淺析化學(xué)教學(xué)中證據(jù)應(yīng)具有的“四性”

李曉明

摘要：?通過具體案例分析化學(xué)教學(xué)中使用證據(jù)進(jìn)行推理時存在的問題，并提出改進(jìn)措施。指出在進(jìn)行證據(jù)推理教學(xué)時所使用的證據(jù)應(yīng)具有真實(shí)性、關(guān)聯(lián)性、唯一性和同一性，即“四性”特征，以確保證據(jù)推理教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：?證據(jù);?證據(jù)推理;?化學(xué)教學(xué)

文章編號：?10056629（2021）07002706

中圖分類號：?G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：?B

證據(jù)推理是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要素之一，是科學(xué)探究活動的思維基礎(chǔ)[1]。在課堂教學(xué)活動中，為避免知識的直接傳授與告知，開展探究活動，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對學(xué)科知識的自主建構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的高階思維能力，需采用證據(jù)推理的教學(xué)策略。

1?證據(jù)的內(nèi)涵

證據(jù)是推理的基礎(chǔ)和前提，科學(xué)的推理應(yīng)是基于證據(jù)的推理。楊玉琴、倪娟[2]指出，證據(jù)是指“一系列可用的事實(shí)或信息，表明某個信念或主張是真實(shí)的或有效的”。而這些可用的事實(shí)或信息常常與數(shù)據(jù)或知識相關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)代表的是參數(shù)的值，而知識意味著對真實(shí)事物或抽象概念的理解。

在化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域，數(shù)據(jù)可來源于觀察自然生活現(xiàn)象、實(shí)驗現(xiàn)象或者測量亦或是調(diào)查資料、科學(xué)史料等;知識則是建立在一定抽象水平之上的化學(xué)概念、原理、規(guī)律等經(jīng)過認(rèn)可的理論。數(shù)據(jù)是師生通過有意識的、主動的、有實(shí)施方案的學(xué)習(xí)活動來獲得的，屬于實(shí)踐活動范疇;而知識是師生在推理之前通過學(xué)習(xí)所掌握的已經(jīng)得到科學(xué)證實(shí)的學(xué)科知識，屬于科學(xué)理論范疇。

根據(jù)上述對證據(jù)的理解以及《課程標(biāo)準(zhǔn)》中對“證據(jù)推理”如何落實(shí)于具體的學(xué)習(xí)過程提出的表現(xiàn)行為[3]：?（1）初步學(xué)會收集各種證據(jù)，對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè);（2）基于證據(jù)進(jìn)行分析推理，證實(shí)或證偽假設(shè);（3）能解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑并形成如圖1所示的基于證據(jù)進(jìn)行推理的教學(xué)活動過程。

在教學(xué)活動中可以通過實(shí)驗觀察、測量或者查閱等方式獲取數(shù)據(jù)，通過分析學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)來提取與結(jié)論相關(guān)聯(lián)的知識，獲取的數(shù)據(jù)和提取的知識可以相對獨(dú)立也可以協(xié)同轉(zhuǎn)化為相關(guān)證據(jù)，然后建立起證據(jù)、假設(shè)與結(jié)論的邏輯關(guān)系，進(jìn)行推理活動以實(shí)現(xiàn)證實(shí)和證偽，進(jìn)而獲得結(jié)論。

2?證據(jù)應(yīng)具有的特征

在實(shí)施證據(jù)推理的教學(xué)過程中，結(jié)論是教師已知或明確的，學(xué)生掌握該結(jié)論是要達(dá)成的知識目標(biāo)。但目標(biāo)的達(dá)成需要學(xué)生經(jīng)歷推理過程以發(fā)展其思維并促進(jìn)對知識的深入理解，故開展推理活動所使用的證據(jù)應(yīng)具有真實(shí)性、關(guān)聯(lián)性、唯一性和同一性的特征，即證據(jù)的“四性”。

2.1?證據(jù)的真實(shí)性

真實(shí)性是證據(jù)的首要屬性，也是最本質(zhì)的特征。證據(jù)本身應(yīng)是客觀存在的，它可以是客觀存在的實(shí)驗現(xiàn)象，也可以是經(jīng)過證實(shí)的理論，而不應(yīng)是教師和學(xué)生的主觀猜測或者是偽造。提供證據(jù)不真實(shí)的原因主要是源自教師對知識本身的錯誤理解和對實(shí)驗結(jié)果的預(yù)期想象。

案例1?在鹽類水解教學(xué)時，有教師為推導(dǎo)出水解過程為吸熱反應(yīng)，在未經(jīng)過實(shí)驗的情況下，僅靠臆測就認(rèn)為加熱時強(qiáng)堿弱酸鹽如CH3COONa溶液的pH會增大，并以此作為鹽類水解平衡正向移動的證據(jù)。

真正的情況是，強(qiáng)堿弱酸鹽在加熱時溶液的pH會下降，如表1和表2中分別為一定濃度的CH3COONa和Na2SO3溶液在加熱后溶液pH的變化數(shù)據(jù)。因弱酸根離子的水解為吸熱的可逆反應(yīng)，加熱強(qiáng)堿弱酸鹽時，隨溫度升高，平衡會正向移動，使溶液中的c（OH-）增大，導(dǎo)致pOH減小。但溶液中還存在水的電離平衡，其電離也為吸熱反應(yīng)，隨著溫度的升高Kw增大，導(dǎo)致pKw減小。因為溶液的pH=pKw-pOH，所以溫度升高pH的變化取決于pKw和pOH變化的相對大小，又因水的電離吸熱多于弱酸根離子水解的吸熱，使pKw減小的程度大于pOH減小的程度，故隨著溫度的升高強(qiáng)堿弱酸鹽的pH減小[4]。對于易氧化的Na2SO3其pH變小還有被O2氧化為Na2SO4的原因。在該案例中，未經(jīng)實(shí)踐僅憑主觀猜想地認(rèn)為加熱時強(qiáng)堿弱酸鹽的pH會增大的證據(jù)，就屬于非客觀的事實(shí)，其不具有真實(shí)性。

在選擇溫度升高鹽類水解平衡正移的證據(jù)時，可以選擇自身水解顯色的Fe（NO3）3或Fe2（SO4）3溶液（不能選擇FeCl3溶液，因為除存在水解平衡外，還存在Fe3+與Cl-之間的配位平衡）進(jìn)行如下實(shí)驗：?在A、?B兩只試管中分別加入等體積的0.1mol·L-1的Fe2（SO4）3[或Fe（NO3）3]。將A試管在酒精燈上加熱到溶液沸騰。觀察A試管中溶液的顏色變化，并與B試管中的溶液的顏色比較。上述實(shí)驗中A試管中的溶液的顏色從初始的棕黃色變?yōu)榧t褐色，可以說明Fe3+的水解平衡：?Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+，因ΔH>0，所以溫度升高后平衡發(fā)生了正向移動。

案例2?在進(jìn)行甲酸的教學(xué)時，基于結(jié)構(gòu)上有醛基（—CHO），推理出它會發(fā)生銀鏡反應(yīng)。為了證實(shí)該推論，教師進(jìn)行如下的實(shí)驗操作：?向潔凈的試管里加入1mL?2%的AgNO3溶液，一邊振蕩試管，一邊滴加2%的稀氨水，至產(chǎn)生的沉淀恰好完全溶解，再滴入3滴甲酸鈉溶液，振蕩后把試管放在熱水浴中加熱，觀察現(xiàn)象。在進(jìn)行上述實(shí)驗時卻無法觀察到銀鏡出現(xiàn)，為了出現(xiàn)預(yù)想的現(xiàn)象，教師進(jìn)行如下的改進(jìn)：?增大AgNO3溶液和氨水的濃度，并滴加幾滴濃的NaOH溶液，這時就會出現(xiàn)銀鏡現(xiàn)象，以此來說明甲酸也可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)的推論。

上述實(shí)驗改進(jìn)所提供的證據(jù)是虛假的，因為甲酸鹽并不能與銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)[5]，若不添加甲酸鈉只是在銀氨溶液中滴加濃NaOH溶液并進(jìn)行水浴加熱就會出現(xiàn)銀鏡現(xiàn)象。這是因為在銀氨溶液中存在銀氨絡(luò)離子的水解平衡：?Ag（NH3）+2+2H2OAg++2NH3·H2O，當(dāng)加入NaOH后，加熱會促進(jìn)NH3·H2O分解，從而逸出NH3，促使上述平衡正向移動，c（Ag+）增大，Ag+與OH-反應(yīng)立即轉(zhuǎn)化為Ag2O：?2Ag++2OHAg2O↓+H2O，然后Ag2O被NH3還原為單質(zhì)銀：?3Ag2O+2NH36Ag+N2+3H2O。采用圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗，在試管中會出現(xiàn)銀鏡。

上述案例中，為了想達(dá)到期待的實(shí)驗現(xiàn)象，以證實(shí)推理，采用了虛假的證據(jù)，盡管主觀上并非故意，可能是認(rèn)為增大堿性會提高甲酸鹽的還原性，但這種證據(jù)是不能使用的。在我們的教學(xué)中也應(yīng)避免甲酸、甲酸鹽能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的教學(xué)。

2.2?證據(jù)的關(guān)聯(lián)性

證據(jù)與推論之間必定要有某種客觀聯(lián)系和某種因果關(guān)系，體現(xiàn)在該證據(jù)的出現(xiàn)是該推論直接產(chǎn)生，而非其他原因所導(dǎo)致。這就需要明確形成該證據(jù)的原理實(shí)質(zhì)，增強(qiáng)對學(xué)科知識的理解，不能想當(dāng)然地認(rèn)為這個結(jié)果所呈現(xiàn)的證據(jù)是教學(xué)活動所需要的推理導(dǎo)致的，也要避免教學(xué)中為了達(dá)到預(yù)測的目的而將無關(guān)聯(lián)的已有知識和推理結(jié)論相關(guān)聯(lián)并進(jìn)行一種想當(dāng)然的演繹推理。

案例3?在平衡常數(shù)教學(xué)時，在分析溫度對影響平衡常數(shù)時，常進(jìn)行如下的推理：?aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=c（C）c×c（D）dc（A）a×c（B）b，若該反應(yīng)ΔH>0，升高溫度平衡會正向移動，導(dǎo)致產(chǎn)物C、?D的濃度增大，反應(yīng)物A、?B的濃度減小，所以平衡常數(shù)K增大;若該反應(yīng)ΔH<0，升高溫度時平衡會向逆向移動，導(dǎo)致產(chǎn)物C、?D的濃度減少，反應(yīng)物A、?B的濃度增大，所以平衡常數(shù)K減小。從而得出結(jié)論：?ΔH>0時，T升高則K增大，T降低則K減小;ΔH<0時，T升高則K減小，T降低則K增大。

上述案例中，得到的推理結(jié)論所依據(jù)的證據(jù)是溫度變化導(dǎo)致平衡移動，進(jìn)而導(dǎo)致化學(xué)平衡常數(shù)發(fā)生變化。這個證據(jù)盡管使用的已有理論是正確的，但該證據(jù)與推理結(jié)果之間并不具有關(guān)聯(lián)性，因為平衡移動是常數(shù)變化的結(jié)果，而不是先發(fā)生平衡移動后導(dǎo)致平衡常數(shù)發(fā)生變化。

為何溫度變化會導(dǎo)致平衡常數(shù)的變化，這應(yīng)從范特霍夫方程dlnKθdT=ΔrHθmRTθ——標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)隨溫度變化的微分式來分析，它表明溫度對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響與反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓有關(guān)。若反應(yīng)吸熱，ΔrHθm>0，?dlnKθdT>0，說明K隨T升高而升高。若反應(yīng)放熱，ΔrHθm<0，?dlnKθdT<0，說明K隨T升高而減小。在教學(xué)中我們不可能將范特霍夫公式提供給學(xué)生，但應(yīng)該指明溫度變化導(dǎo)致K變化，從而導(dǎo)致平衡發(fā)生移動，而不應(yīng)該從溫度變化導(dǎo)致平衡移動來說明K的變化，盡管這種教學(xué)可以讓學(xué)生容易記憶K隨溫度的變化規(guī)律。

案例4?在進(jìn)行多元弱酸電離平衡常數(shù)教學(xué)時，在推理多元弱酸各級電離平衡常數(shù)的大小關(guān)系時，常進(jìn)入如下分析：?多元弱酸第一步電離產(chǎn)生的氫離子，抑制了二級電離，使二級電離平衡逆向進(jìn)行，因此Ka1>>Ka2，第一、二步產(chǎn)生的氫離子，抑制了三級電離，使三級電離平衡逆向進(jìn)行，因此Ka2>>Ka3。

上述該案例中，所得到的推理結(jié)論依據(jù)的證據(jù)是氫離子產(chǎn)生的同離子效應(yīng)。但這就與化學(xué)平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，與離子的濃度無關(guān)的結(jié)論產(chǎn)生了矛盾。同離子效應(yīng)是指在定溫下增大產(chǎn)物離子濃度而使反應(yīng)物的電離程度降低的現(xiàn)象，它是影響化學(xué)平衡的外因，只能使可逆反應(yīng)的平衡發(fā)生移動，并不能改變化學(xué)平衡常數(shù)。因此，同離子效應(yīng)能影響多元弱酸的電離程度，但并不能作為影響多元弱酸逐級電離常數(shù)遞減的證據(jù)。所以，采用同離子效應(yīng)作為推理證據(jù)與結(jié)論間不存在因果的關(guān)聯(lián)。

導(dǎo)致多元弱酸分子逐級電離常數(shù)銳減的真正原因，一是電離過程，即從帶負(fù)電荷越多的含氫酸根離子中電離出H+，受到其靜電引力越大，越難電離;二是接受質(zhì)子過程，即帶負(fù)電荷越多的（含氫）酸根離子與水溶液中H+之間的庫侖引力越強(qiáng)，越易接受質(zhì)子形成含氫酸根離子，致使平衡左移[6]。

案例5?在實(shí)驗室中利用乙醇和乙酸反應(yīng)制備乙酸乙酯時，為了說明收集乙酸乙酯時使用碳酸鈉溶液的目的之一是除去乙酸，事先在碳酸鈉溶液中滴加酚酞使其變紅色，然后在制備實(shí)驗結(jié)束后振蕩盛有碳酸鈉和乙酸乙酯的試管，通過試管下層碳酸鈉溶液的紅色褪去為證據(jù)來說明乙酸乙酯中有乙酸雜質(zhì)，振蕩后與碳酸鈉溶液發(fā)生了反應(yīng)。操作過程如圖3所示。

上述案例中，滴有酚酞的飽和碳酸鈉溶液褪色的原因并非是乙酸乙酯中含量很少的乙酸雜質(zhì)，而是因為酚酞易溶于乙酸乙酯，振蕩后發(fā)生了萃取[7]。即褪色并不是碳酸鈉與乙酸反應(yīng)這個推理的關(guān)聯(lián)證據(jù)。

如何證明乙酸乙酯中含有乙酸以體現(xiàn)飽和碳酸鈉吸收乙酸的作用呢？先在飽和碳酸鈉溶液中滴加紫色石蕊溶液，然后進(jìn)行制備實(shí)驗收集乙酸乙酯。制備實(shí)驗結(jié)束后將試管傾斜再沿試管內(nèi)壁在乙酸乙酯上層緩慢加入2mL紫色石蕊溶液。此時會看到如圖4所示的現(xiàn)象。在飽和碳酸鈉溶液中滴加紫色石蕊溶液后能通過顏色對比清晰看到乙酸乙酯層，在乙酸乙酯層加入紫色石蕊溶液后，石蕊溶液與乙酸乙酯的交界處會出現(xiàn)紅色，以此證明乙酸乙酯中含有乙酸雜質(zhì)，再進(jìn)行振蕩，又分為兩層，下層為藍(lán)色溶液，上層為無色的乙酸乙酯層，說明乙酸的量是較少的。

2.3?證據(jù)的唯一性

證據(jù)只有唯一性才具有充分性，當(dāng)我們對一個推論探尋證據(jù)時，該推理應(yīng)是形成該證據(jù)的唯一因素，若還有其他的因素也會導(dǎo)致相同證據(jù)結(jié)果的，則該證據(jù)就不具有充分性，依據(jù)該證據(jù)所得出的結(jié)論也就是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，此時就要排除其他因素的干擾或者進(jìn)行對照試驗，以證明該推論是形成所提供證據(jù)的唯一因素或決定性因素。

案例6?為了證明在NaCl溶液中鋼鐵能夠被溶液中溶解的氧氣氧化發(fā)生吸氧腐蝕，教師設(shè)計如圖5所示的實(shí)驗裝置，若能觀察到石墨棒附近溶液變紅，可推出在石墨棒上O2得到電子同時產(chǎn)生OH-：?O2+4e-+2H2O4OH-，若在鐵片附近出現(xiàn)藍(lán)色沉淀則可說明Fe失去電子生成Fe2+：?Fe-2e-Fe2+。

上述案例中以石墨棒附近溶液變紅的現(xiàn)象為證據(jù)得出正極是溶解氧得電子是沒有問題的，但以鐵片附近出現(xiàn)藍(lán)色沉淀為證據(jù)得出Fe失去電子生成Fe2+是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模驗镕e（CN）3-6中的鐵為+3價也具有氧化性，可以與Fe發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe2+，生成的Fe2+繼續(xù)和Fe（CN）3-6生成藍(lán)色的Fe3[Fe（CN）6]2沉淀[8]。亞鐵離子的產(chǎn)生源自兩種原因，即鐵的吸氧腐蝕和與Fe（CN）3-6離子間直接的氧化還原反應(yīng)，故該實(shí)驗提供的證據(jù)不具有唯一性。如何避免這種不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C據(jù)采集，只需略微改進(jìn)實(shí)驗操作即可：?用膠頭滴管吸取鐵片附近的溶液于試管中，再向試管中滴加K3[Fe（CN）6]3溶液，如圖6所示，這樣就避免了鐵與Fe（CN）3-6的接觸，使藍(lán)色沉淀出現(xiàn)這個證據(jù)具有唯一性。

案例7?在電解原理教學(xué)時，為了說明銅為陽極材料時，銅自身發(fā)生氧化反應(yīng)，此時的電極為活性電極，且短時間內(nèi)出現(xiàn)明顯現(xiàn)象，便于課堂演示。教師設(shè)計了如圖7所示的實(shí)驗，接通電源后銅片附近很快就出現(xiàn)藍(lán)色，以此來推理出銅發(fā)生了氧化反應(yīng)。

上述案例中，以銅片附近的溶液變藍(lán)為證據(jù)來推理出銅為活性電極，是基于銅失電子生成的Cu2+會與NH3·H2O生成藍(lán)色的四氨合銅離子Cu（NH3）2+4離子。但若不接通電源而是將銅片放置在濃氨水中，一段時間后也會出現(xiàn)相同的藍(lán)色現(xiàn)象，這是因為銅離子形成配合物后提高了銅的還原性，降低了Cu的電極電勢，促進(jìn)了O2與Cu的反應(yīng)。發(fā)生如下反應(yīng)：?2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu（NH3）4]（OH）2+6H2O，由該實(shí)驗提供的溶液變藍(lán)的證據(jù)就不具有唯一性。這時就需要進(jìn)行對照實(shí)驗：?在另一只燒杯中放置一片銅片浸在濃氨水中，發(fā)現(xiàn)做活性電極的銅片電解濃氨水的燒杯中溶液很快（大概十幾秒）變藍(lán)色，而此時對照實(shí)驗中溶液的顏色仍然無色。也可將濃氨水換作濃氫氧化鈉溶液，會在短時間內(nèi)銅片附近溶液就出現(xiàn)了藍(lán)色，此為四羥基合銅的顏色：?Cu-2e-Cu2+、?Cu2++4OH-Cu（OH）2-4，該實(shí)驗同樣也需要進(jìn)行對照實(shí)驗。

案例8?為說明濃硝酸的強(qiáng)氧化性，有教師進(jìn)行如圖8所示的實(shí)驗，根據(jù)試管中出現(xiàn)大量紅棕色的氣體來說明木炭與濃硝酸發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，硝酸被還原為NO2。

上述案例中，通過觀察是否有NO2生成來判斷硝酸與碳發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，此證據(jù)就不具有唯一性，因為在高溫下濃硝酸也會分解生成NO2：?4HNO3△4NO2↑+O2↑+2H2O，所以通過有NO2生成無法作為硝酸與碳發(fā)生氧化還原反應(yīng)的證據(jù)。有教師采用圖9所示裝置，通過CO2傳感器來測定三頸燒瓶中二氧化碳含量增加為證據(jù)來說明硝酸與碳發(fā)生了反應(yīng)，碳被氧化為CO2，但該證據(jù)仍然不具有唯一性，因為三頸燒瓶中空氣中的O2、濃硝酸分解產(chǎn)生的O2會與紅熱的木炭產(chǎn)生CO2，此時需要進(jìn)行對照實(shí)驗：?同樣采用圖9裝置，但三頸燒瓶中不加入濃硝酸只加入紅熱木炭，測量三頸燒瓶中CO2含量的變化，或者在圖9中的實(shí)驗裝置中再增加O2傳感器（如圖10所示），來排除三頸燒瓶中空氣中的氧氣以及濃硝酸分解產(chǎn)生的O2的干擾。

2.4?證據(jù)的同一性

獲得的或提供的證據(jù)，需要和要驗證的推理之間處于相同的情況或條件，若獲得的證據(jù)與推理結(jié)論所木炭反應(yīng)時CO2和O2含量的變化處的情況或條件有差異，會使推理出的結(jié)論超出實(shí)際范圍，則兩者就會有出現(xiàn)偏差的可能。有些證據(jù)是通過與學(xué)生已有認(rèn)知中的證據(jù)推理經(jīng)驗類比所得，但在類比時所獲得的證據(jù)與已有認(rèn)知中的證據(jù)不具有同一性時，就會出現(xiàn)錯誤的、不嚴(yán)密的推論。

案例9?在進(jìn)行乙醇結(jié)構(gòu)的教學(xué)時，為了通過推理獲得乙醇結(jié)構(gòu)，教師首先會讓學(xué)生根據(jù)乙醇的分子式C2H6O寫出兩種可能的結(jié)構(gòu)分別為①HCHHOCHHH、?②HCHHCHHOH，然后，先以金屬鈉的保存為證據(jù)，因為鈉保存在煤油中，而煤油的主要成分為烷烴，說明鈉不能與烷烴反應(yīng)，碳?xì)滏I遇到鈉時不會發(fā)生斷裂，所以若為結(jié)構(gòu)①則乙醇與鈉不會發(fā)生反應(yīng)。再通過乙醇與鈉可以發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗事實(shí)為證據(jù)來否定①的結(jié)構(gòu)，從而確定乙醇的結(jié)構(gòu)為②所示結(jié)構(gòu)，且與鈉反應(yīng)時②的結(jié)構(gòu)中的碳?xì)滏I也不會發(fā)生斷裂的推理也源自鈉與烷烴不能反應(yīng)的證據(jù)，并與水的結(jié)構(gòu)H—O—H進(jìn)行比較，得出的結(jié)論是與鈉反應(yīng)時結(jié)構(gòu)②中的氫氧鍵發(fā)生了斷裂。

在上述案例中烷烴中的碳?xì)滏I與結(jié)構(gòu)①、②中的碳?xì)滏I并不具有同一性，①、②結(jié)構(gòu)中的碳?xì)滏I所在的基團(tuán)與氧原子相連接，氧原子就會影響到碳?xì)滏I的強(qiáng)度，以烷烴中的碳?xì)滏I與鈉不反應(yīng)推理出①、②結(jié)構(gòu)中的碳?xì)滏I與鈉不反應(yīng)的推理就不嚴(yán)謹(jǐn)。比如某些醛或酮中的與醛基（—CHO）或羰基（—CO—）直接相連的碳上的氫（αH）比醇羥基中的氫還要活潑，乙炔也可以與金屬鈉反應(yīng)生成氫氣[9]。

為證明①或②結(jié)構(gòu)中的碳?xì)滏I不能與金屬鈉發(fā)生反應(yīng)，從同一性角度要選擇碳?xì)滏I所處結(jié)構(gòu)環(huán)境相同的物質(zhì)為參照物，即選擇與醚鍵（—O—）相連的烷基上的碳?xì)滏I能否與金屬鈉反應(yīng)為證據(jù)，可以選擇甲乙醚（CH3CH2OCH3），但因甲乙醚常溫常壓下為氣體，故要選擇常溫常壓下為液態(tài)的乙醚（CH3CH2OCH2CH3），乙醚與金屬鈉不反應(yīng)而乙醇可以與鈉發(fā)生反應(yīng)，并激活學(xué)生已有認(rèn)知中鈉與水可以反應(yīng)以及水的結(jié)構(gòu)的知識，以此來排除結(jié)構(gòu)①，來證實(shí)結(jié)構(gòu)②。

案例10?為了說明HClO的酸性弱于碳酸的酸性，教師根據(jù)教材[10]中漂白粉中的有效成分次氯酸鈣與水蒸氣、二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成次氯酸的反應(yīng)：?Ca（ClO）2+CO2+H2OCaCO3+HClO來推理出次氯酸的酸性弱于碳酸的結(jié)論，依據(jù)的證據(jù)是較強(qiáng)酸可制取較弱酸。該證據(jù)是類比于以CH3COOH能分別和NaHCO3、?Na2CO3反應(yīng)生成H2CO3：?2CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+CO2↑+H2O、?CH3COOH+NaHCO3CH3COONa+CO2↑+H2O為證據(jù)，得出CH3COOH的酸性強(qiáng)于H2CO3的推理過程。

上述案例中所提供的證據(jù)與CH3COOH強(qiáng)于H2CO3的證據(jù)并不具有同一性，次氯酸鈣與水、二氧化碳反應(yīng)時除電離平衡外還有沉淀溶解平衡的參與，所以，此時H2CO3能生成HClO就不能作為比較H2CO3和HClO酸性強(qiáng)弱的證據(jù)?？梢圆捎萌缦碌膶?shí)驗證據(jù)來說明H2CO3的酸性強(qiáng)于HClO的酸性。在兩支試管a、?b中加入84消毒液的水溶液，然后分別滴加紫色石蕊，溶液變?yōu)樗{(lán)色，然后在a試管中通入CO2或吹氣，發(fā)現(xiàn)通入CO2的a試管中藍(lán)色馬上褪去，而未通入CO2的b試管中藍(lán)色需一段時間后慢慢褪色（如圖11所示）。通過該實(shí)驗，能說明通入CO2后生成了具有漂白性的HClO，以此來證明H2CO3的酸性強(qiáng)于HClO。

3?結(jié)語

在高中化學(xué)教學(xué)過程中，為了讓學(xué)生經(jīng)歷思考和探究的過程，能夠自主建構(gòu)知識，實(shí)現(xiàn)對知識的理解，教師通過設(shè)計問題，由學(xué)生分析推理，讓學(xué)生尋找證據(jù)來進(jìn)行證實(shí)和證偽;或由教師先提供證據(jù)再由學(xué)生討論交流，師生交流評價，共同推理出結(jié)論，但如果偏離證據(jù)的真實(shí)性、關(guān)聯(lián)性、唯一性和同一性就不符合嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)探究精神。

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