学习需要认真辨析,但不可过度掰扯——中学化学学习中的一些问题举例

文摘   教育   2024-10-24 06:12   北京  

 

小孩儿刚开始练习走路的时候,有的大人为了防止他摔跤,就利用学步车。

经过一个阶段练习,孩子可以独立、稳当地行走了,这个车的历史使命就完成了。

没有孩子永远离不开学步车。

学习也是一样的道理。

有些知识,在低年级起始阶段,考虑到知识基础、理解水平,只好依据学生的生活经验简单化地给你描述。

过了这个阶段,如果学生还是机械、死板地认定它是至真真理,这个学生的学习怕要出问题。

化学恰好是这样一个学科。高一学生的化学只相当于小学二年级的数学(初三是化学的一年级)。

粗略例举一些这样的知识:

1. 物质不溶于水。

天下没有绝对不溶的物质。

大理石的主要成分碳酸钙也是有一定溶解度的。

习惯上,初学阶段我们把肉眼难以看见的溶解过程忽略了,把溶解度在0.01 g以下的难溶物叫做不溶物。

“水滴石穿”揭示了万物皆有一定溶解度的道理。

2. 物质之间不发生反应。

有些反应,只是由于平衡常数太小(一般的,K值小于10-5的就被认定为不发生反应)看不出发生了反应而已。

比如初中化学说水不导电,其实只是由于H2O电离程度太小。

到了高中,却说水属于弱电解质。

其实还是没有说透——

水是约定俗成的、公认的最弱电解质。

有的所谓非电解质并非一点儿也不电离,只是电离程度比H2O这个最弱电解质还弱而已。如乙醇、蔗糖、液氨。

3. 强酸制弱酸。

根本上是平衡移动规律。由于结构方面的原因,弱酸的酸根离子比较喜欢结合质子(H+),遇到强酸释放出的H+就拉住不放,除非再次被溶剂分子碰撞掉。

第一,强酸未必一定能够跟弱酸的盐反应。

比如CuS它是一个弱酸盐,因其溶解度极小极小,溶液里溶出的S2-浓度太低,难以被H+捕捉到,所以它不能跟一般的强酸反应。

第二,弱酸在一定条件下也可以制得强酸。

除氧化还原反应如HClO → HCl + O2等外,复分解反应也是有的,如:

CuSO4 + H2S→ H2SO4 + CuS

H3PO4+ NaBr→ NaH2PO4+ HBr

4. 写离子方程式的写、拆、删、查

这是用来帮助初学者把握啥是可溶性强电解质,并理解为啥要学习离子方程式的“拐棍儿”。

如果到了高二、三了,你还是死抱着这个“拐棍儿”不放手,你就没有抓住学习离子反应的本质意义。

学习离子反应的根本目的,在于理解和掌握离子的性质。

CO32-有什么性质?HCO3-又有怎么样的性质?

Fe3+有什么性质?AlO2- 又有什么样的性质?

值得指出的是,目前有些教科书为避免上述倾向的发生,干脆把写拆删查这个拐棍儿直接弃用,有些矫枉过正的味道,可惜。

5. 物理变化和化学变化。

核反应算什么?

中国的教科书认为它们属于核物理研究的范畴,甚至有高考题还专门涉及这一“规定(?)”。

我看美国的中学化学教科书里大都赫然写着核化学一章。也许人家不像咱们这样咬文嚼字地学科学类学科。

摩擦起电过程中,发生化学变化了没有?

物质间摩擦,如果不发生电子的转移,能够起电吗?有电子转移,必然造出阴阳离子。

用极其锋利的刀,以迅雷不及掩耳之速度砍断一块有机高分子材料(比如木棍儿),有无可能恰好把其中的一束分子砍断?

如果有可能,算是发生了化学变化不算?

6. 离子键和共价键。

本是关于粒子间结合的俩个模型,不存在绝对的离子键。

即使NaCl这样的经典的离子化合物,钠和氯之间也是有稀薄电子云(约15%)重叠的。我们头脑中构造的离子边界本不存在。

有了这个基本认识,你就不会对于AlCl3具有共价化合物特征表示怀疑了——

因为铝离子带仨正电荷且半径极小,在它极其强烈的吸引作用下,氯离子的电子云变形得厉害,以至于飘到铝核的周围——

铝与氯之间,电子云发生重叠了,还不算共价键么?

7. 卤代烃水解与消除。

有醇则无醇、无醇则有醇只是教给死学教科书、只把化学作为升学跳板学生的绝招,(当前着眼核心素养的高考命题改革形势下,这样的绝招日渐失去市场啦!)。

若你一直信奉这个,那么你是学不了有机化学的。

卤代烃的亲核取代(如水解)需要的亲核试剂跟β-消除需要的碱,从结构上看属于同类物质,所以无论水做溶剂还是醇做溶剂,两种反应都会发生,只是程度大小不同——

溶剂极性减弱,相对而言有利于消除。

事实上,对于溴乙烷来说,无论哪种溶剂,消除产物的比例都远远小于取代。因为,β-碳氢键毕竟距离官能团远,受影响弱,脱掉时需要吸收较高的能量。

你明白为什么不会用溴乙烷消除反应制乙烯了吧(溴乙烷比乙醇贵也是原因之一)?

8. 取代反应还是消除反应?


说它是取代反应吧?貌似不太符合定义——分子内的原子或原子团被其它原子或原子团替代的反应。

但你若说不是取代,它的确跟乙醇乙酸分子间酯化反应原理无二,后者是典型的取代反应。

从一个分子里去掉了一个小分子的视角看,这似乎属于消除反应的范畴,分子的不饱和度增大了1

但是教科书里消除反应要求形成不饱和键,这个却没有。

不必纠结。

务必明确:

定义,只是为学习、研究和交流方便而设的临时知识。

不去灵活理解知识本质,只是死抠定义的学习是无效的,教学生死抠定义的教学,是难以持久的。

万一考咋办?这是我最常听到的质疑声。

万一考,如果不问思路、只要结论,只能说明命题人水平有限。

先写这点,以后想起来再续。


家教策略与学习规律
针对学生学习、家庭教育中的一些现象,结合现代学习学理论,为改进学习过程、提高学习效益支招,为家长科学合理地帮助孩子的学习支招。偶尔兼发一些化学学习辅导文章。
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