浅谈哲学思想在化学解题中的应用

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  《自然辩证法》中有这样一句话:“每个时代的理论思维,都是一种历史的产物,在不同的时代具有非常不同的形式,并因而具有非常不同的内容。”随着新课程改革的实施,培养学生的创新能力,越来越受到高度重视。在教师的组织引导下,学生通过自主、合作、探究,开发潜能。化学学科究其发展而言,与哲学、数学、物理等学科有着密切的联系,因而蕴含着丰富的学科思想和方法。一个人具备了相应的学科思想,掌握了相应的研究方法,就能逐渐具备创新的能力和终身学习的动力。对于初中生而言,正是形成科学的世界观、人生观和价值观的阶段。因此学科思想中的哲学思想在教学中的再现和渗透,显得尤为重要。
  
  一、世界是物质的,物质是不灭的——守恒思想
  
  从宏觀来看,化学变化的实质是生成新物质,物质是“此消彼长”的;但从微观角度,无论物质的变化有多么复杂,原子种类、原子数量、原子质量均没有发生改变。
  例1:有CaCO3和CaO的混合物,测得其中含钙元素的质量分数为57.2%,取混合物7.0克高温煅烧,冷却后将固体投入足量的水中,固体全部溶解生成Ca(OH)2,则生成Ca(OH)2的质量为( )。
  A.3.7g B.7.4g C.14.8g D.22.2g
  解析:根据反应过程中Ca元素的质量守恒可知:
  原混合物中Ca元素的质量与Ca(OH)2中Ca元素的质量相等求解,Ca(OH)2中Ca元素的质量=7g×57.2%=4.0g,从而求出Ca(OH)2的质量=4.0g÷(40/74)≈7.4g。故本题选B。
  
  二、树立辩证的思想,“一分为二”看问题
  
  事物都具有两面性,随着科学技术的进步,大量事物的第二面逐步突显出来,因此,蕴辩证于潜移默化中,以促使学生形成科学的世界观。
  例2:(2005年,徐州)王佛松院士在《展望21世纪的化学》一书中提出一个极为重要的观点:“任何物质和能量以至于生物,对于人类来说都有两面性。即任何物质都对人类有益同时也对人类有害。”请你任选一种物质说明它的两面性。选取的物质是 ,对人类有益的一面是 ,对人类有害的一面是。
  解析:
  此类事例在初中化学课本中较多,例如:CO,对人类有益的一面:常常用作工业冶炼金属的还原剂;对人类有害的一面:CO有毒。
  
  三、动态平衡思想
  
  动态平衡思想是化学学科思想的重要组成部分,是科学思想的集中体现。它不仅适用于化学平衡,而且广泛应用于一切平衡体系。因此,这一思想的渗透,有助于认清物质之间的变化规律。
  例3:18O是科学实验中常用的一种示踪原子,用仪器可以观测到它在化学变化中的行踪。在某一饱和硫酸铜溶液(不含18O)中,加入ag带标记18O的无水硫酸铜粉末(CuSO4中的氧元素全部为18O),如果保持温度不变,其结果是:()
  A.无水硫酸铜不再溶解,ag带标记18O的无水硫酸铜粉末没有发生改变
   B.溶液中可以找到带标记18O的SO42-,且白色粉末变为蓝色晶体,其质量小于ag
   C.溶液中可以找到带标记18O的SO42-,且白色粉末变为蓝色晶体,其质量大于ag
  D.有部分带标记18O的SO42-进入溶液中,但固体质量保持不变
  解析:
  将带标记18O的无水硫酸铜粉末加入到一定温度下饱和硫酸铜溶液中,要发生如下反应:CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O(蓝色),这就使原饱和硫酸铜溶液中水分减少,也将会有CuSO4·5H2O晶体析出,故白色粉末变为蓝色晶体,其质量大于ag。物质溶解时,在饱和溶液中存在溶解与结晶的动态平衡,故在溶液中可以找到带标记18O的SO42-。故本题选C。
  例4:在奇妙的化学世界里,有许多动态的矛盾现象存在:①在一定条件下,有饱和溶液、不饱和溶液;②溶质溶解时,既有扩散、又有水合;③在溶液中,条件不同时,既能溶解、又能结晶;④在溶液中,既有酸性的、又有碱性的;⑤在反应中,有氧化反应、又有还原反应。上述各事实都是可以相互转化的。面对这些客观事实,我们在使用物质时能做的是:( )
  A.改变物质的组成结构 B.顺其自然,被动接受
  C.控制条件,提高物质的有利因素 D.以实验揭示变化规律性
  解析:
  从题干中的描述中可知,本题选C。
  
  四、物质的性质往往是内因和外因共同作用的结果
  
  例如:①燃烧:内因——可燃物,外因——氧气和温度;②溶解性:内因——溶质、溶剂的性质,外因——温度、压强;③生锈:内因——金属的内部结构,外因——水、氧气、酸、介质等。
  例5:(2006年,汕头市)《三国演义》中“赤壁之战”,曹操率百万水师乘船横渡长江,声势浩大,却被周瑜的火攻和孔明“借”来的东风弄得大败而逃。用燃烧的三要素回答以下问题:
  ⑴周瑜使用了“火箭”射进曹军的连环木船,“火箭”能使木船着火的原因是________________________;
  ⑵起火后曹军部分船只逃脱,这些船没有被烧的原因是______________;
  ⑶孔明“借”来的“东风”不仅使火势吹向曹营,还为燃烧提供了______________。
  解析:
  ⑴木船是内因,由于有空气(氧气)的存在,燃着的“火箭”是外因,故“火箭”能使木船着火的原因是:提供热量,使木船达到着火点;
  ⑵虽然有空气和“火箭”等外因的存在,但缺少内因——木船,所以船没有被烧的原因是:移走了可燃物;
  ⑶有内因——可燃物,又由于外因温度已有,所以:孔明“借”来的“东风”不仅使火势吹向曹营,还为燃烧提供了充足的氧气。
  
  五、量变引起质变
  
  量变和质变是两个相互依存的过程。通过量的积累产生质的变化,量变是质变的前提,而质变又是量变的最终结构。这一思想在一些化学反应中也得到很好的体现。如过量问题(量对反应产物的影响),物质性质与物质浓度的关系等。如浓硫酸具有强的氧化性,而稀硫酸则不具有氧化性;浓盐酸有较强的还原性,稀盐酸则弱得多(通常不体现);等等。
  例6:试用化学原理解释“百炼成钢”这个成语。
  解析:
  反复锤炼使生铁中的C不断与空气中的氧气接触,使C转变为CO2,使生铁中的含C量不断降低,量变引起质变,最终生铁变成了钢。
  
  六、一般与特殊思想
  
  化学的研究,通常总是通过对某些特殊的事物或事物的某些特殊方面的研究,得出一般性(或普遍性)的规律,并加以推广;同时事物在具有普遍性(一般性)的同时,由于不同事物存在某些独特的一面,因此具有特殊性一面。换句话说,任何事物与同类事物之间有普遍性(共性)一面,同时又有自己独特的一面。
  例7:归纳推理是人们认识客观世界常用的方法之一,它是从特殊到一般的推理过程。化学知识的形成和规律的发现常常运用这种方法。例如:
  
  试模仿上述事例,在下表中用列举具体实例的方法,归纳出科学结论。
  
  解析:
  事实:
  Cu+HCl→不反应 Hg+HCl→不反应 Pt+H2SO4→不反应
  Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑ Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
  一般规律:某些活泼金属与稀盐酸或稀硫酸反应有氢气生成。
  诚然,化学中还蕴涵着很多哲学思想。每一种思想都对应着一种方法,只有在教与学的过程中渗透这些思想和方法,对学生进行潜移默化的教育,就能收到意想不到的效果。当学生具备了这些思想和方法,才真正能学会学习;才会用这些方法指导自己的学习,进行科学研究。■
  
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