類比思維在中學化學教學中的運用

浙江省私立諸暨高級中學(311800)

施紅兵●

?

類比思維在中學化學教學中的運用

浙江省私立諸暨高級中學(311800)

施紅兵●

類比思維把歸納法和演繹法簡并為同一個過程，應用類比思維可以在兩個不同知識領域之間實現知識過渡.類比思維在中學化學中應用相當廣泛，但也存在一些局限，常常也會類比出錯誤結論.

正確;應用;類比思維

一、類比思維的模式

類比法是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法.它曾與歸納法一起被人稱為發現真理的主要工具.天文學家開普勒曾經說：“我珍視類比勝過任何別的東西，它是我最信賴的老師，它能揭示自然界的秘密.”

類比通常是這樣進行的：

A具有性質a1,a2,…an及d，

B具有性質a1′,a2′,…an′

所以，B也可能具有性質d′.其中a1與a1′,a2與a2′，…an與an′,d與d′分別相同或相似.

類比思維的推理方向是從特殊到特殊，它既不同于從特殊到一般的歸納法，也不同于從一般到特殊的演繹法，它把歸納法和演繹法簡并為同一個過程，應用類比思維可以在兩個不同知識領域之間實現知識過渡.類比思維在中學化學中應用相當廣泛，但也存在一些局限，常常也會類比出錯誤結論.

二、 在中學化學中常用的兩種類比思維方法

1.剩余類比

這種類比是就兩個對象的屬性來進行類比，A、B兩個對象具有相似的屬性a、b、c，在A對象中還剩下屬性d，于是就用類比法在邏輯上推斷B對象可能也有屬性d.

例1 在測定液態BrF3電導時發現，20℃時導電性很強，說明該化合物在液態時發生了電離，存在陰陽離子.其他眾多實驗證實，存在一系列有明顯離子化合物傾向的鹽類，如KBrF4、(BrF2)2SnF6、ClF3、BrF3等.由些推斷液態BrF3電離時的陰陽離子是( ).

A.Br3+和F-B. Br2F-和F-

解析 抓住題給重要信息：“有明顯離子化合物傾向的鹽類，如KBrF4、(BrF2)2SnF6、ClF3、BrF3等”，觀察KBrF4能電離出BrF4-，再看(BrF2)2SnF6可電離出BrF2+，由ClF3BrF3可設想出BrF3·BrF3即2BrF3電離出BrF2+和BrF4-兩種離子.

例2 據報道:某石油化工廠用三乙醇胺(N(CH2CH2OH)3)水溶液代替氫氧化鈉水溶液洗滌石油裂解氣以除去其中的二氧化碳和硫化氫，年增產值100萬元.

(1)為什么三乙醇胺能代替氫氧化鈉?

(2)為什么這種改革可以增加年產值?

解析 此題看似非常隱蔽，且學生對三乙醇胺的性質一點不知,但仔細分析三乙醇胺水溶液能代替氫氧化鈉水溶液，那么也應與氫氧化鈉水溶液一樣具有堿性，聯想到三乙醇胺分子跟NH3相似，而NH3水溶液也有堿性.對比NH3水溶液與C02、H2S的反應，三乙醇胺水溶液吸收CO2、H2S的原因為:

[NH(CH2CH2OH)3]HCO3

[NH(CH2CH2OH)3]2CO3

類比氨鹽受熱分解的性質，可增加年產值的原因是:上述反應生成的鹽在加熱時分解，放出硫化氫和二氧化碳，三乙醇胺被回收循環使用.

二、因果類比

這種類比是就兩個對象各自的屬性之間具有同一種因果關系而進行的類比.已知A對象中a、b、c同d有因果關系，B對象已具有這種因果關系的a、b、c，所以B對象可能有d.

例3 鹵代烴在氫氧化鈉溶液中水解，這是一個典型的取代反應.其實質是帶負電荷的原子或原子團(OH-等陰離子)取代了鹵代烴中的鹵原子.請類比寫出下列反應的化學方程式：

(1)溴乙烷跟NaHS反應.

(2)碘甲烷跟NaCN反應.

解析 因為NaHS中有帶負電荷的原子團(HS-),NaCN中有帶負電荷的原子團(CN-)，故它們跟鹵代烴可發生取代反應，對比所給例子，就可寫出所求反應式分別為:

三、類比方法在化學學習中運用

例4 在學習酸性或堿性氫氧燃料電池時，對通入氧氣的正極方程式的書寫，學生剛開始時，總感覺抽象難以理解.如果做一個類比鋪墊，那就簡單多了.

例5 已知砒霜的化學式為As2O3，劇毒，古時確定人是否是砒霜中毒死亡，常用馬氏試砷法.其原理是在含砒霜的物質中加入Zn和稀H2SO4，得到一種氣體A.加熱A，在試管中得到砷鏡.寫出上述兩個化學方程式____、____.

四、類比方法在教材知識學習中運用的其它實例

知識點類比對象結論堿金屬性質鈉原子核最外層只有一個電子，能與非金屬、水等反應鉀等堿金屬原子核最外層也只有一個電子，所以鉀等堿金屬也能與非金屬、水等反應鹵素性質Cl原子核最外層有七個電子，Cl2能與金屬、H2、H2O等反應．F、Br、I原子核最外層有七個電子，F2、Br2、I2也能與金屬、H2、H2O等反應硝酸的氧化性濃硫酸是氧化性酸，鐵、鋁等金屬在冷的濃硫酸中會鈍化．濃硝酸是氧化性酸，鐵、鋁等金屬在冷的濃硝酸也會鈍化．化學平衡概念溶解平衡：蔗糖晶體溶解在水里時，一方面蔗糖分子不斷離開蔗糖晶體表面擴散到水里；另一方面溶解在水里的蔗糖分子不斷回到蔗糖晶體表面聚集成晶體．當這兩個相反過程的速率相等時即達到溶解平衡，此平衡是動態平衡．可逆反應CO+H2O CO2+H2開始時CO、H2O濃度最大，正反應速率最大，CO2、H2濃度為零，逆反應速率為零．但是，隨著反應的進行就會達到正逆反應速率相等的狀態，此種狀態即化學平衡，也是一種動態平衡．含醛基的有機物的性質HCHO因含有醛基，能發生加成、銀鏡、費林反應，酚醛縮聚反應等．其他含醛基的有機物也能發生類似反應．

五、用類比思維易犯的錯誤

類比思維僅是根據簡單比較而進行的推理，并不具體分析物質屬性間的相互聯系，得出的結論也并不具有邏輯的必然性，事實上，事物之間千差萬別，當類比結論正好落在這種差異性上時，這種結論的可靠性就值得懷疑，必須受到實驗檢驗.因此，類比思維也常類比出一些錯誤的結論.下面僅舉幾例學生用類比常出的錯誤.

(2)教材中制氯化氫氣體是用固體氯化鈉和濃H2SO4反應制得，學生易用類比推出:制溴化氫和碘化氫氣體，也用固體溴化鈉和碘化鈉分別與濃H2SO4反應這一錯誤結論;因為溴化氫和碘化氫有較強的還原性，而濃H2SO4有強氧化性，故制溴化氫和碘化氫不能用濃H2SO4，應用磷酸.

(3)HCl、HBr、HI溶液都是強酸溶液，由此類比錯誤得出HF溶液也是強酸溶液，實際上應為弱酸溶液.

(4)AgCl、AgBr、AgI均為不溶于水的物質，由此類比錯誤得出AgF也不溶于水，實際上溶于水.

總之，類比思維不僅是學生深入理解知識、建立新概念、探究未知領域重要思維方法，也是我們教師深入淺出講授教學內容的重要教學技術，教師善于類比，可引導學生從已知過渡到解決未知、從熟悉的過渡到解決生疏的，從明顯的過渡到解決隱晦的，甚至能把風馬牛不相及的兩個事物聯系起來，實現信息轉移，從而發現新的原理.化學中的類比形式多，應用范圍廣.但應當指出的是，類比思維也有一定的局限性，易類比出錯誤結論.因此，我們在教學中既要教會學生使用類比，同時又要讓學生掌握一些物質的特殊性，防止類比出錯誤結論，從而達到讓學生恰當靈活運用類比思維的目的.

[1]王后雄.龍門書局《高考中的化學思想方法》,2003.01

[2]范杰.浙江教育出版社《化學教育學》,1992.09

G632

B

1008-0333(2017)15-0091-02