建构守恒、平衡、绿色化学思想 提升科学素养

　　学科思想是一个学科的核心和灵魂，本文简单介绍了三种常见的化学学科基本思想方法在化学教学中的探索应用——守恒、动态平衡、绿色化学思想。

　　化学学科思想是人们在认识、学习和应用化学解决问题的过程中形成的思维方式和思想意识，是对化学的本质、特征和学科价值的认识，也是工业技术的一大挑战。本文拟浅析以下三种常见的学科思想在化学教学中的应用。

　　一、守恒的思想方法：

　　守恒思想是任何变化或相互作用过程中永恒的主题，它为我们利用“质量守恒、能量守恒”等诸多关系解决化学学习中一系列问题带来了便利，学生若能在学习过程中掌握并合理的应用守恒关系，则能避繁就简，事半功倍[1]。

　　中学化学的化学基本定律之一是质量守恒定律，即化学反应只是原子的重新排列组合， 而元素的种类和原子的数目均未改变。按照这一定律的基本思想，我们推出了一系列的守恒关系：

　　1.能量守恒。能量本身既不能创生，也不能消失，只是从一种形式转化为另一种形式，这一守恒在热化学方程式中应用最为广泛，根据此守恒还可以利用盖斯定律对无法直接测定的能量进行计算。

　　2.电子守恒。在氧化还原反应过程中，有的微粒失(偏离)电子，有的微粒得(偏向)电子，从而有了电子的转移。利用这一守恒，可以解决诸如确定分子式或计算转移电子数等问题。

　　3.电荷守恒。在溶液中，各离子浓度可能不同，每个离子所带电荷也可能不同，但是同一溶液中，所有阳离子所带正电荷总量等于所有阴离子所带负电荷总量，根据这一守恒可以解决诸如离子浓度的计算或离子浓度大小比较等问题。

　　4.物料守恒。“任一化学反应前后原子种类和数量分别保持不变”，物料守恒通常应用于溶液中，溶液中某一组分的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。物料守恒与电荷守恒相结合可以得出质子守恒，在解决溶液中的各类离子浓度问题时，这三大守恒相结合，可以起到事半功倍，化繁为简的效果。

　　二、动态平衡的思想方法

　　动态平衡的一般原理是：在某一体系中当两种相对立的变化同时以相同的速率进行时，该混和体系中各成份的浓度、百分含量保持不变时，此体系就达到平衡状态。比如：化学平衡中，当V正=V逆≠0时，即达到平衡状态;电离平衡中，当V电离=V结合≠0时，即达到平衡状态等。

　　在温度一定时，各种平衡的常数保持不变，如果改变影响平衡体系的一个条件，如浓度、温度、压强等，使V正≠V逆，则平衡必定向减弱这种改变的方向移动，这个原理称为勒沙特列原理，该原理适用于化学中的一切平衡，如化学平衡、电离平衡、水解平衡等，比如升高温度，上述四种平衡均会向吸热方向移动。事实上，勒沙特列原理是哲学中对立统一思想在动态平衡体系中的真实反映，是自然辩证法在自然科学领域的具体化，可广泛应用于宇宙间的一切平衡体系。不管是化学、物理学、生物学还是社会学，无一不遵从“泛化的勒沙特列原理”——承受外加限制条件的系统具有反抗外加限制条件改变的能力。

　　三、绿色化学的思想方法

　　“绿色化学”最早由美国化学会(ACS)提出，其核心是可简单概括为：①杜绝污染源 ②原子经济性。

　　如何面对绿色化学新概念、新思想、新要求，把绿色化学教育贯穿于中学化学教学的全过程之中，是一个新的研究课题。现结合自己的教学体会，就此问题进行粗浅的探讨：

　　1.注重思想引导，树立绿色化学的思想。在实施环境教育过程中，一方面要向学生阐明绿色化学的观点、要求，使他们树立起预防污染、保证人类生存质量的责任感;另一方面，结合绿色化学要求，教给学生防治污染的重要方法——减量、减废、回收、再生和拒用等。

　　2.绿色化学对化工生产、化学实验提出的新要求，将对学生进行创造性教育起到积极的作用。首先，“减量、减废”的实验要求，可促使学生对传统化学实验进行改革，培养学生的创造能力;其次，“省资源、零污染”的化工生产要求，可鼓励学生对化学课本中的化工生产工艺流程进行质疑，培养学生的创造性思维。例： (1)开发绿色实验。如实验室用H2O2分解制O2代替KClO3分解法，实现了原料和反应过程的绿色化。

　　(2)防止实验过程中尾气、废物等环境的污染，实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收，对实验产物尽可能再利用等。

　　(3)对于危险或反映条件苛刻，污染严重或仪器、试剂价格昂贵的实验，可采用计算机模拟化学实验或观看实验录像等办法[3]。

　　在教学过程中，教师应让学生深刻地认识化学与环境的关系，了解环境污染的原因，可能造成什么样的恶果，以及如何保护环境、改善环境的道理，树立绿色化学思想。

　　作者：张珊珊 来源：课程教育研究·中 2015年5期