作 者

保志明，全國(guó)模范教師、南師附中化學(xué)特級(jí)教師。

保志明老師在上課

我是一名高中化學(xué)教師。若是大談化學(xué)如何重要，為何被稱(chēng)為21世紀(jì)的“中心科學(xué)”，難免有“王婆賣(mài)瓜”之嫌；若是大談化學(xué)如何有趣，如何在各項(xiàng)前沿領(lǐng)域中展示獨(dú)特魅力，又深感力不從心——畢竟我不是化學(xué)家，我只會(huì)教高中生學(xué)化學(xué)。我想說(shuō)的是：你可以嘗試這樣學(xué)化學(xué)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以這樣做

如果你學(xué)過(guò)初中化學(xué)，想必知道碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)，可能也做過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。不過(guò)，高中化學(xué)中我們還會(huì)讓你再做這個(gè)實(shí)驗(yàn)：向碳酸鈉溶液中加鹽酸，但我不告訴你“怎么加”、“加多少”。沒(méi)錯(cuò)，我們期待的就是課堂上的“混亂”：有人 “倒”、有人 “滴”，有人加得多，有人加得少。那么，只要加了鹽酸就會(huì)看到氣泡，知道有反應(yīng)在發(fā)生?？墒牵?strong>不同的加法，細(xì)微的現(xiàn)象不同，“滴”時(shí)先看不到什么氣泡，后來(lái)才有大量的氣泡；而“倒”時(shí)一下子就看到大量氣泡。那么，同學(xué)們?cè)诮涣鲗?shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)就會(huì)有不一樣。這下有趣就來(lái)了！

為什么我們的現(xiàn)象和人家不一樣？自然而然地要一“探”究竟了。如果先在碳酸鈉溶液中滴加酚酞，就更有趣了：慢慢“滴”鹽酸的時(shí)候，雖然看不出明顯氣泡，酚酞的顏色卻逐漸變淺，說(shuō)明碳酸鈉在逐漸減少。按邏輯，隨著鹽酸的繼續(xù)滴入，酚酞顏色會(huì)越來(lái)越淺，碳酸鈉理應(yīng)越來(lái)越少，反應(yīng)理應(yīng)越來(lái)越慢，直到完全消失——這是正常的推理?？墒牵墒?，見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻來(lái)了！繼續(xù)滴加鹽酸，在溶液已顯淺粉色的時(shí)候，突然產(chǎn)生大量氣泡！而且反應(yīng)似乎還很迅速呢！這種矛盾要作何解釋?zhuān)肯Я说奶妓徕c沒(méi)有變成二氧化碳?xì)怏w的話變成什么了呢？這里面有什么秘密被我們發(fā)現(xiàn)了？這些問(wèn)題是在“混亂”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自然而然地產(chǎn)生的，探究就這樣發(fā)生了。

上述環(huán)節(jié)會(huì)使你認(rèn)識(shí)到碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)是分兩步進(jìn)行的，在少量地、緩緩地滴加鹽酸時(shí)，碳酸鈉是被反應(yīng)掉了，但是并沒(méi)有“逃逸”出溶液，而是變身為其它形式“隱藏”于溶液中了。變身為什么形式呢？只能是碳酸氫鈉。當(dāng)鹽酸加到足夠多時(shí)，碳酸氫鈉也“隱藏”不住了，這才變成二氧化碳“逃逸”出溶液。

你看，碳酸鈉、碳酸氫鈉這些分子你看不見(jiàn)摸不著吧，可是，通過(guò)肉眼對(duì)氣泡的觀察，居然發(fā)現(xiàn)了微觀世界的秘密！化學(xué)教科書(shū)上那些對(duì)微觀本質(zhì)的描述正是通過(guò)對(duì)宏觀現(xiàn)象的觀察和思考得來(lái)。在這里，你需要邏輯與想象的融合，你需要宏觀與微觀的聯(lián)系，這不就是化學(xué)本然的有趣嗎？

化學(xué)知識(shí)可以這樣生長(zhǎng)出來(lái)

學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷讓新信息與頭腦中的已有信息建立聯(lián)系的過(guò)程。因此不斷回頭看看學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，想想它與新學(xué)習(xí)的知識(shí)有沒(méi)有什么聯(lián)系，是一個(gè)能讓知識(shí)自己生長(zhǎng)的學(xué)習(xí)方式，化學(xué)學(xué)習(xí)也不例外。

例如，初中時(shí)你學(xué)過(guò)HCl+NaOH=NaCl+H₂O，你知道這是個(gè)酸堿中和反應(yīng)，你還學(xué)過(guò)Na₂CO₃+2HCl=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，你知道這是個(gè)鹽與酸的反應(yīng)，可以制得CO₂氣體?？傻鹊礁咧袑W(xué)習(xí)離子反應(yīng)時(shí)，你再回望下這兩個(gè)反應(yīng)，會(huì)發(fā)覺(jué)前者是H⁺傳遞的反應(yīng)，它從HCl中傳出來(lái)，讓OH^-接住，生成了H₂O；而后者呢？竟然也是個(gè)H⁺傳遞的反應(yīng)，它從HCl中傳出來(lái)，讓CO₃^2-接住，生成了CO₂氣體！原來(lái)它們本質(zhì)上是一致的啊！你還可以再想下去，既然H⁺能從這個(gè)微粒傳給那個(gè)微粒，那能不能反過(guò)來(lái)傳呢？究竟由誰(shuí)傳給誰(shuí)是由什么決定的呢？

經(jīng)常性地回望與整合，你會(huì)發(fā)現(xiàn)世界紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象背后，也許有著簡(jiǎn)約的規(guī)律，它們?cè)谥渲笞匀坏倪\(yùn)轉(zhuǎn)。而你在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中養(yǎng)成的思維習(xí)慣，或許有助于你將來(lái)成為能指點(diǎn)迷津、揭示規(guī)律的人。

通過(guò)化學(xué)視角增長(zhǎng)人生智慧

如果你是位喜愛(ài)運(yùn)動(dòng)的少年，可能會(huì)不慎經(jīng)歷過(guò)骨折，不過(guò)，它一般不會(huì)讓我們太擔(dān)心，因?yàn)楹煤灭B(yǎng)傷就能康復(fù)。但是，牙齒也屬于骨骼系統(tǒng)的一部分，為什么牙齒磕碎了，就再也長(zhǎng)不出來(lái)了呢？這是個(gè)醫(yī)學(xué)問(wèn)題嗎？其實(shí)是個(gè)化學(xué)問(wèn)題，而且是高中化學(xué)就能回答的問(wèn)題：動(dòng)態(tài)平衡與靜態(tài)平衡的差別。

牙齒是我們身體中最堅(jiān)硬的骨骼。長(zhǎng)期的生物進(jìn)化讓它表面形成了一層堅(jiān)硬如鐵的牙釉質(zhì)。打造出這么一副武器，多不容易啊。因此，包括人類(lèi)在內(nèi)，絕大多數(shù)有牙齒的生命體都采取了同一種策略，那就是等到一定年齡之后，牙齒就不再生長(zhǎng)，進(jìn)入平衡狀態(tài)。特別是牙釉質(zhì)，終生都不會(huì)跟外界發(fā)生反應(yīng)，從而形成了嚴(yán)格的靜態(tài)平衡。

所以，牙齒雖然堅(jiān)硬，卻需要我們妥善的保護(hù)，一旦損壞，就只能求助牙科醫(yī)生了。但人類(lèi)身體的其他骨骼，在生長(zhǎng)策略上正好相反。即使在我們成年之后，骨骼的形態(tài)已經(jīng)確定，但是化學(xué)反應(yīng)依然在進(jìn)行，而且還很高效。每天，都有一些鈣質(zhì)溶解到體液中，又有一些新的鈣質(zhì)填補(bǔ)到骨骼中，也是因?yàn)檫@樣，骨骼才有了自愈的特性。

通過(guò)測(cè)算，每一年，骨骼表面都有3%的物質(zhì)會(huì)與外界發(fā)生交換，而在某些部位，這個(gè)數(shù)字甚至可以達(dá)到25%。這么算的話，平均每10年，人類(lèi)的骨骼就會(huì)徹底換一遍。從化學(xué)角度來(lái)看，脫胎換骨好像也沒(méi)那么難。

物質(zhì)世界中的動(dòng)態(tài)平衡，不只是對(duì)某些行為產(chǎn)生影響，更是建立起了一種獨(dú)特的世界觀。

初中物理課上說(shuō)：運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的。既然靜止是相對(duì)的，我們就可以推導(dǎo)出，靜止的狀態(tài)是不穩(wěn)定的，它很容易就轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。化學(xué)反應(yīng)平衡就是如此，它是非常脆弱的靜止?fàn)顟B(tài)。因?yàn)閮?nèi)部的化學(xué)反應(yīng)一直在進(jìn)行，外界的溫度、壓力但凡有一點(diǎn)變化，就能打破這個(gè)平衡。然而，化學(xué)反應(yīng)不管怎么打破舊的平衡，新的平衡總能馬上建立，即便它依舊是不穩(wěn)定的狀態(tài)。

這就是靜止與運(yùn)動(dòng)的相互轉(zhuǎn)化。學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡，會(huì)讓我們對(duì)物理力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)與靜止有更深認(rèn)識(shí)。而將來(lái)在辯證哲學(xué)中再看到這個(gè)觀點(diǎn)：矛盾雙方相互包含，相互滲透，一定條件下，還可以互相轉(zhuǎn)化，那更是心領(lǐng)神會(huì)。

化學(xué)知識(shí)也具有了哲學(xué)層面的意義，那就不僅僅是物質(zhì)世界中的化學(xué)知識(shí)了，它還幫助我們?cè)鲩L(zhǎng)人生智慧。其實(shí)，人類(lèi)的哲學(xué)瑰寶并不是憑空產(chǎn)生的，而是依賴(lài)于物質(zhì)世界的。反過(guò)來(lái)說(shuō)，從各種物質(zhì)現(xiàn)象中，我們不難發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的思想，作為自然學(xué)科基礎(chǔ)的化學(xué)也不例外。

最后，我想說(shuō)，如果你嘗試這樣學(xué)化學(xué)，這樣理解化學(xué)，難道不是打心眼里認(rèn)可它的有趣和重要嗎？

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