馬克思主義辯證思維方法下的化學(xué)知識分析

李文智 肖俊杰 駱藝

摘要：辯證思維是認識世界的重要方法。利用辯證思維方法辨析化學(xué)知識，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維，還可以更好地理解化學(xué)知識中的辯證思維。通過對氧化還原反應(yīng)、酸雨的全面認識、鹽類水解教學(xué)思維可視化、苯分子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史等知識的分析、整合，分別將其與歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體、邏輯與歷史相統(tǒng)一的辯證思維方法相結(jié)合，以實現(xiàn)思維辯證法與學(xué)科知識的融合貫通。

關(guān)鍵詞：辯證思維方法 化學(xué)知識 知識整合 思維可視化

中圖分類號：A811 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1009-5349（2020）03-0009-02

馬克思辯證思維方法是認識世界的重要方法，學(xué)習其內(nèi)涵可以培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維。辯證思維方法主要有歸納與演繹、分析與綜合、抽象與具體、邏輯與歷史統(tǒng)一等?；瘜W(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科。合理恰當?shù)剡\用辯證思維方法分析化學(xué)知識，可以使學(xué)生在理解知識的基礎(chǔ)上，更“平易”化理解馬克思主義辯證思維方法。

一、歸納與演繹下的氧化還原反應(yīng)

歸納與演繹是人類思維從個別到一般，再由一般到個別的最常見的推理形式。歸納是從個別事實中總結(jié)概括得出一般性結(jié)論，而演繹是由一般原理推出個別結(jié)論的形式。

氧化還原反應(yīng)不僅是中學(xué)化學(xué)學(xué)習過程中的重難點，也是高考的必考點與易錯點。利用歸納與演繹思維分析氧化還原知識，利于學(xué)生辯證思維的形成。首先歸納氧化還原反應(yīng)知識點：利用得失氧法分析具體反應(yīng)CuO+C和Cu+CO2，得到氧化還原反應(yīng)同時存在，再利用例子：H2O+C高溫條件生成H2+CO，CuO+H2高溫條件下得到Cu+H2O，歸納得出反應(yīng)都出現(xiàn)化合價升降，進一步總結(jié)得出在化學(xué)反應(yīng)中：有化合價升降的就是氧化還原反應(yīng)。從微觀角度分析Na+Cl2和NaCl，得出化合價的升降是由于電子的得失，進一步歸納得出化學(xué)反應(yīng)中有電子得失的反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)。繼續(xù)從微觀角度分析H2+Cl2光照條件下得到HCl，HCl中H和Cl共用一對電子，從而都形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，電子對偏向Cl，因此H帶正電荷，Cl帶負電荷。經(jīng)過一系列的歸納總結(jié)，最終得出氧化還原反應(yīng)的一般定義：有電子轉(zhuǎn)移（得失或偏移）的反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)。在以后的學(xué)習中學(xué)生就可以利用定義具體判斷一個反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)，從而實現(xiàn)氧化還原反應(yīng)的一般概念向具體化學(xué)方程式的轉(zhuǎn)化。

二、分析與綜合下的酸雨的全面認識

分析是將認識對象分為各個部分、方面、要素，然后分別研究，而綜合是將研究后的結(jié)論進行整合，這里的整合并不是簡單的混合，而是像拼圖一樣有機的結(jié)合。

酸雨是PH<5.6的雨水、凍雨、雪、雹、露等大氣降水的統(tǒng)稱，是全球性環(huán)境問題，單學(xué)科不能全面認識酸雨。關(guān)于酸雨可以從化學(xué)、物理、生物、政治、經(jīng)濟、工程等學(xué)科方面著手，根據(jù)相關(guān)分析可以得到和酸雨最相關(guān)的學(xué)科主要有化學(xué)、物理和生物。

在化學(xué)學(xué)科中將酸雨看作一系列化學(xué)反應(yīng)造成的結(jié)果：含硫物質(zhì)的燃燒，即S+O2 點燃 SO2，二氧化硫和水反應(yīng)形成亞硫酸，即SO2+H2O→H2SO3，亞硫酸又被氧化生成硫酸，即H2SO3+O2→H2SO4;或者S+O2 點燃 SO2，SO2+O2→SO3，SO3+ H2O→H2SO4;含氮物質(zhì)的燃燒形成NO、NO2等NOX，即N+O2 ? 點燃 NO，NO+O2→NO2，二氧化氮和空氣中的水蒸氣反應(yīng)形成硝酸，即NO2+H2O→HNO3+NO，然后隨大氣中水蒸氣的堆積、降落，而降落的雨水等的PH<5.6的現(xiàn)象便稱為酸雨。

在物理中主要將酸雨視為能量轉(zhuǎn)化造成的結(jié)果，比如火電廠廢氣、汽車尾氣的排放等。在火電廠中，主要通過將煤等化石燃料燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能，從而產(chǎn)生電能。在燃料燃燒的過程中將產(chǎn)生的SO2和NOX等有害氣體一起直接排放在空氣中，造成污染;汽車尾氣也是一樣，石油等燃料的燃燒為汽車提供動力之后，燃料中的含S、N物質(zhì)在高溫中氧化生成SO2、NOX，將其直接排出造成空氣污染。

在生物中對于酸雨問題的研究主要集中在酸雨對生態(tài)系統(tǒng)帶來的影響上。一是酸雨對江河湖海中生物系統(tǒng)的影響：由于酸雨P(guān)H<5.6，當酸雨進入江河湖海之后，整個水體的酸性增強導(dǎo)致水中生物的生活環(huán)境變化，一些適應(yīng)能力較弱的生物則會滅絕，從而導(dǎo)致水中生態(tài)系統(tǒng)的失衡，更嚴重者將破壞水中生態(tài)系統(tǒng)，比如說水生植物壞死，魚蝦等水生動物滅絕等。當酸雨進入土壤時，土壤的酸化會導(dǎo)致植被的生存環(huán)境發(fā)生變化，依賴于土壤的各種生物則會出現(xiàn)因為適應(yīng)新環(huán)境而導(dǎo)致數(shù)量的變化，從而引發(fā)一系列生態(tài)連鎖反應(yīng)。二是酸雨降落過程中對森林樹木的影響：酸雨在下降的過程會接觸整個樹木，酸雨的酸性會腐蝕樹木的葉子從而導(dǎo)致其脫落，以致樹木無法進行光合作用，最終導(dǎo)致樹木的死亡。

在對酸雨全面認識的過程中，只有從各個學(xué)科視野分析問題，然后有機整合，才能最終實現(xiàn)對酸雨問題的全面的、科學(xué)的認識。

三、抽象與具體下的鹽類水解教學(xué)思維可視化

抽象與具體是辯證思維的高級形式，是由具體到抽象，再由抽象到具體這兩個過程組成。鹽類水解不僅需要使學(xué)生在宏觀上認識其特性，也需要學(xué)生從微觀的角度認識其實質(zhì)。

鹽類水解教學(xué)思維可視化主要分為宏觀和微觀兩個部分。從宏觀認識溶液的酸堿性：指導(dǎo)學(xué)生利用PH試紙測溶液的酸堿性，將PH試紙顯示的顏色與標準比色卡對比，得出碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液顯堿性，氯化鈉溶液顯中性，氯化銨溶液顯酸性。在這個過程中，學(xué)生利用PH試紙實現(xiàn)了對鹽溶液酸、堿性的宏觀認識。然后組織學(xué)生分析這幾種溶液PH值不同的原因，學(xué)生大概能得出這樣的結(jié)論：在某鹽溶液中，如果陽離子或陰離子所對應(yīng)的堿或酸是強堿或強酸，那么溶液便顯示對應(yīng)的酸堿性，若都是強酸、強堿則顯中性，顯然學(xué)生并沒有認識到鹽類水解的本質(zhì)。從微觀角度認識鹽類水解是抽象的，利用IrYdium Chemistry Lab顯示鹽溶液中存在微粒的種類、數(shù)量的特性，分別顯示Na2CO3，NaHCO3，NaCl，NH4Cl溶液中微粒的種類與數(shù)量。Na2CO3溶液中存在的微粒種類有：H+，OH-，Na+，CO32-，HCO3-，H2CO3，且H2CO3，HCO3-的量非常少。分析微粒的來源，H+，OH-來源于H2O的電離，即H2O?H++OH-;Na+，CO32-來源于Na2CO3的電離，即Na2CO3?Na++CO32-;那么H2CO3，HCO3-是如何來的呢？進一步具體分析可以得到，CO32-+H2O?HCO3-+OH-，HCO3-+H2O ?H2CO3+OH-，由此可以得出Na2CO3溶液顯示堿性的原因是，溶液中的CO32-結(jié)合水電離出的H+形成HCO3-，形成的HCO3-進一步結(jié)合水電離出的H+，形成H2CO3，破壞了H2O的電離平衡，使溶液中OH-增多，使得溶液顯堿性。同理可分析出其他溶液中的微粒來源。根據(jù)IrYdium Chemistry Lab呈現(xiàn)出鹽溶液中的微粒，從微粒種類的角度分析微粒的來源，使學(xué)生對鹽類水解的認識從抽象轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w分析。最終使學(xué)生認識到鹽類水解的實質(zhì)，即鹽電離出的弱酸根離子結(jié)合水電離出H+或OH-，形成對應(yīng)的弱酸根離子或弱酸、弱堿的過程。

四、邏輯與歷史統(tǒng)一下的苯分子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史

辯證思維中邏輯與歷史是辯證統(tǒng)一的。在發(fā)展過程中邏輯以歷史為基礎(chǔ)，剔除歷史在發(fā)展過程中的偶然、次要的因素，抓住其本質(zhì)、內(nèi)在因素，使歷史在思維中再現(xiàn)，以實現(xiàn)事物的發(fā)展。

苯是英國科學(xué)家法拉第首次在照明氣的廢液中提取得到。之后，德國科學(xué)家米希爾里希同樣制出了與法拉第一樣的液體，并稱之為“苯”。后來德國化學(xué)家霍夫曼從煤焦油中提取得到了相同的物質(zhì)。根據(jù)元素分析的結(jié)果和分子量的測量，確定苯的化學(xué)式為C6H6。但是苯分子中原子的排列的確定經(jīng)過了很長的時間。

隨著化學(xué)的發(fā)展，弗蘭克朗提出的價鍵概念，凱庫勒、古柏爾分別獨立提出的碳鏈學(xué)說，為苯結(jié)構(gòu)的確定奠定基礎(chǔ)。依據(jù)苯化學(xué)式中碳氫的比例，科學(xué)家首先想到的是苯分子中有碳碳雙鍵或三鍵，但在實驗的過程中苯并不能使溴水或酸性高錳酸鉀褪色，因此否定了這種猜想。后來凱庫勒在歷史研究的基礎(chǔ)上提出了歷史上著名的“凱庫勒苯環(huán)”。依據(jù)凱庫勒式，苯的鄰位二元取代物有兩種，而實驗證明只有一種，為此凱庫勒并不能給出正確的解釋，亦不能對苯分子中的雙鍵和烯烴分子中的雙鍵的區(qū)別給出正確解釋。受制于自然科學(xué)的發(fā)展，對于苯分子中鍵的相關(guān)知識的認識始終都是比較模糊的。直到20世紀30年代物理學(xué)的發(fā)展壯大，通過紅外和x衍射等技術(shù)的表征，證明苯分子中六個碳原子處在同一平面且碳碳之間鍵長相等，比一般碳碳單鍵長，又比一般碳碳雙鍵短，形成sp2的雜化。在苯分子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的過程中，苯分子結(jié)構(gòu)是客觀存在的，在發(fā)展的過程中以歷史為基礎(chǔ)，剔除苯分子結(jié)構(gòu)中的不當因素，遵循歷史邏輯，使苯分子的結(jié)構(gòu)再現(xiàn)。

五、結(jié)語

學(xué)習辯證思維方法可以增強學(xué)生的辯證思維能力。利用辯證思維分析化學(xué)學(xué)科知識，可以使學(xué)生在化學(xué)知識的學(xué)習過程中具體理解馬克思主義辯證思維，更有助于學(xué)生科學(xué)地判斷、分析問題。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]馬克思主義基本原理編寫組.馬克思主義基本原理概論[M].北京：高等教育出版社，2018.

[3]宋心琦.化學(xué)必修1[M].北京：人民教育出版社，2007.

[4]楊頻.人對苯分子結(jié)構(gòu)的認識[J].化學(xué)通報，1975（2）：41-49+40.

[5]李繼忠.人對苯分子結(jié)構(gòu)的認識及研究[J].延安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1994（2）：73-78.

[6]江玉安.苯的發(fā)現(xiàn)和苯分子結(jié)構(gòu)學(xué)說簡介[J].化學(xué)教學(xué)，2009（9）：59-61.

責任編輯：劉健