建構(gòu)守恒、平衡、綠色化學(xué)思想 提升科學(xué)素養(yǎng)

張珊珊

【摘要】學(xué)科思想是一個學(xué)科的核心和靈魂，本文簡單介紹了三種常見的化學(xué)學(xué)科基本思想方法在化學(xué)教學(xué)中的探索應(yīng)用——守恒、動態(tài)平衡、綠色化學(xué)思想。

【關(guān)鍵詞】守恒 ?動態(tài)平衡 ?綠色化學(xué)

【中圖分類號】G633.8 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）05-0183-02

化學(xué)學(xué)科思想是人們在認識、學(xué)習(xí)和應(yīng)用化學(xué)解決問題的過程中形成的思維方式和思想意識，是對化學(xué)的本質(zhì)、特征和學(xué)科價值的認識。本文擬淺析以下三種常見的學(xué)科思想在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、守恒的思想方法：

守恒思想是任何變化或相互作用過程中永恒的主題，它為我們利用“質(zhì)量守恒、能量守恒”等諸多關(guān)系解決化學(xué)學(xué)習(xí)中一系列問題帶來了便利，學(xué)生若能在學(xué)習(xí)過程中掌握并合理的應(yīng)用守恒關(guān)系，則能避繁就簡，事半功倍[1]。

中學(xué)化學(xué)的化學(xué)基本定律之一是質(zhì)量守恒定律，即化學(xué)反應(yīng)只是原子的重新排列組合， 而元素的種類和原子的數(shù)目均未改變。按照這一定律的基本思想，我們推出了一系列的守恒關(guān)系：

1.能量守恒。能量本身既不能創(chuàng)生，也不能消失，只是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，這一守恒在熱化學(xué)方程式中應(yīng)用最為廣泛，根據(jù)此守恒還可以利用蓋斯定律對無法直接測定的能量進行計算。

2.電子守恒。在氧化還原反應(yīng)過程中，有的微粒失（偏離）電子，有的微粒得（偏向）電子，從而有了電子的轉(zhuǎn)移。利用這一守恒，可以解決諸如確定分子式或計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)等問題。

3.電荷守恒。在溶液中，各離子濃度可能不同，每個離子所帶電荷也可能不同，但是同一溶液中，所有陽離子所帶正電荷總量等于所有陰離子所帶負電荷總量，根據(jù)這一守恒可以解決諸如離子濃度的計算或離子濃度大小比較等問題。

4.物料守恒?！叭我换瘜W(xué)反應(yīng)前后原子種類和數(shù)量分別保持不變”，物料守恒通常應(yīng)用于溶液中，溶液中某一組分的原始濃度等于它在溶液中各種存在形式的濃度之和。物料守恒與電荷守恒相結(jié)合可以得出質(zhì)子守恒，在解決溶液中的各類離子濃度問題時，這三大守恒相結(jié)合，可以起到事半功倍，化繁為簡的效果。

二、動態(tài)平衡的思想方法

動態(tài)平衡的一般原理是：在某一體系中當(dāng)兩種相對立的變化同時以相同的速率進行時，該混和體系中各成份的濃度、百分含量保持不變時，此體系就達到平衡狀態(tài)。比如：化學(xué)平衡中，當(dāng)V正=V逆≠0時，即達到平衡狀態(tài);電離平衡中，當(dāng)V電離=V結(jié)合≠0時，即達到平衡狀態(tài)等。

在溫度一定時，各種平衡的常數(shù)保持不變，如果改變影響平衡體系的一個條件，如濃度、溫度、壓強等，使V正≠V逆，則平衡必定向減弱這種改變的方向移動，這個原理稱為勒沙特列原理，該原理適用于化學(xué)中的一切平衡，如化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡等，比如升高溫度，上述四種平衡均會向吸熱方向移動。事實上，勒沙特列原理是哲學(xué)中對立統(tǒng)一思想在動態(tài)平衡體系中的真實反映，是自然辯證法在自然科學(xué)領(lǐng)域的具體化，可廣泛應(yīng)用于宇宙間的一切平衡體系。不管是化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)還是社會學(xué)，無一不遵從“泛化的勒沙特列原理”——承受外加限制條件的系統(tǒng)具有反抗外加限制條件改變的能力。

三、綠色化學(xué)的思想方法

“綠色化學(xué)”最早由美國化學(xué)會（ACS）提出，其核心是可簡單概括為：①杜絕污染源 ②原子經(jīng)濟性。

如何面對綠色化學(xué)新概念、新思想、新要求，把綠色化學(xué)教育貫穿于中學(xué)化學(xué)教學(xué)的全過程之中，是一個新的研究課題。現(xiàn)結(jié)合自己的教學(xué)體會，就此問題進行粗淺的探討：

1.注重思想引導(dǎo)，樹立綠色化學(xué)的思想。在實施環(huán)境教育過程中，一方面要向?qū)W生闡明綠色化學(xué)的觀點、要求，使他們樹立起預(yù)防污染、保證人類生存質(zhì)量的責(zé)任感;另一方面，結(jié)合綠色化學(xué)要求，教給學(xué)生防治污染的重要方法——減量、減廢、回收、再生和拒用等。

2.綠色化學(xué)對化工生產(chǎn)、化學(xué)實驗提出的新要求，將對學(xué)生進行創(chuàng)造性教育起到積極的作用。首先，“減量、減廢”的實驗要求，可促使學(xué)生對傳統(tǒng)化學(xué)實驗進行改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力;其次，“省資源、零污染”的化工生產(chǎn)要求，可鼓勵學(xué)生對化學(xué)課本中的化工生產(chǎn)工藝流程進行質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。例： （1）開發(fā)綠色實驗。如實驗室用H2O2分解制O2代替KClO3分解法，實現(xiàn)了原料和反應(yīng)過程的綠色化。

（2）防止實驗過程中尾氣、廢物等環(huán)境的污染，實驗中有危害性氣體產(chǎn)生時要加強尾氣吸收，對實驗產(chǎn)物盡可能再利用等。

（3）對于危險或反映條件苛刻，污染嚴重或儀器、試劑價格昂貴的實驗，可采用計算機模擬化學(xué)實驗或觀看實驗錄像等辦法[3]。

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)讓學(xué)生深刻地認識化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系，了解環(huán)境污染的原因，可能造成什么樣的惡果，以及如何保護環(huán)境、改善環(huán)境的道理，樹立綠色化學(xué)思想[4]。

參考文獻：

[1]朱立峰，《論中學(xué)化學(xué)的學(xué)科思想》教學(xué)新思維，2012年第4期，P53

[2]張洪英，《借鑒其他學(xué)科思想進行化學(xué)平衡教學(xué)》科教文匯，2008年09月中旬刊

[3]常東紅，《高中化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想分析》考試周刊，2013年第96期，P128

[4]王丹，《淺談在化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)思想的實施》素質(zhì)教育，2010年第07期，P85