高中化学增加“化学反应历程”内容的特殊意义探讨

宋婷

摘 要：文章以化学反应历程为切入点，阐述了化学反应历程是考查学生吸收、接受、整合化学信息能力及解决分析化学问题的重要内容，以此为基础，明确高中化学增加“化学反应历程”内容具有特殊意义，其能够拓宽学生对化学反应的认知，帮助学生循序渐进地了解化学反应环节。此外，文章还提出了“化学反应历程”内容的教学措施，为相关工作者提供参考。

关键词：高中化学;化学反应历程;特殊意义

引 言

《普通高中化學课程标准》（以下简称《标准》）提出，化学学科需要教师对化学思维方式、知识及方法拥有结构化、本源性认知，不仅要理解化学知识，还要理解化学学科的思维方式。化学反应自有其历程，将“化学反应历程”内容纳入高中化学教学中，能够增强学生对化学的认知，使其构建结构化化学的知识体系，从而提高学科核心素养。

一、化学反应历程概述

化学反应历程指的是化学反应中转化反应物为最终产物的途径，了解反应历程有利于我们寻找对应的副反应与主反应，进而明白决定反应速率的重点，为实际实验提供理论指导。我们不仅需要了解化学反应历程的反应方向及外界条件影响，还要知道反应速率及反应机理，了解各因素（浓度、压力、温度、分子结构、催化剂、介质）对反应速率的影响，以掌握化学反应的主动权，保证化学反应能够按照希望的反应速率进行。高中化学较为抽象，化合物反应过程复杂，不同化合物反应所需条件也存在差异，部分反应类型仅需加热化合物即可达到转化效果，部分特殊化合物转化却需要加入硫酸、盐酸、硝酸等物质，例如，浓硝酸和苯进行反应的化学反应式是：C6H6+HNO3C6H5NO2+H2O;还有部分化合物转化虽添加相同物质，但受到温度差异影响，最终产物也有所不同，例如，乙醇类化合物反应中，加热至140℃产物为乙醚，其化学反应式：CH3CH2-OH+HO-CH2CH3H2O+CH3CH2OCH2，加热温度达到170℃，获得产物为乙烯，其化学反应式：CH2HCH2OH2H2O+CH2=CH2。可见，化学反应知识较为复杂，通过学习“化学反应历程”内容，学生能够构建化学学科结构化知识，有助于学生认识“化学反应是有历程的”，明确化学反应活化能概念，加强其对化学知识的理解。

二、高中增加“化学反应历程”内容的特殊意义

（一）拓宽反应认知

高中化学教学中，培养学生独特的学科视角相比知识迁移更具价值，化学反应通常分为动力学与热力学两个视角，动力学视角包含反应历程、反应速率，热力学视角包含反应方向、能量变化及限度等[1]。从微观层面来看，化学反应主要经过一定路径分步完成，每步反应均为基元反应，多个基元反应构成的总反应为复杂反应，包含可逆反应、有链反应、平行反应、连续反应等。以往高中化学教学中，通常仅强调化学反应速度，对于反应历程有所忽视，导致学生仅能以静态反应方程式了解化学反应的情况，难以深刻了解整体反应过程，因此会出现一些误解，例如，认为催化剂不参与反应、反应物基团或微粒不参与反应、反应物浓度大会加快反应等，甚至是误解“反应速率-能量”示意图。而添加“化学反应历程”内容，对学生学习有以下重要作用。

1.化繁为简

引入反应历程能够将几种不同种类官能团的反应简化成电子对的电子运动，学生能够更深入地理解化学反应的内容[2]。醛酮、芳烃、烯烃的反应均为双键反应，若双键结构产生变化，会导致反应种类较多，而通过引入“反应历程”内容，能够对各类反应加以归类总结，降低学生学习化学的难度。

2.由表及里

引入“化学反应历程”能促使学生透过表面反应现象思考发生反应的内在驱动因素，拓宽化学学习范围，转变以往死记硬背的学习模式，增强其化学反应认知，让学生思考为什么会发生反应、反应条件是什么。

3.活跃思维

化学学习中，学生能够总结归纳反应类型，思考发生反应的内在驱动逻辑后，即可感受化学的独特魅力，明白化学灵活多变的反应现象源自电子运动，进而学生能够深入理解化学知识，并运用化学知识解决课后习题。

（二）跟上化学前沿研究

化学动力学的发展晚于热力学，相关反应历程研究较为缓慢艰难，直至近代使用闪光光解法、激光技术、交叉分子束、量子化学、先进谱学技术等手段，才推动化学动力学发展。反应历程研究作为化学发展研究前沿领域，已有十多人在反应历程的研究方面获得诺贝尔化学奖，而1956年获奖的欣谢尔伍德和谢苗诺夫提出的化学反应历程意义重大，增进了人们对化学复杂反应过程的认知。在未来，无论是应用领域还是实验技术拓展革新，化学反应历程研究均拥有蓬勃的生命力。高中增加“化学反应历程”内容，能够为化学研究培养优质人才提供条件。

（三）实现微观探析

总反应方程式仅能表达化学反应宏观热力学结果及物质计量关系，而化学反应历程能够从微观层面揭示化学反应如何开展，通过价键分析模型、有效碰撞模型、基元反应理论进行分析[3]。例如，价键分析模型提出，化学变化代表物质结构与组成变化，以旧化学键断裂和新化学键形成的情况分析化学反应过程中能量变化和物质变化，即反应物吸收能量E1断裂旧化学键后，原子或原子团放出能量E2形成新化学键，当E1E2时为吸热反应;有效碰撞模型提出，原子或分子发生化学反应的碰撞为有效碰撞，分子发生有效碰撞即为活化分子，活化能为分子活化的最小能量，该模型要求反应中分子必须碰撞，且为活化分子;基元反应理论提出，化学反应中从反应物至生成物变化需要经历中间状态，即AB+C→[A…B…C]→A+BC，过渡态不稳定，仅为反应的中间阶段，无法分离获得。这种理论能够体现反应性能和物质微观结构的关系，在学生提出和猜测反应机理时，也能根据该理论，结合事实发挥想象，从而做出假设，然后再以实验验证假设的正确性。就学科发展而言，反应历程研究从以往仅注重反应速率转变为注重微观反应细节，真正从单分子特定量子态与微观结构出发，加强对化学反应分子水平的认知。了解这些内容，有助于学生结合微观和宏观层面深入认识化学反应。

三、高中“化学反应历程”内容教学措施

（一）注重教材内容

教师在“化学反应历程”内容教学中，应当加强对教材知识的理解，不能简单地将大学“反应历程”内容搬运至高中课堂。开展教学前，需研究教材结构，将各项教材资源的效用充分发挥出来，提高学生的积极性，并培养学生独立理解、解决问题的思维。《标准》提出，教师应当以教材为基础，结合自身理解传授知识，培育学生。为达成目标，教师需全面认识、了解教材内容，根据教学目标、内容意义及学生特点，以“高观点”分析、理解教材，适当调整教材内容，保证教材知识能够内化为学生能力[4]。教师应优化教学重点，整合教材零星的知识点，做到归纳知识、排除盲点、突破重难点，教授学生化学反应历程的知识，提高学生的综合能力。

（二）开展情境解构

在高中化学教学中，教师需融入真实情境，建设思维模型，帮助学生深入理解知识。教师需将思维建模和真实情境相联系，以建构情境为明线，以建构模型为暗线，根据化学反应历程重难点、考查方向、教学目标等，选择恰当的真实情境，同时提取關键能力、必备知识与学科素养等转化成学科问题，完成教学活动设计，提高教学效果。

例如，在“合成氨反应历程”教学中，教师可进行情境导入：“工业合成氨有效缓解了人口增长和粮食紧缺的矛盾，氨气也是重要的化工原料与能源载体，科学家Ertl、Bosch、Haber也因为研究合成氨获得诺贝尔奖，今天，就让我们来了解一下合成氨的反应历程，然后以此来学习催化剂的知识。”通过情境导入调动学生学习兴趣后，提问学生：“合成氨作为放热熵减反应，怎样的条件能够助推合成氨反应？”有的学生说：“低温高压能够提高反应限度。”还有的学生说：“不对，从动力学层面看，低温会降低速率，不利于生产，可使用催化剂。”“催化剂能够参与化学反应，加快反应速率，你们了解催化剂过渡态、反应历程吗？”教师以此为切入点，建立模型，例如，某反应的最高反应条件对应的活化能为Ea，整体过程为A+KAK，E1，为慢反应;AK+BK+AB，E2，为快反应;总反应为：A+BAB，添加催化剂K后，活化能E1和E2均低于总活化能Ea，加快了反应速率。教师还可进行知识拓展延伸，提问学生：“Minteer教授构筑的生物燃料电池，负极催化剂为氢化酶，正极催化剂为固氮酶，温室条件下合成氨，具有哪些优势？[5]”同时引导学生进行思考，让学生认识到该合成氨方式条件温和、低能耗，不仅能获得氨气，还能获得电能，且降低了能垒。建立思维模型能呈现更为复杂的真实情境，促使学生学会利用模型分析问题，掌握化学反应历程，这不仅体现了教材设计理念，还能培养学生的创新思维。

（三）激发学习动机

高尔基曾说：“即便是小的成功，也能让人变得更加坚强。”教学过程中，教师应当采取循序渐进的方式，转变“一步到位”的思想，不能随意拓展、加深学习范围与学习深度，遇到较抽象的问题，教师可以为学生设置“思维加油站”，帮助学生理解知识。例如，遇到概念问题可围绕关键词、关键字设置;遇到定律公式问题，可从适用范围、物理意义方面设置;遇到综合问题，可从挖掘隐含条件、审题方面切入，或是根据内在知识点间的联系设置。这样能够提高学生学习能力，帮助学生利用所学知识解决问题，分散学习难点，减小思维跨度。

例题1：FeCl3+3KSCN←→3KCl+Fe（SCN）3为平衡体系，添加KCl固体平衡将向逆反应方向移动，溶液颜色变浅。（ ）

提示：根据化学反应历程，写成离子方程式，发现KCl未参与反应，即便增加KCl浓度，也不会造成平衡移动。

例题2：四氧化二氮与二氧化氮平衡体系，加压后将缩小体积，颜色变浅。（ ）

提示：加压是通过物理变化增大浓度，加压后将会缩小体积，增大二氧化氮浓度，根据勒夏特列原理，压强增大平衡移动后，会减小二氧化氮浓度，但仍比原本浓度大，只是减弱改变却无法彻底消除[6]。

例题3：CH3COONH4和NaCl溶液均为中性，溶液内水电离程度等同。（ ）

提示：NaCl溶液水正常电离，CH3COONH4溶液内，NH4+和CH3COO-产生水解，水解本质是水的电离[7]，所以CH3COONH4溶液增加了水电离程度。

学生解题过程中，教师要做到尊重、热爱他们，少批评学生，多运用“老师认为你可以……”“老师希望你……”等语句激励学生，发挥情感评价的效用，让学生感受到教师对他的爱护、关心与尊重，让学生感受到信任、鼓励与希望[8]。

结 语

综上所述，在高中化学教学中，教师应让学生明确化学反应是有历程的，让其认识基元反应活化能对反应速率的影响，明确催化剂能够改变反应历程，对化学反应速率调控具有重要意义。因此，在高中化学教材添加“化学反应历程”内容，能够加深学生对化学反应的认知，培养学生微观探析能力，让其了解前沿化学知识。教师也要通过注重教材内容、开展情境建构、激发学习动机等手段，提高“化学反应历程”内容的教学质量，从而提高学生综合能力。

[参考文献]

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王爱富.新课标下教学内容的变化分析与教学策略的重构：以选择性必修“化学反应原理”主题2为例[J].中学化学，2020（03）：14-18.

张建东.盘点高考中关于化学反应机理、化学反应能量变化及催化剂的考查方式[J].高中数理化，2020（23）：64-69.

江合佩，刘炯明，郑玉海.“情境解构，模型建构”促进催化剂反应历程有效复习：以“合成氨的反应历程分析”为例[J].化学教学，2020（11）：57-64.

乔国才.增进化学学科理解  准确把握教材内容：以人教版《化学反应原理》为例[J].中学化学教学参考，2020（21）：1-4.

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