乙醇與金屬鈉的反應推理

吳冰冰

摘 要：以乙醇的結構為出發點，根據原子成鍵原則猜想乙醇可能的結構式，通過水與乙醇的結構相似、物理性質相似，推出化學性質也有相似之處，即水與金屬鈉的反應，類比推理乙醇與金屬鈉可發生反應。通過斷鍵位置不同猜想產物，通過實驗收集證據，證實乙醇與金屬鈉反應的產物以及該反應的斷鍵位置。

關鍵詞：乙醇；鈉；反應推理；斷鍵位置

普通高中化學課程標準實驗教科書必修2（人民教育出版社），第三章第三節第一課時內容講授的知識點包括乙醇的性質，以水與金屬鈉反應和乙醇與金屬鈉反應實驗現象進行對比，進而學習乙醇的其他化學性質，這是教材編著者為高中學生學習新知識奠定的基石。在研讀了多篇文獻以及運用《化學教學論》和《化學教學技能》的知識，根據現代化學學科核心素養“證據推理與模型認知”中“證據推理”及“類比推理”思維的運用過程，本人嘗試以下教學思路和教學方法展開教學。

乙醇的分子式為C2H6O，而根據不同元素原子的成鍵原則，C原子以外面的4個電子與其他原子結合形成4根鍵，O原子則可與其他原子結合形成2根鍵，H原子則可與其他原子結合形成1根鍵，因此存在著不同的原子結合方式，因而有兩種不同的可能的乙醇分子結構式。

對比這兩種可能的乙醇分子結構，與初中時學過的哪種分子結構有著相似之處呢？對比可以想到水分子的結構與之有相似之處：第一種可能結構與水分子均含有相同的-OH；第二種可能結構與水分子均為O原子兩端連接的基團相同。因此，水與乙醇的結構有相似之處。

除此以外，水與乙醇均是生活中常見的溶劑，水與乙醇可以互溶，因此，我們說它們的物理性質有相似之處。那水與乙醇的化學性質是否有相似之處呢？在必修1學習過水與金屬鈉可發生反應，可類比推理乙醇與金屬鈉可發生反應。而根據這一反應條件，就可以初步判斷哪些部分基團是不參與該反應的斷鍵？（提示：金屬鈉保存在煤油中，煤油的主要成分是烴類。）因此，該反應的斷鍵位置只能在O原子兩端的鍵處。

因此，類比推理水與金屬鈉反應，根據斷鍵位置不同，大膽猜想乙醇與金屬鈉反應產物，會有不同的反應產物：

首先分析第一種可能的乙醇分子結構，假設乙醇與金屬鈉反應時的斷鍵位置為氫氧鍵，則生成的產物可能為H2和C2H5ONa；假設斷鍵位置為碳氧鍵，則生成的產物可能為NaOH和C4H10；用同樣的方法分析另一種可能的乙醇分子結構，斷鍵位置為碳氧鍵（兩個碳氧鍵是等同的），則生成的產物可能為C2H6和CH3ONa。

有了以上猜想，下面通過做乙醇與金屬鈉的反應實驗檢驗，收集實驗證據，到底哪個才是乙醇的分子結構，乙醇與金屬鈉反應的斷鍵位置在哪？

改進課本上的乙醇與金屬鈉的反應實驗（如下圖）：

U型管中一端有鋼絲球，用于支撐該反應物金屬鈉，使得其在U型管一端反應?？梢钥吹椒磻獣r金屬鈉表面有氣泡產生，猜想的氣體產物均為可燃性氣體，可以檢驗氣體燃燒后的產物的方法進行驗證。檢驗氣體燃燒后的產物為水和乙醇鈉。證實了乙醇與金屬鈉可以發生反應，該反應的產物為水和乙醇鈉。最后，可得出乙醇的分子結構，乙醇與金屬鈉反應的斷鍵位置為氫氧鍵。

在中學化學的學習過程中，學生們需要學習并掌握的一個思維：物質的結構決定物質的性質。因而，在本節課程的設計中，均遵循的原則是：培養學生學習化學的興趣，以“類比推理”思維的運用過程于整個教學過程，基于“證據推理”這一學科核心素養展開教學。并形成以學生為主體、以教師為主導，進行啟發式、引導式推理學習。

作為各種邏輯思維方法中最富于創造性的一種方法——類比推理，類比以提出新問題和作出新發現，是一種較高層次的信息遷移。通過在中學化學的教學過程中，充分發揮“類比推理”的作用，并讓學生掌握這一有效學習的重要方法，并期望學生能在以后的學習中實現知識的遷移以及實現知識的前后貫通，進一步提升課堂學習效率。并基于現代化學學科核心素養“證據推理與模型認知”中“證據推理”視角，通過實驗探究和收集實驗證據，使學生能夠更加理解科學知識，而不是單純地背教科書的知識點，這將增強學生的求知欲望和幫助學生構建健全的知識體系。

參考文獻

[1]王桂桃.類比思想促進學生知識遷移的教學設計——以“乙醇分子結構的確定”為例[J].中學化學教學參考，2017（16）：31-32.

[2]朱秀娟，陳文東，崔文輝.對無水乙醇與金屬鈉反應演示實驗的改進[J].廣州化工，2017，45（04）：117-118+125.

[3]于才.實驗探究“生活中兩種常見的有機物——乙醇”教學設計[J].數理化學習（高中版），2016（10）：54-55.