跨學(xué)科知識的整合在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

吉林省永吉縣朝鮮族第一中學(xué) 吳桂霞

中學(xué)各學(xué)科的分科設(shè)計，只是為了教學(xué)的需要，事實上，在構(gòu)成人才素質(zhì)問題上，它是一個整體，共同構(gòu)成了中學(xué)的課程體系，每個學(xué)科只是這一體系的子系統(tǒng)。因此，化學(xué)與相關(guān)學(xué)科之間的交叉、融合、滲透是當(dāng)然的和必要的。在教學(xué)活動中，應(yīng)加強各學(xué)科之間交叉、融合、滲透，并做到“在知識上互相遷移，在方法上互相借鑒”，有意識地引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科地思考問題，這樣能有效地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維，提高創(chuàng)新能力。本人在化學(xué)教學(xué)中就做了這樣的嘗試。

化學(xué)、物理都是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，它們之間的相互融合是多方面的，一般都是以化學(xué)變化過程中物理量的變化為線索，可涉及到壓強、浮力、導(dǎo)電性、電能、熱能、電磁性等物理知識和化學(xué)反應(yīng)，并認(rèn)真分析在化學(xué)變化過程中有哪些物理量發(fā)生了變化，從而找到解決問題的途徑。下面主要從兩個方面來研究一下化學(xué)與物理的相互融合。

一、由于化學(xué)變化引起氣體壓強的變化

在化學(xué)反應(yīng)中，有些生成氣體，如實驗室制取氧氣：

反應(yīng)前KClO3為固體，氣體的分子數(shù)為零，反應(yīng)后生成固體KCl和O2，氣體的分子數(shù)增加為3，若發(fā)生在一定空間內(nèi)則氣體的壓強會增大。還有些反應(yīng)消耗氣體，如氫氣在氧氣中燃燒：

反應(yīng)前兩種氣體，氣體分子數(shù)為3，反應(yīng)后生成液態(tài)水，氣體分子數(shù)為零，若發(fā)生在一個空間內(nèi)則壓強會降低。另外還有些化學(xué)反應(yīng)如硫的燃燒：

反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，則在一定空間內(nèi)壓強不變。設(shè)反應(yīng)后氣體分子數(shù)為N氣則有如下關(guān)系：在一定空間內(nèi)，一是若N氣增加，則氣體壓強增大；二是若N氣減少，則氣體壓強變?。蝗侨鬘氣不變，則氣體壓強不變。根據(jù)以上推論，設(shè)計習(xí)題如下。

例1：如下圖：常溫常壓下收集一燒瓶CO2氣體，用帶導(dǎo)氣管的膠塞塞緊，導(dǎo)氣管另一端連接膠皮管，并用止水夾夾緊，下端伸入盛有NaOH溶液的燒杯中，進行如下操作。

（1）燒杯中加入酚酞試液的現(xiàn)象為

（2）擠壓膠頭滴管使其內(nèi)的NaOH溶液進入燒瓶，然后打開止水夾，則發(fā)生反應(yīng)的方程式為

產(chǎn)生的現(xiàn)象為____________

并解釋原因____________。

分析：向NaOH溶液中滴入酚酞是純化學(xué)知識，溶液變?yōu)榧t色。擠壓膠頭滴管使其內(nèi)的NaOH溶液進入燒瓶，發(fā)生的反應(yīng)為：

2NaOH+CO2=====Na2CO3+H2O根據(jù)以上推論可知，反應(yīng)后N氣減少，又因為燒瓶密閉空間內(nèi)，則燒瓶內(nèi)的壓強降低，打開止水夾，外界大氣壓將液體壓入燒瓶形成噴泉，通過以上分析結(jié)論為：

（1）溶液變?yōu)榧t色；（2）2NaOH+CO2=====Na2CO3+H2O；紅色液體進入燒瓶形成噴泉；由于燒瓶內(nèi)CO2氣體被消耗，壓強降低，外界大氣壓將液體壓入燒瓶形成噴泉。

二、由于化學(xué)變化引起浮力的變化

我們知道一切浸在液體中的物體，都要受到液體給這個物體豎直向上的浮力，其大小為：F浮=ρ液gV排，當(dāng)液體的密度改變時，物體所受的浮力也會發(fā)生改變，而液體密度的變化可由化學(xué)變化引起。

例2：如圖，在一只盛有足量稀H2SO4的

燒杯中，漂浮著一個木塊（不與酸反應(yīng)），向

燒杯中加入少量固體物質(zhì)后，木塊浸在液體中

的體積變大（在此過程中溶液的體積變化忽略

不計），則加入的固體物質(zhì)可能是（ ）

A、Fe B、Cu

C、Ba(OH)2D、Ba(NO3)2

分析：由題意可知木塊下沉，則由于浮力變小，

由公式：F浮=ρ液gV排得，是由于液體的密度變

小，可以分別進行計算：

A、為Fe+H2SO4===== FeSO4+H2↑

56 2

由于稀H2SO4足量,Fe完全反應(yīng),氫氣逸出,則溶液的質(zhì)量增加56－2=54,又因為溶液體積變化忽略不計,溶液密度增大,非正確答案。

B、Cu不與稀H2SO4反應(yīng)，溶液密度不變，非正確答案。

C、發(fā)生的反應(yīng)

Ba（OH）2+ H2SO4＝BaSO4↓+2H2O其數(shù)量關(guān)系為

137+17×2 137+96

溶液的質(zhì)量變化為137+17×2－（137+96）=－62溶液質(zhì)量減小，又因為溶液體積變化忽略不計，則溶液的密度減小，C選項符合分析的結(jié)果。

最后分析D選項。

D、發(fā)生的反應(yīng)為：

Ba（NO3）2+ H2SO4＝BaSO4↓+2HNO3其數(shù)量關(guān)系為

137+62×2 137+96

溶液的質(zhì)量變化為137+62×2－（137+96）=28溶液質(zhì)量增加，又因為溶液體積變化忽略不計，則溶液的密度增加，根據(jù)以上分析C為正確答案。

化學(xué)除與物理之間有相互的融合之外，與生物學(xué)也有相互的融合、滲透。這類習(xí)題主要考察植物光合作用、呼吸作用以及化學(xué)反應(yīng)的有機結(jié)合。

總之，在科技迅猛發(fā)展，教育改革不斷深化的今天，中學(xué)教師應(yīng)不斷學(xué)習(xí)和吸取新的科技信息，注重知識交叉點相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，不斷鉆研、探討教法，加強與其它學(xué)科教師間的交流，努力熟悉與其它學(xué)科間知識規(guī)律上的個性和共性同時，在日常教學(xué)過程中應(yīng)注重學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為社會培養(yǎng)一專多能的復(fù)合型人才。