跨学科知识的整合在化学教学中的应用

吉林省永吉县朝鲜族第一中学 吴桂霞

中学各学科的分科设计，只是为了教学的需要，事实上，在构成人才素质问题上，它是一个整体，共同构成了中学的课程体系，每个学科只是这一体系的子系统。因此，化学与相关学科之间的交叉、融合、渗透是当然的和必要的。在教学活动中，应加强各学科之间交叉、融合、渗透，并做到“在知识上互相迁移，在方法上互相借鉴”，有意识地引导学生跨学科地思考问题，这样能有效地培养学生发散思维，提高创新能力。本人在化学教学中就做了这样的尝试。

化学、物理都是以实验为基础的自然科学，它们之间的相互融合是多方面的，一般都是以化学变化过程中物理量的变化为线索，可涉及到压强、浮力、导电性、电能、热能、电磁性等物理知识和化学反应，并认真分析在化学变化过程中有哪些物理量发生了变化，从而找到解决问题的途径。下面主要从两个方面来研究一下化学与物理的相互融合。

一、由于化学变化引起气体压强的变化

在化学反应中，有些生成气体，如实验室制取氧气：

反应前KClO3为固体，气体的分子数为零，反应后生成固体KCl和O2，气体的分子数增加为3，若发生在一定空间内则气体的压强会增大。还有些反应消耗气体，如氢气在氧气中燃烧：

反应前两种气体，气体分子数为3，反应后生成液态水，气体分子数为零，若发生在一个空间内则压强会降低。另外还有些化学反应如硫的燃烧：

反应前后气体分子数不变，则在一定空间内压强不变。设反应后气体分子数为N气则有如下关系：在一定空间内，一是若N气增加，则气体压强增大；二是若N气减少，则气体压强变小；三是若N气不变，则气体压强不变。根据以上推论，设计习题如下。

例1：如下图：常温常压下收集一烧瓶CO2气体，用带导气管的胶塞塞紧，导气管另一端连接胶皮管，并用止水夹夹紧，下端伸入盛有NaOH溶液的烧杯中，进行如下操作。

（1）烧杯中加入酚酞试液的现象为

（2）挤压胶头滴管使其内的NaOH溶液进入烧瓶，然后打开止水夹，则发生反应的方程式为

产生的现象为____________

并解释原因____________。

分析：向NaOH溶液中滴入酚酞是纯化学知识，溶液变为红色。挤压胶头滴管使其内的NaOH溶液进入烧瓶，发生的反应为：

2NaOH+CO2=====Na2CO3+H2O根据以上推论可知，反应后N气减少，又因为烧瓶密闭空间内，则烧瓶内的压强降低，打开止水夹，外界大气压将液体压入烧瓶形成喷泉，通过以上分析结论为：

（1）溶液变为红色；（2）2NaOH+CO2=====Na2CO3+H2O；红色液体进入烧瓶形成喷泉；由于烧瓶内CO2气体被消耗，压强降低，外界大气压将液体压入烧瓶形成喷泉。

二、由于化学变化引起浮力的变化

我们知道一切浸在液体中的物体，都要受到液体给这个物体竖直向上的浮力，其大小为：F浮=ρ液gV排，当液体的密度改变时，物体所受的浮力也会发生改变，而液体密度的变化可由化学变化引起。

例2：如图，在一只盛有足量稀H2SO4的

烧杯中，漂浮着一个木块（不与酸反应），向

烧杯中加入少量固体物质后，木块浸在液体中

的体积变大（在此过程中溶液的体积变化忽略

不计），则加入的固体物质可能是（ ）

A、Fe B、Cu

C、Ba(OH)2D、Ba(NO3)2

分析：由题意可知木块下沉，则由于浮力变小，

由公式：F浮=ρ液gV排得，是由于液体的密度变

小，可以分别进行计算：

A、为Fe+H2SO4===== FeSO4+H2↑

56 2

由于稀H2SO4足量,Fe完全反应,氢气逸出,则溶液的质量增加56－2=54,又因为溶液体积变化忽略不计,溶液密度增大,非正确答案。

B、Cu不与稀H2SO4反应，溶液密度不变，非正确答案。

C、发生的反应

Ba（OH）2+ H2SO4＝BaSO4↓+2H2O其数量关系为

137+17×2 137+96

溶液的质量变化为137+17×2－（137+96）=－62溶液质量减小，又因为溶液体积变化忽略不计，则溶液的密度减小，C选项符合分析的结果。

最后分析D选项。

D、发生的反应为：

Ba（NO3）2+ H2SO4＝BaSO4↓+2HNO3其数量关系为

137+62×2 137+96

溶液的质量变化为137+62×2－（137+96）=28溶液质量增加，又因为溶液体积变化忽略不计，则溶液的密度增加，根据以上分析C为正确答案。

化学除与物理之间有相互的融合之外，与生物学也有相互的融合、渗透。这类习题主要考察植物光合作用、呼吸作用以及化学反应的有机结合。

总之，在科技迅猛发展，教育改革不断深化的今天，中学教师应不断学习和吸取新的科技信息，注重知识交叉点相关学科的内容，不断钻研、探讨教法，加强与其它学科教师间的交流，努力熟悉与其它学科间知识规律上的个性和共性同时，在日常教学过程中应注重学生创新意识和创新能力的培养，为社会培养一专多能的复合型人才。