)弱觀和難易觀,理解部分物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
所謂強(qiáng)弱觀和難易觀是指以“強(qiáng)”制“弱”、以“難揮發(fā)”制“易揮發(fā)”和以“易溶”制“難溶”的化學(xué)思想,具體地說(shuō),有以下幾個(gè)反應(yīng)規(guī)律:
①“強(qiáng)酸”制“弱酸”
例如:Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
②“強(qiáng)堿”制“弱堿”
例如:CH3COONH4+NaOH =CH3COONa+NH3·H2O
?、?ldquo;強(qiáng)還原劑”制“弱還原劑”
例如:H2S+I2=2HI+S↓
?、?ldquo;強(qiáng)氧化劑制”制“弱氧化劑”
例如:2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2
?、?ldquo;難揮發(fā)性酸”制“易揮發(fā)性酸”
例如:NaBr+H3PO4 NaH2PO4+HBr↑
⑥“難揮發(fā)性酸酐”制“易揮發(fā)性酸酐”
例如:CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
⑦“易溶于水的物質(zhì)”生成“難溶于水的物質(zhì)”
例如:MgCO3+2NaOH Mg(OH)2↓+Na2CO3
利用強(qiáng)弱觀和難易觀的思想方法,不但可以理解酸、堿、鹽、氧化劑、還原劑和某些性質(zhì),而且可作為酸和鹽、堿和鹽、氧化—還原反應(yīng)能否發(fā)生的判斷依據(jù)。
六、利用物質(zhì)的應(yīng)用觀,回顧、加深物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
所謂物質(zhì)的應(yīng)用觀是指利用物質(zhì)的各種用途來(lái)回顧和加深物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的思想方法。物質(zhì)的性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途,物質(zhì)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和實(shí)際生活中的應(yīng)用,其實(shí)是物質(zhì)性質(zhì)的具體體現(xiàn),性質(zhì)和用途是相互聯(lián)系的統(tǒng)一體,正因?yàn)檫@樣,我們教學(xué)中,可通過(guò)物質(zhì)的用途來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)一步理解物質(zhì)的性質(zhì)。
例如,Cl2有很多用途,我們可聯(lián)系Cl2的各種用途回顧C(jī)l2的化學(xué)性質(zhì)。
?、俾葰庵汽}酸(氯氣與氫氣發(fā)生化合反應(yīng))
Cl2 + H2 2HCl
②氯氣可用來(lái)制農(nóng)藥(氯氣能與非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng))
2P+3Cl2 2PCl3(通過(guò)PCl3制農(nóng)藥)
③氯氣用來(lái)制有機(jī)溶劑(氯氣和烷烴發(fā)生反應(yīng))
CH4 +2Cl2 CH2Cl2+2HCl
CH4+3Cl2 CHCl3+3HCl
④氯氣通入水中,殺菌消毒制自來(lái)水(氯氣與水發(fā)生反應(yīng))
Cl2+ H2O = HCl+HClO
⑤氯氣通入石灰漿制漂白粉(氯氣與堿反應(yīng))
2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
利用這一方法不僅加深了物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的理解和記憶,而且還加強(qiáng)了化學(xué)知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)、生活之間的聯(lián)系,使性質(zhì)“物質(zhì)化”易懂易記。
以上六種把握物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的思想方法不僅能幫助學(xué)生理解和掌握物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),而且更重要的是幫助學(xué)生學(xué)會(huì)了研究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的思想方法。這些方法還有利于學(xué)生懂得世界是物質(zhì)的,物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)和變化的,而變化是有規(guī)律的,規(guī)律是可被人們掌握和利用的道理。從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)好化學(xué)的興趣,為培養(yǎng)學(xué)生良好的文化科學(xué)素質(zhì),掌握學(xué)習(xí)方法奠定了良好的基礎(chǔ)。
