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把握物质化学性质的思想方法初探

来源:作者:彭琳 点击:所属专题: 化学思想

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摘要: 本文介绍了几种理解物质化学性质的常见的化学思想,即结构观、粒子观、平衡观、价态观、强弱观、难易观和应用观,读来使人感到通俗易懂,有利于读者理解和掌握物质的化学性质。 关键词 : 化学性质 思想方法 研究和掌握任何事物都得讲究思想方法,研究和掌握不

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研究和掌握任何事物都得讲究思想方法,研究和掌握不同学科的知识,应有不同的思想方法,研究和掌握物质的化学性质是学好化学的关键。用一定的思想方法来分析、理解和探究物质的化学性质是中学化学教学和研究和中至关重要的问题。笔者就这个问题初探如下:

一、利用粒子(指分子、原子和离子)的结构观,理确各种粒子的化学性质

所谓粒子的结构是指根据粒子的结构知识来分析、推断粒子的化学性质的思想。因为粒子的结构是各种粒子的内在机制,而化学性质则是粒子结构在化学反应中的具体体现,结构与性质是不可分割、相互联系的统一体。所以,我们在进行物质化学性质教学时,务必时常引导学生利用这一主体思想理解粒子的化学性质。

例如,有机物分子的化学性质,通常是由分子中的特征原子或原子团(官能团)决定的,有什么样的官能团,就有什么样的化学性质。如某有机物的结构简式为:HOCH2CH2CH(NH2)COH,分子内因含有羟基(—OH)、胺基(—NH2)和羧基(-COOH),所以,该有机物能发生与这三个基团有关的化学反应。因为分子内含有—OH,所以该有机物在一定条件下能与活泼金属、氢卤酸、羧酸、自身分子间发生取代反应,又因和羟基相连的碳上有氢原子,所以能被催化氧化成醛或酮,还因和羟基相邻的碳上有氢原子,所以能发生分子内脱水的消去反应;分子内因为含有—NH2,由于—NH2中的氮原子有孤对电子,能与H形成配位键,所以该有机物分子能与酸反应;分子内因为含有-COH,所以该有机物分子能与醇发生酯化反应,并在水中还能体现弱酸性。当然,有时我们还得考虑有机物分子内各种官能团之间的相互影响对物质所起的作用。

又如,根据氮原子的结构特征可知,氮原子的非金属性较强,而N2的氧化性却不强,这是为什么呢?根据粒子的结构观,其原因要从N2的内部结构去分析,通过分析不难知道:这是由于N2内氮氮叁键结合,键能较大之故。

利用上述化学思想引导学生分析粒子的化学性质,不但能正确理解物质的化学性质,而且还能从中受到辩证唯物主义的思想教育。

二、利用构成物质的粒子观,全面理解物质的化学性质

所谓构成物质的粒子观是指从构成物质的主要粒子为出发点(抓主要矛盾),全面分析物质的化学性质的思想(全面观点)。即:在讨论物质的化学性质时,首先应分析构成该物质的主要粒子有哪些,然后逐一分析每种粒子的化学性质,那么该物质的化学性质,则是各粒子性质的总和(不是简单的加和,有时还应考虑粒子间的相互影响)。当然,在分析主要粒子的性质的同时,也不能完全忽视“次要粒子”的性质,因为在特定情况下,某种或某些“次要粒子”的存在,会对物质的性质产生重大的影响(次要矛盾在一定条件下可转化为主要矛盾)。

例如,对“氯水”的化学性质的理解,要从构成氯水的主要粒子: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+等还原性离子;因[H]>[OH],所以这体现酸性;因含Cl,所以在氯水中滴入AgNO3溶液产生白色沉淀;因含HClO,所以氯水具有杀菌、消毒、漂白的作用。不难看出,氯水的化学性质是氯水中主要粒子体现的性质。

又如,在浅绿色的Fe(NO3)2溶液中,①加放盐酸,溶液为什么会变浅黄色?②加入小块金属钠,为什么会有大量气体和白色絮状沉淀产生,而白色沉淀为什么又马上变成灰绿色,最后变为红褐色?要回答以上两个问题,我们必须从构成Fe(NO3)2溶液的主要粒子(Fe2+、NO3、H2O)的化学性质去全面分析:问题①是由于NO3在酸性溶液中具有氧化性,Fe2+被氧化成Fe3+,而使溶液湿浅黄色。问题②是同时考虑Fe2+和H2O的性质,Fe2+在水中存在水解平衡:Fe2++2H2O把握物质化学性质的思想方法初探Fe(OH)2+2H,金属钠置换了H,使[H]浓度减小,促使上述平衡向右移动,产生Fe(OH)2白色沉淀,后被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3。总的反应方程式为:

8Na + 4Fe(NO3)2+10H2O + O2=4Fe(OH)3↓+ 8NaNO3+4H2↑。

利用构成物质的粒子观去分析物质的化学性质,不但使学生全面理解了物质的化学性质,而且学会了抓事物的主要矛盾,从而训练了他们思维的针对性和广阔性。

三、利用动态平衡观,揭示粒子间相互反应的实质

所谓动态平衡观是指用平衡移动的观点来分析粒子之间相互反应的思想方法。因为一切化学反应都可看作是一个动态平衡体系,反应过程,即动态平衡移动过程,其实质是平衡体系趋向更稳定的过程。所以粒子间相互反应的过程可理解为是旧平衡的破坏和新平衡建立的过程。

例如,在AgCl悬浊液中加入浓氨水,其反应实质是:AgCl悬浊液中存在溶解平衡:AgCl(固)把握物质化学性质的思想方法初探Ag+Cl,氨水中存在水合和电离平衡:NH3+H2O把握物质化学性质的思想方法初探NH3·H2O把握物质化学性质的思想方法初探NH4+OH

当两溶液混合后,Ag和NH3通过配位键结合生成了更稳定的粒子[Ag(NH3)2],破坏了上述平衡,建立了新的络合平衡:Ag+ 2NH3把握物质化学性质的思想方法初探[Ag(NH3)2]

利用动态平衡观,不但使学生掌握了粒子间反应的实质,而且还进一步认识到世界是物质的,物质是不断运动和变化的。

四、利用价态观,剖析物质的氧化、还原性

所谓价态观是指根据组成物质各元素的价态及其升降趋势,来确定该物质体现氧化性还是还原性的思想方法。具体规律如下:①粒子中组成元素处于最低价态,粒子一般体现还原性,和常见氧化剂能发生反应。例如:S2-、金属单质、卤素阴离子(X)体现还原性,能被某些氧化剂氧化。②粒子中组成元素处于高价态,粒子一般体现氧化性,和常见还原剂能发生反应。例如:F2、O2、浓H2SO4、HNO3、FeCl3等物质中标有化合价的元素处于高价态,通常体现强氧化性,能和S2-、Fe2+、I、金属单质等常见还原剂反应。③组成元素处于中间价态的粒子一般既体现氧化性又体现还原性。当遇到氧化性强的粒子,它则体现氧化性;当遇到氧化性强的粒子,它则体现还原性。例如:SO2和O2反应时体现还原性,当和H2S反时体现氧化性。

五、利用强弱观和难易观,理解部分物质的化学性质

所谓强弱观和难易观是指以“强”制“弱”、以“难挥发”制“易挥发”和以“易溶”制“难溶”的化学思想,具体地说,有以下几个反应规律:

①“强酸”制“弱酸”

例如:Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

②“强碱”制“弱碱”

例如:CH3COONH4+NaOH =CH3COONa+NH3·H2O

③“强还原剂”制“弱还原剂”

例如:H2S+I2=2HI+S↓

④“强氧化剂制”制“弱氧化剂”

例如:2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2

⑤“难挥发性酸”制“易挥发性酸”

例如:NaBr+H3PO4==NaH2PO4+HBr↑

⑥“难挥发性酸酐”制“易挥发性酸酐”

例如:CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2

⑦“易溶于水的物质”生成“难溶于水的物质”

例如:MgCO3+2NaOH==Mg(OH)2↓+Na2CO3

利用强弱观和难易观的思想方法,不但可以理解酸、碱、盐、氧化剂、还原剂和某些性质,而且可作为酸和盐、碱和盐、氧化—还原反应能否发生的判断依据。

六、利用物质的应用观,回顾、加深物质的化学性质

所谓物质的应用观是指利用物质的各种用途来回顾和加深物质化学性质的思想方法。物质的性质决定了物质的用途,物质在工农业生产和实际生活中的应用,其实是物质性质的具体体现,性质和用途是相互联系的统一体,正因为这样,我们教学中,可通过物质的用途来帮助学生进一步理解物质的性质。

例如,Cl2有很多用途,我们可联系Cl2的各种用途回顾Cl2的化学性质。

①氯气制盐酸(氯气与氢气发生化合反应)

Cl2+H2==2HCl

②氯气可用来制农药(氯气能与非金属单质发生反应)

2P+3Cl2==2PCl3(通过PCl3制农药)

③氯气用来制有机溶剂(氯气和烷烃发生反应)

CH4+2Cl2→CH2Cl2+2HCl

CH4+3Cl2→CHCl3+3HCl

④氯气通入水中,杀菌消毒制自来水(氯气与水发生反应)

Cl2+H2O把握物质化学性质的思想方法初探 HCl+HClO

⑤氯气通入石灰浆制漂白粉(氯气与碱反应)

2Cl2+2Ca(OH)2= CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

利用这一方法不仅加深了物质化学性质的理解和记忆,而且还加强了化学知识与实际生产、生活之间的联系,使性质“物质化”易懂易记。

以上六种把握物质化学性质的思想方法不仅能帮助学生理解和掌握物质的化学性质,而且更重要的是帮助学生学会了研究物质化学性质的思想方法。这些方法还有利于学生懂得世界是物质的,物质是运动和变化的,而变化是有规律的,规律是可被人们掌握和利用的道理。从而激发了学生学好化学的兴趣,为培养学生良好的文化科学素质,掌握学习方法奠定了良好的基础。

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