解讀“廣義水解”增強(qiáng)學(xué)生“電性效應(yīng)”的運(yùn)用能力

吳文中 何淼 陳越峰

摘要：通過對(duì)有“HO”參加的化學(xué)反應(yīng)（廣義水解）現(xiàn)象的研究和解讀，找出其共性特征，挖掘出化學(xué)反應(yīng)最基本卻最容易被忽視的原理——“電性效應(yīng)”。引導(dǎo)高中生將“電性效應(yīng)”思想廣泛運(yùn)用到有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用中去，旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的效率和化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：本質(zhì)特征；電性效應(yīng)；廣義水解；學(xué)科素養(yǎng)

文章編號(hào)：1005-6629（2016）2-0074-05

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

許多化學(xué)反應(yīng)都有水的參與，本文將從“HO”這個(gè)簡單反應(yīng)物出發(fā)，研究有“HO”參加的化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，繼而真正理解化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，感悟化學(xué)反應(yīng)的特性?！皬V義水解”泛指有“HO”參加的化學(xué)反應(yīng)，是指包含鹽類水解、鹵代烴水解、酯的水解、糖和蛋白質(zhì)水解等所有有“HO”參加的化學(xué)反應(yīng)，如：CaO和HO反應(yīng)、Na和HO的反應(yīng)等，即從廣義上講，水解反應(yīng)指水被（任何一種）化學(xué)物質(zhì)分解的一切反應(yīng)。

許多學(xué)者從鹽類水解或非典型性水解等角度做過這方面的工作，但并沒有形成一個(gè)可以讓師生提供一種能系統(tǒng)、準(zhǔn)確地解決這類問題的理想方案。本文將通過解讀“電性效應(yīng)”原則，闡述如何開展日常教學(xué)活動(dòng)把該思想滲透到化學(xué)反應(yīng)的學(xué)習(xí)中去的理論、策略，從而顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的效率，讓學(xué)生更有效地去理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，避免學(xué)生對(duì)化學(xué)用語的死記硬背，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。（注：本文所講的“電性效應(yīng)”原則并非泛指所有反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，而是對(duì)高中生從現(xiàn)有知識(shí)角度上考慮的一種比較普遍的現(xiàn)象的總結(jié)）

1 問題提出

問題1：NaHCO溶液與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式。

問題3：甲硅烷（SiH）能和水反應(yīng)嗎？

學(xué)生會(huì)類比甲烷與水的反應(yīng)而往往得出不能反應(yīng)的錯(cuò)誤結(jié)論。

以上幾個(gè)問題產(chǎn)生的原因是什么？現(xiàn)僅以問題3為例進(jìn)行分析，則可見一斑。

甲硅烷（SiH4）能否與水反應(yīng)這個(gè)問題對(duì)學(xué)生都是瞬間帶電的，甚至是單原子也在某一瞬間由于電子的高速運(yùn)動(dòng)，在某—方向上都是帶正電或負(fù)電的。

2.4 一些常見反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理

有機(jī)化學(xué)中的親電反應(yīng)就是指缺電子（對(duì)電子有親和力）的試劑進(jìn)攻另一化合物電子云密度較高（富電子）區(qū)域引起的反應(yīng)。

有機(jī)化學(xué)中的親核反應(yīng)就是電負(fù)性高的或者電子云密度較大的親核基團(tuán)向反應(yīng)物中的帶正電的或者電子云密度較低的部分進(jìn)攻而引起的反應(yīng)。

顯然，從寬泛角度上說，親電反應(yīng)和親核反應(yīng)嚴(yán)格遵循了“電性效應(yīng)”。無機(jī)化學(xué)反應(yīng)同樣如此，不再贅述。

3 實(shí)踐探索

3.1 以常見的“廣義水解”反應(yīng)為突破口，理解和運(yùn)用“電性效應(yīng)”

以上問題，并非同時(shí)出現(xiàn)在高中化學(xué)教學(xué)中，其跨度最大為近2年，鑒于此，對(duì)“電性效應(yīng)”思想的滲透不是一蹴而就的，是長期和潛移默化形成的。

3.2 滲透“電性效應(yīng)”思想的實(shí)施策略

對(duì)化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)本質(zhì)的理解，學(xué)生的認(rèn)識(shí)是一個(gè)從感性認(rèn)識(shí)逐漸到理性認(rèn)識(shí)的過程。初中學(xué)生對(duì)化學(xué)的理解，顯然是通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣開始的，通過書寫一些化學(xué)方程式，慢慢建立起對(duì)化學(xué)這一學(xué)科的初步認(rèn)識(shí)。學(xué)生對(duì)化學(xué)本質(zhì)上的理解是模糊的、大致的、感性的，化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)也是粗淺的。一步登天地把“電性效應(yīng)”思想灌輸給學(xué)生顯然是魯莽的，也是無效的。以研究HO參與的化學(xué)反應(yīng)為突破口，可以起到事半功倍的作用，從而能廣泛地去理解其他沒有HO參與的化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

3.2.1 實(shí)施時(shí)間表和線路圖

通過多年課堂教學(xué)實(shí)踐和對(duì)有HO參與的化學(xué)反應(yīng)的分析，歸納其普遍的、共有的特點(diǎn)，逐漸建立“電性效應(yīng)”思想，并在高中化學(xué)教學(xué)中不斷滲透和應(yīng)用，設(shè)計(jì)如圖1。

3.2.2 以復(fù)分解反應(yīng)為研究對(duì)象提出問題，并解讀反應(yīng)本質(zhì)，初步感悟“電性效應(yīng)”

在蘇教版《化學(xué)1》的新課開始階段，教師可以抓住某個(gè)契機(jī)，組織如下教學(xué)：

當(dāng)教師第一次提出這樣的問題時(shí)，許多學(xué)生會(huì)會(huì)心一笑，覺得這個(gè)問題很滑稽且無意義。

但教學(xué)過程卻需要這樣的“笑果”，教師可以多角度分析以上發(fā)生反應(yīng)的“本質(zhì)”，讓學(xué)生初步感知、了解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，使學(xué)生明白，化學(xué)方程式實(shí)際上是不需要“死記硬背”的。

教師從學(xué)生（剛初中畢業(yè)的學(xué)生）的一個(gè)非常熟悉的典型的復(fù)分解反應(yīng)出發(fā)，提出問題，讓學(xué)生學(xué)會(huì)依據(jù)問題思考，感受到化學(xué)反應(yīng)是存在著某種內(nèi)在的關(guān)聯(lián)的。

3.2.3 以有HO參與反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)為研究對(duì)象，初步建立“電性效應(yīng)”的觀念和思想

當(dāng)教師組織Cl和水反應(yīng)的教學(xué)時(shí)，大多數(shù)教師可能會(huì)采用實(shí)驗(yàn)探究的方法，來說明Cl和水反應(yīng)是可以發(fā)生的，并可以說明產(chǎn)物中存在HCl溶液以及一種新的物質(zhì)，但假如只到此為止，學(xué)生對(duì)該反應(yīng)的理解還是淺顯的，對(duì)為什么Cl和水反應(yīng)得到HCl溶液和HClO是一知半解的。

假如能解讀以下過程：

即從“電性效應(yīng)”的高度去理解化學(xué)方程式，則對(duì)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)就會(huì)有一個(gè)初步的感知和認(rèn)識(shí)。（當(dāng)然，在解讀該反應(yīng)過程時(shí)，教師事先需要充分的“預(yù)備知識(shí)”，即離子鍵和共價(jià)鍵的大概知識(shí)，由于該部分內(nèi)容學(xué)生還沒有接觸到，因此以上解讀也完全可以放在復(fù)習(xí)該知識(shí)的時(shí)候來討論）

通過以上的教學(xué)過程，我們的目的并不是要求學(xué)生掌握化學(xué)反應(yīng)中的“電性效應(yīng)”的有關(guān)思想，而是讓學(xué)生知道這么一個(gè)基本的化學(xué)原理，熟悉有HO參與反應(yīng)的基本特點(diǎn)。

3.2.4 逐漸長期解讀各種有HO參與的化學(xué)反應(yīng)，使“電性效應(yīng)”思想不斷強(qiáng)化和建立

“電性效應(yīng)”思想的滲透和應(yīng)用，是一個(gè)長期的教學(xué)過程，并不是通過幾節(jié)課或短時(shí)間內(nèi)就能建立起來的思想，也不可能像“平衡移動(dòng)”思想是通過《化學(xué)反應(yīng)原理》一書的系統(tǒng)講解和實(shí)踐建立的，這里需要教師耐心、隨機(jī)、細(xì)水長流般地建立起來。感悟到“電性效應(yīng)”并不困難，但要建立“電性效應(yīng)”的思想以及“電性效應(yīng)”在化學(xué)思考中應(yīng)用難度是很大的。因此，需要用“電性效應(yīng)”思想不知不覺地影響學(xué)生，讓學(xué)生在不斷的學(xué)習(xí)過程中自覺、熟練地運(yùn)用。

無機(jī)化學(xué)中的鹽類水解就是典型的平衡移動(dòng)思想和“電性效應(yīng)”思想充分結(jié)合的教學(xué)點(diǎn)，有機(jī)物中的絕大多數(shù)取代反應(yīng)，如鹵代烴的水解、苯和硝酸的硝化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、酯的水解、多糖以及蛋白質(zhì)的水解等等都是“電性效應(yīng)”思想建立的好題材。

在教學(xué)過程中，教師可以配以典型的有關(guān)水解的習(xí)題，以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)“廣泛水解”意義的理解，加深對(duì)“電性效應(yīng)”的理解與運(yùn)用。

3.3 “電性效應(yīng)”思想在無機(jī)化學(xué)“廣義水解”中的滲透和運(yùn)用

依據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐，現(xiàn)在列舉如下部分：

（1） BrCl和水的反應(yīng)的產(chǎn)物判斷。

（2）NaO和水反應(yīng)后加入酚酞變紅色，振蕩后紅色褪色的原因分析。

（3）CaO和水的本質(zhì)；CO和水反應(yīng)的本質(zhì)等。

（4）NaH和水反應(yīng)的產(chǎn)物判斷。

（5）MgN和水反應(yīng)得到兩種堿的分析。

有人認(rèn)為，本題的電解現(xiàn)象，違反了陽極陰離子放電的規(guī)律，認(rèn)為陰極表面，NO無法靠近，因此不可能得到電子，事實(shí)上，反應(yīng)過程不但包含了電化學(xué)過程也存在一般的氧化過程，并沒有違背“電性效應(yīng)”，恰恰相反，很好地體現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)中的“電性效應(yīng)”。

本實(shí)驗(yàn)也充分說明，化學(xué)反應(yīng)，包括電解或原電池反應(yīng)，也一樣體現(xiàn)了，比學(xué)反應(yīng)過程中普遍存在的“電性效應(yīng)”。

4 結(jié)語

以HO參與反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)為研究載體，能很好地去理解和體會(huì)“電性效應(yīng)”思想，從而學(xué)會(huì)自覺熟練運(yùn)用，提高化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

高中化學(xué)教學(xué)中，有許多思想的建立和運(yùn)用，如氧化還原反應(yīng)思想、由強(qiáng)到弱的思想、平衡及平衡移動(dòng)思想、守恒思想以及實(shí)驗(yàn)為主的思想等都很重要，唯獨(dú)“電性效應(yīng)”思想很容易被人遺忘，假如教師都能去關(guān)注并付之于實(shí)踐，其效果必然顯著和有效。