高中化學解題中思維性障礙歸類探析

吳阿根

化學在高中課程教學中屬于基礎性學科，思維性特征貫穿于化學學習的始終。在新課程理念下，化學學習既要注重知識與技能的掌握，更要深刻理解科學的思維方法。實踐表明，高中學生在化學解題中存在一定的思維性障礙。所謂化學解題的思維性障礙是指學生在解決化學問題的過程中存在“思維起點迷茫、形象模糊、方向偏離、邏輯混亂”等現象，從而影響解題效率的提升。筆者從事高中化學教學多年，一直比較關注解題方法與技巧、解題能力提升的探究，在本文中借助于化學實例的分析與診斷，探尋形成化學解題思維性障礙的緣由，希望能夠給廣大一線高中化學教師實現有效教學提供有一定價值的幫助。

一、機械類比大相徑庭

自然界中某些客觀事物之間總是存在一定的相似性和差異性，類比法是處理實際問題的有效方法之一。事物之間的相似性是類比的客觀基礎，事物之間的差異性限制著類比的效果與程度，由于某些事物表面上相似而實質存在較大區別，若在化學解題中只是根據膚淺的外表相似，無視事物之間的本質屬性進行機械類比，顯然會得出與正確結論大相徑庭的荒謬結果。

例1如圖1是科學家發現的一種氣態的團簇分子，結構圖中黑色（實心圓）表示鈦原子，白色（空心圓）表示碳原子，則該物質的化學式是（）。

A.TiCB.Ti4C7

C.Ti13C14D.Ti14C13

誤解學生咋一看題中給出的結構示意圖，容易聯系到頭腦中比較熟悉的NaCl晶體結構，將本題中物質當成離子晶體兩者進行類比，則Ti的個數為：（8×18+6×12）=4，C的個數為：（1+12×14）=4則兩者之比為1∶1，則結論A正確！

辨析本題出現錯誤的緣故是將分子團簇結構（分子晶體）與離子晶體進行機械類比而造成的，學生在思考問題中的思維障礙是由于忽視題中氣態“團簇”分子的暗示，若能仔細閱讀題設信息，打破思維定勢的影響，準確辨析題設中的誘導因素，認識到氣態物質為分子晶體，分子式為真實組成的式子，從圖1中可以得到該物質中含有14個（黑色）鈦原子和13個（白色）碳原子即分子式為Ti13C14，則D選項正確！

二、思維模糊誤入陷阱

“感知、理解、鞏固與應用”是思維的基本過程，思維的批判性和敏捷性是解決高中化學難題的重要因素，命題者通常是在題目中有意設置一些“陷阱”故意刁難學生，讓學生難以辨別是非曲直，不少學生在解決這類化學問題的時候，由于思維模糊不清，仍然按照常規的思維方式和解題手段進行處理，很容易“誤入圈套”，造成錯解。

例2在淺綠色Fe（NO3）2溶液中加入鹽酸后顏色發生變化情況及其原因是

。

（已知溶液中存在水解平衡：Fe2++2H2OFe（OH）2+2H+）

誤解本題常見的錯誤解法有兩種：

（1）在溶液中加入鹽酸后，溶液中H+的濃度增加，水解平衡

Fe2++2H2OFe（OH）2+2H+向左移動，Fe2+的濃度增加，從而導致溶液的顏色加深即由淺綠色變成綠色。

（2）雖然水解平衡向左移動Fe2+的數量增加，但是溶液的體積也在增大，而且溶液的體積增加量大于Fe2+數量的增加，則Fe2+的濃度反而減少即溶液顏色變淺。

辨析命題者在本題中設置的“水解平衡”是導致學生產生思維性障礙的關鍵點，這樣一個“負遷移”容易誘導批判性思維能力較差的學生“誤入圈套”。正確的處理方法是抓住問題的主要矛盾，忽略次要矛盾，采用批判、否定、逆向的思想方法進行探究，進而提出自己的想法。本題中應該抓住“溶液中硝酸根離子與氫離子共存時，Fe2+被氧化成Fe3+即顏色由淺綠色變成棕黃色。

三、思維轉換障礙重重

思維轉換是高效處理化學難題的重要手段，在高中化學的解題中，若正向思維方法受到阻礙時，可以轉換逆向思維方法進行處理，體現學生思維轉換機智的特征。若學生的思維缺乏這樣的靈活轉換機智，遇到變換條件與結論的逆向思維問題，出現思維障礙重重，往往會形成處理問題的思路與方法“單一、僵化”等現象。例3將1g鎂和鋁的混合物置于體積500 mL濃度為2 mol/L的鹽酸溶液中完全溶解，再在此溶液中再加入一定量的4 mol/L的NaOH溶液，欲得到沉淀最多則加入的NaOH的體積為。

誤解多數學生在處理這道題目的時候，按照常規的思維方式都會假設鎂和鋁的物質的量和NaOH的體積，企圖聯立方程組從數學的角度進行處理，但是事與愿違幾乎是無法進行求解！

辨析造成解題思維中斷的障礙是學生缺乏思維轉換的意識與能力，本題若從結論的角度出發，采取逆向思維的方法比較容易得出正確的結論。若生成的沉淀最多，則加入的NaOH恰好能夠中和過量HCl、與MgCl2和AlCl3完全反應，根據溶液中電荷守恒可得到：

n（Na+）=n（Cl-）→n（NaOH）=n（HCl）

則V×4=500×2

即V=250 mL

四、以“質”代“量”貪于經驗

在高中化學解題教學中，題目似曾相識的情況較多，學生習慣于從物質之間的相互關系角度尋找解題的突破口，多數用“求同”的思想方法進行類推求解。但在實踐中不同的題目之間存在一定變異和創新，可能存在由“量變”引起了“質變”，在解題中若仍然以“質”進行類推，造成解題錯誤應該是在“意料之中”。

例4已知F2是氧化性最強的非金屬單質，物質的量相等的F2與NaOH在加熱的條件下完全反應，生成NaF、H2O和一種新氣體，則該新氣體是（）。

A. H2B. HF

C. OF2D. O2

誤解根據所學的知識，題目中涉及的物質的化學性質：

2F2+2H2O4HF+O2

HF+NaOHNaF+H2O

符合題目中給出的信息“生成NaF、H2O和一種新氣體”，則認為選項D正確！

辨析本題出現錯誤的關鍵點是過分相信經驗，形成以質代量的錯誤類推，固執迷戀于平時學習的經驗（即F2在水溶液中的反應實質），忽視題設中提供關鍵信息“加熱條件、物質的量相等、完全反應”，仔細分析發現：

2F2+4NaOH4NaF+O2+2H2O

反應中F2與NaOH物質的量也不相等與題意不符；實際上，本題反應并不是在水溶液中進行，根據反應物質的量之間關系以及氧化還原反應中電子得失守恒等知識可得化學方程式應該為：

2F2+2NaOH2NaF+OF2+H2O

即新氣體為OF2，這樣“質”和“量”均符合題意，則選項C正確！

總而言之，作為一線的高中化學教師在平時的教育教學中，應該不斷探究產生思維性障礙的原因，科學引導學生掌握多種解題的思想方法和手段，加強化學知識體系的構建，關注新舊知識和規律之間的聯系，進一步提升攻克化學解題思維性障礙的實際能力，進而推動課堂教學效益的最大化。

（收稿日期：2016-10-13）