針對《化學反應原理》一書,學生在學習過程中普遍感覺較難,筆者結合在十幾年的教學過程中發現的學生普遍存在的理解難點,及高考中學生易出現的錯誤,在教學過程中借助生產和生活化解難點,讓學生感覺到化學就在身邊,強化了對知識的理解,收到良好的效果。現歸納如下,供同行借鑒。
一、金屬的腐蝕與氮的固定問題
所謂金屬的腐蝕是指金屬或合金的表面與周圍的物質發生化學反應或因電化學作用而遭到破壞,稱為金屬腐蝕。金屬腐蝕可以分為化學腐蝕和電化學腐蝕。金屬腐蝕的本質是由游離態變成化合態,金屬原子失電子被氧化。氮的固定指由游離態的氮變為化合態的氮的過程。二者共同之處是由游離態變為化合態;不同之處,前者是價態升高,發生氧化反應的過程,后者是價態降低,發生了還原反應。
二、化學中的“雞蛋”與“蛋黃”的問題,特別是“雙黃蛋”的問題
例如,在酸堿中和反應中,當完全中和時,有結論:酸提供的所有的H+的物質的量與堿提供的所有的OH-的物質的量相等。而酸與堿的物質的量不一定相等。碰到硫酸(濃度為c1,體積為V!)與氫氧化鈉(濃度為c2,體積為c2)的反應,完全反應的條件是c1V1×2=c2V2,即反應的氫離子的物質的量等于氫氧根離子的物質的量。而學生往往忽視了酸堿的物質的量與其中所含的氫離子或氫氧根離子的關系。例如,將0.15mol/L的稀硫酸V1mL與0.1mol/L的氫氧化鈉溶液V2mL混合,所得溶液的pH為1,則V1∶V2= (溶液體積的變化忽略不計)。分析:由混合后溶液顯酸性,得出氫離子的物質的量大于氫氧根離子的物質的量,用氫離子的物質的量減去氫氧根離子的物質的量得出氫離子的物質的量,再除以體積即得出氫離子的濃度,列式為:0.15×V1×2-0.1×V2/(V1+V2),大多數學生容易忽略硫酸為二元酸,忘記乘以2而出錯。答案:1∶1
三、催化劑的來去問題
有一部分學生總是認為催化劑沒有參加反應。筆者為了詮釋這個問題舉例如下:我們人類每個人從原先不在人世間到來到人間,到最后老了死了回歸自然,難道能說我們沒有來到人間?又如,對催化劑降低了反應的活化能,筆者拿跳高來比喻:橫桿的高度相當于活化能,當橫桿的高度越高時,人們跳過橫桿就越困難,跳過的人數就會越少;當降低橫桿的高度時,跳過桿就變得更容易,跳過的人數就變多。可見加入合適的催化劑相當于大大降低了桿的高度,使反應速率大大加快。
四、化學反應速率理論中的有效碰撞理論與投籃問題
能夠發生化學反應的碰撞稱為有效碰撞,能夠發生有效碰撞的分子稱為活化分子。發生有效碰撞必須具備兩個條件:第一,發生碰撞的分子必須具備一定的能量,即分子應為活化分子;第二,碰撞時必須有合適的取向。為說明這個問題,筆者運用投籃命中的條件類比如下:投籃命中的條件有兩個:第一,運動員應具有足夠的能量;第二,是應選擇合適的投籃方向。通過類比,學生輕而易舉地理解了知識。
五、有關“四加一”個常數問題
化學反應原理涉及四大平衡及有關的常數問題。四大平衡常數問題除了內因的影響,外因僅僅是溫度的函數,不受其他外因的影響。當正反應是吸熱反應時,溫度升高,平衡常數增大;當正反應是放熱反應時,溫度升高,平衡常數降低。化學平衡常數的大小反映了化學反應可能進行的程度,即該常數越大,說明反應可以進行得越完全。由于鹽的水解反應和弱電解質的電離都是吸熱反應,所以水解平衡常數和電離平衡常數都隨溫度的升高而增大。對于溫度升高溶解度增大的難溶電解質,隨溫度的升高溶度積常數增加,大多數難溶電解質都如此;對個別溶解度隨溫度的升高而降低的電解質如氫氧化鈣,該溶度積常數隨溫度的升高而降低。特別注意還有一個常數——化學反應中的速率常數,它是表示反應進行快慢的物理量,該常數越大,表示反應進行得越快,它不僅僅受溫度的影響,還受催化劑、固體表面性質等因素的影響。溫度升高,速率常數增大;使用合適的催化劑,速率常數增大。對該知識點學生容易出錯。例如,下列敘述中,不正確的是()。
A.某特定反應的平衡常數僅是溫度的函數
B.催化劑不能改變平衡常數的大小,但能改變速率常數的大小
C.化學平衡常數發生變化,化學平衡必定發生移動達到新的平衡
D.化學平衡發生移動,平衡常數必發生變化
分析:大多數學生因為不能區別影響速率常數、化學平衡常數及平衡移動的因素而錯選C。化學平衡的移動可以是外因溫度或濃度或壓強的改變引起的,而只有溫度的改變,平衡常數才變,而濃度和壓強的變化引起的平衡移動,平衡常數不變。答案選D。
六、生活中鹽的水解運用問題
我們常用熱的純堿溶液洗滌油性的餐具,是因為熱的堿溶液去污能力更強。因為鹽的水解是吸熱反應,用熱水促進鹽的水解,因此堿性增強。我們用純堿去污不用碳酸氫鈉,是因為相同濃度的純堿比碳酸氫鈉的水解程度大,故堿性強。以此類推相同濃度的硫化鈉比硫氫化鈉的堿性強。農業生產中銨態氮肥和草木灰不能混合使用。因為草木灰的有效成分之一碳酸鉀水解呈堿性,銨根離子水解呈酸性,二者相互促進水解,生成的一水合氨易揮發,從而降低氮肥的利用率。
可見生活中處處蘊藏著化學知識,教學中只有充分挖掘化學知識與日常生活的聯系,幫助學生學以致用,才能達到事半功倍的教學效果。
(責任編輯 廖銀燕)