化学的活性思维及其教学

2019-09-02 03:29吴俊明
化学教学 2019年8期
关键词:化学教学

吴俊明

摘要: 化学活性与化学活性思维的界定。化学思维的发展历程。化学活性思维的主要问题。在化学活性思维教学中,要注意处理好7个问题,要特别注意培养和保护学生开展化学活性思维的兴趣。在中学化学中只宜渗透活性思维,不宜对活性思维提出明确要求,更不能提出过高要求。为此,有关化学活性思维的内容可以只学不考。宽松的学习要求可以维持、发展学生的学习兴趣。

关键词: 化学思维; 化学活性; 化学活性思维; 化学教学; 现代化学教学

文章编号: 1005-6629(2019)8-0003-06            中图分类号: G633.8            文献标识码: B

1  化学活性与化学活性思维

所谓化学活性是指一种物质发生化学反应的可能性和容易程度。对于不同类型的化学反应,一种物质的活性可能是不同的,所以化学活性有时是对特定种类化学反应而言的。一般地说,化学活性越强,物质越不稳定,更容易发生反应。化学反应活性较强,即容易发生化学反应的物质常被称为化学活性物质。

化学活性思维是人类关于化学活性和化学活性物质的思维活动。物质没有化学活性就不会发生化学反应,也就没有化学科学。现代化学中的分子反应动力学、激发态化学、过渡态化学以及辐射化学、多相催化化学、光电磁活性高分子化学、表面化学、蛋白质分子设计等等都是以分子的化学活性思维为基础的。2017年,我国科学家利用化学物质合成了4条人工设计的酿酒酵母染色体,标志着人类向“再造生命”又迈进一大步,这个重大成果也是以分子的化学活性思维为基础的[1]。物质的化学变化及其在化学反应中表现出的化学性质是化学科学研究的核心内容。因此,化学活性思维对于化学科学来说,是十分重要的,它应该是化學思维的重中之重。化学的物质结构思维和物质组成思维之所以重要,原因也在于它们跟化学的活性思维密切地关联着。

2  化学活性概念的形成

化学活性概念的形成过程是近代化学活性思维起步、逐步深入和明晰的过程。

人类早就发现了不同物质具有不同化学反应活泼性的个别例子。例如,欧洲炼金家在13世纪初发现了硫酸、硝酸和王水等无机酸以及醋酸[2],对它们的酸性的强弱差异有所感知。到了医药化学时期,格劳伯(J.R. Glauber,德)通过实验明了不同的酸具有不同的强度;西尔维斯(F. Sylvius,比)据此提出了酸度概念[3];范.海尔孟特(J.B. van Helmont,比)则发现火药点着后放出使容器炸裂的气体,可是木炭、硫磺和硝石分别加热并不爆炸[4]……当时,“热质说”正在流行,曾有人用是否含有“热质”以及“热质”含量多少来解释物质的活泼性。例如,性质活泼的氧气就被解释为氧元素和“热质”的化合物[5]。17世纪牛顿力学的成功使英国乃至欧洲产生了力学崇拜,人们偏爱用“力”来解释各种现象。受力学崇拜影响,格劳伯提出了“亲和力说”,认为各种物质反应活泼性有大有小的原因在于它们的亲和力有大有小[6],牛顿(I. Newton,英)本人也肯定亲和力有力学性质[7]。

什么是“亲和力”?“亲和力(affinity)”最早由13世纪德国天主教主教马格努斯(Albert Magnus,德)提出,具有拟人化色彩。贝格曼(T.O. Bergman,瑞典)认为亲和力是物质化学反应能力的一种宏观量度[8];波义耳(R. Boyle,英)则把亲和力看作微粒间结合或分离的表现,揣测“物质的亲和力及由此而来的自然现象绝大部分似乎依赖于物体的微小组分的运动和机构”[9]。1718年,日夫鲁瓦(. F. Geoffroy,法)按照亲和力由大到小顺序编制了60多种物质分别跟16种(或类)化学物质的“亲和力表”[10]。后来,施塔尔(G.S. Stahl,德)、贝格曼等人也提出了各自设计的亲和力表。贝托雷(C.L. Berthollet,法)对化学亲和力作了深入的探讨,于1801年发表《亲和力定律的研究》,1803年又发表《化学静力学概论》。他指出,化学反应一方面决定于亲和力的大小,另一方面也决定于反应物的质量;外部条件,首先是温度,对化学反应过程和化学反应的结果也有较大影响。贝托雷已经触及化学反应方向、反应进行程度以及内、外因素的影响等,已经接近后来确立的质量作用定律了。可惜,贝托雷的观点当时没有受到重视,其根源在于当时对于化学反应这个特殊运动形式的物质基础缺乏深入的了解。恩格斯(F. Engels,德)曾经说过: 就认识的一般次序来说,必须先研究事物,而后才能研究过程。必须先知道一个事物是什么,而后才能觉察这个事物所发生的变化。自然科学中的情形正是这样。在没有弄清楚化学物质的组成和结构之前,对物质化学反应活性的探索必然只能像“瞎子摸象”一样,凭表面经验进行臆测,使得当时的活性概念始终模糊不清,距离本质甚远。

从日夫鲁瓦提出第一个“亲和力表”到贝托雷发表《化学静力学概论》差不多100年之后,即19世纪前半叶,化学家们的研究重点终于转向了物质的组成和结构: 1803年,道尔顿(J. Dalton,英)提出了化学原子论,统一解释了许多已知的化学现象和化学经验定律。1812年,贝采尼乌斯(J. J. Berzelius,瑞典)基于电解现象提出了物质微观结构的电化二元说。一些化学家注意到,一切化学元素生成化合物时跟它化合的原子的数目是一定的,表现出它具有一定的“化合力”。凯库勒(F.A. Kekulé,德)认为,元素原子的这种化合力,表示它具有一定的“亲和力单位”,这导致了后来原子价(化合价)概念的形成。这样,原子价就成了化学亲和力的具体表现和度量值,由于此时对物质微粒,特别是微粒运动的认识比较粗浅,从物质的组成和结构研究来认识化学亲和力还不能达到揭示其本质的程度。这种情况直到19世纪中叶一些化学家开始注意对化学反应进行比较深入的研究才得到改变[11]。

1836年,盖斯(G.H. Hess,瑞士)根据大量实验事实总结出“在任何一个化学过程中,不论该化学过程是立刻完成,还是经过几个阶段完成,它所产生的热的总量是相同的”(盖斯定律)。他曾经明确地说:“我总是把放出的热量看作对化学亲和力的量度……如果我们希望发現亲和力的规律,就不仅要能对它们进行比较,而且应该足够准确地测量它们的作用。”1847年,格罗夫(W.R. Grove,英)发现水的热离解现象。自此,化学家们开始相信原子间的相互作用可以用一定量的热或功来衡量。19世纪后半叶,通过对许多化学物质(特别是有机物)的燃烧热和生成热测定,逐步形成了计算一些化学反应热效应的方法。1854年,汤姆森(J. Thomson,丹麦)提出“每一个简单的或复杂的纯化学作用,都伴随着热量的产生”。1875年,贝特罗(P. E. M. Berthelot,法)断言: 任何一个没有外部能量影响的纯化学变化,总是向着产生能释放最大热量的物质或物系的方向进行(“最大功原理”)。他们企图从化学反应的热效应来解释化学过程的方向性,认为反应热是反应物化学亲和力的量度。虽然人们后来发现一些吸热反应也能自发进行,揭示了他们的这个认识并不妥当,但是他们使人们对亲和力的认识从简单的机械力、电性力、“化合力(原子价)”等等转向关注能量问题,从思维发展角度看,不能不说这是一个值得肯定的重要转向,具有积极的意义。

19世纪60年代,由于化工、冶金等工业生产迅速发展,要求人们精确研究化学过程以及各种因素对化学过程的影响,以便有效地提高反应速率和产率。同时,物理学中的热力学以及分子运动论为化学提供了处理化学过程问题的理论工具。这双重因素促成人们通过对化学过程的反复研究对化学亲和力有了进一步认识: 开始用反应热(后来用自由能改变)等热力学量来量度化学过程,或者用反应速率来代替亲和力这个含糊的概念。1867年,古德贝格(C.M. Guldberg,挪)和瓦格(P. Waage,挪)在他们的第二部亲和力专著《关于化学亲和力的研究》中以明确的形式陈述了质量作用定律。1879年,古德贝格和瓦格指出:“关于物质之间或它们的组成部分之间的吸引力的简单概念是有缺陷的。必须考虑到原子和分子的运动。”根据这个思想,他们赋予“有效质量”新的含义——单位体积中反应物分子数(即浓度),并以“反应速率”代替以前的“力”。他们还认为,反应速率决定于相互作用的粒子的碰撞几率;指出分子碰撞只有一部分导致反应,从而逐渐摆脱了形而上学机械论的影响[12]。

1850年以后,化学家们注意到温度对反应速率有强烈影响。1884年,范霍夫(J. H. Varrt Hoff,荷)提出了反应速率常数k和温度T的关系式dlnkdT=ART2。1887年,阿累尼乌斯(S. Arrhenius,瑞典)发现温度对反应物分子的运动速度、碰撞频率、浓度和反应体系的黏度等物理现象的影响远小于温度对反应速度的影响。为解释这个现象,他在1889年发表的论文《关于蔗糖在酸的作用下反应速率的研究》中,设想在蔗糖转化反应体系中存在着一种不同于一般的反应物分子(M)的“活化分子”(M*),后者才是真正参加反应的分子,其浓度随温度升高而显著增加,反应的速率取决于活化分子的浓度。他还认为,活化分子M*是由非活化分子M吸收一定热量(活化热)转化而成的;跟非活化分子相比,活化分子数量极少,但能量很高。他给出了一系列公式,把他的质性的理论假说变成了可以用量来检验的科学原理。阿累尼乌斯提出活化分子和活化能活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的最小能量,是活化分子的平均能量与反应物分子平均能量的差值。阿累尼乌斯活化能是经验活化能,跟由动力学推导出来的活化能有所区别。阿累尼乌斯提出了活化能的概念,但对活化能的解释不够明确,特别是把活化能看作是与温度无关的常数,这与许多实验事实不符。概念,触及了化学活性的本质,不仅合理解释了碰撞理论,解释了化学反应速率与温度的关系,揭示了化学反应共同的活化机理,形成了以后各种化学动力学理论共同的基本概念,也使化学动力学的发展迈过了一道有决定意义的门槛,迅速地被化学家们广为接受。至此,科学的化学活性概念终于形成。

活化分子和活化能概念的提出不是“证据”(事实)推理的结果,也不是运用已有模型的结果,而是发现问题(差异)后提出创造性假设并获得证实、进一步形成合理模型的结果,是创造性思维的一个范例。

3  化学活性认识的深化与拓展

阿累尼乌斯的活化分子和活化能理论划清了活性跟原子间作用力、原子价、反应热以及反应速率等的界限,使化学活性这个概念有了明晰的内涵,宣告了现代化学活性理论的诞生,启动了现代的化学活性思维。从此,化学活性概念开始了深度和广度的发展。

例如,催化理论的发展深化了人们对化学活性的认识: 催化剂为什么能够改变化学反应的速率,而它在反应后又没减少呢?为了解释这个问题,在19世纪初期有人提出中间化合物假说,认为催化剂之所以有催化能力,是由于生成了中间化合物的结果。随着研究不断深入、新的实验事实越来越多,人们发现催化作用不一定是在均相中进行,更多的是在多相中进行;在发生多相催化时,会因为吸附作用使反应物分子相互接近而容易进行反应。受贝采尼乌斯电化学说影响,有人认为吸附作用是由于正、负电性产生了分子吸引力。1834年,法拉第(M. Faraday,英)提出不同于此的吸附理论,认为催化作用不是电力使然,而是靠物质相互吸引产生的气体张力。1916年,朗缪尔(I. Langmuir,美)发表了关于单分子表面膜的行为及性质,以及关于固体表面吸附作用的研究成果之后,科学界在1920~1940年间大量的研究成果对催化理论有着重大的影响。在这一时期人们还发现: 少量的某些物质能使催化剂“中毒”而失去催化活性。通过对吸附量和脱附速度的研究,以及催化过程中催化剂失去催化活性的研究,化学家们得出了对多相催化理论有根本意义的结论,即催化反应是在催化剂表面直接相连的单分子层中进行的。就此,泰勒(H.S. Taylor,美)于1925年率先提出活性中心理论,认为催化剂的表面是不均匀的,位于催化剂表面微晶的棱和顶角处的原子具有不饱和的键,形成了活性中心,催化反应只发生在这些活性中心,从而很好地解释了催化剂制备工艺和毒物对活性的影响。1929年,巴兰金(A.A. Баландин,苏)提出多位催化理论,认为在多相催化反应中,反应分子中需要断裂的键位同催化剂活性中心应该有一定的几何对应关系和能量对应原则,催化剂的活性跟其电子结构和几何结构关联。1939年,柯巴捷夫(H.И. Koбaзeв,苏)提出了催化的活性集团理论,认为催化剂的非晶相(原子相)是催化活性的承担者,活性中心是由催化剂表面上非晶相的几个催化剂原子组成的集团[13]。催化理论的发展不仅使人们对催化活性有所了解,还强化了人们的下列认知: 化学活性跟有效碰撞联系在一起,跟化学键的断裂与生成联系在一起;键能越小,化学键就越容易断裂,也就容易形成新的化学键、形成新的化合物,从而表现出化学活性。总之,化学活性思维关注的重点呈现了由活性物质到活性分子,由活性分子到活性中心,以及由活性分子到活性键,逐步转移、聚焦、深化、接近本质的走势。

现代化学还衍生了表面活性、电化学活性,甚至于生物化学活性、光学活性等拓展性活性概念。

所谓表面活性指的是溶质使溶剂表面张力降低的性质,具有表面活性的物质称为表面活性物质或表面活性剂。在胶体化学中把能降低溶剂表面张力并使溶液在表面上浓度比内部浓度大的物质称为表面活性物质。

纳米态物质由于具有较大的表面能会表现出一些非常活性(例如“纳米铜”在空气中可以自燃)。所谓表面能是创造物质表面时对其内部化学键破坏的度量,或者说,是材料表面相对于材料内部所多出的能量。新形成的表面稳定性差,会通过表面原子重组和相互间的反应,或者跟周围的其他分子或原子作用,来使表面能量降低。

电化学活性是指物质在电化学过程中表现出的化学活性,例如某些离子(或基团等)在特定电极发生氧化(或还原)的化学活性,常常表现为过电位高低(激发能高低),在某一电位下特定电极响应电流的大小,等等。特定电化学装置(例如修饰电极)可以影响离子(或基团等)得失电子的过程,电化学活性对电化学装置的性能或效率起着关键作用。

生物化学活性物质是指来自生物体内的对生命现象具有影响的微量或少量物质,例如大豆中的异黄酮、皂苷,植酸盐,酚酸和胰蛋白酶抑制剂等可预防心脏病和癌症等退行性病变,它们都属于生物活性物质。光学活性则是指一种物质旋转偏振光振动平面的能力,这是由于物质折射或吸收左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的程度不同而产生的一种现象。具有对映异构体的分子才有光学活性,可能包含手性碳原子,也可能不包含,包含手性碳原子的分子不一定具有光学活性,如内消旋体。

4  現代化学活性思维的几个问题

解决了“什么是化学活性”问题之后,“化学活性是怎样产生、形成的”、“怎样增大或减小物质的化学活性”以及“怎样度量物质的化学活性”等问题就成为现代化学活性思维的主要问题。

现代物质结构理论从根本上回答了“化学活性是怎样产生、形成的”这个问题: 现代物质结构理论证实,在正常状态(基态)时,原子的核外电子排布遵循能量最低原理,整个原子的能量处于最低状态(最低能级)。这时,电子在离核最近的轨道上运动,处于稳定状态;原子及其电子在空间各处出现的几率不随时间变化,而且具有确定的能量,即处于定态。在绝对零度时,全部粒子都处于能量可能的最低状态,也就是全部粒子都处于基态。

原子或分子吸收一定的能量后,电子可以被激发到较高能级但尚未电离的状态(激发态)。激发态一般是指电子激发态。气体受热时分子平动能增加,液体和固体受热时分子振动能增加,但没有电子被激发,这些状态都不是激发态。当原子或分子处在激发态时,电子云的分布会发生某些变化,分子的平衡核间距离略有增加,化学反应活性增大。原子或电子从基态变成激发态需要从外界吸收的能量称为激发能。

现代物质结构理论也回答了“怎样增大或减小物质的化学活性”这个问题: 要增大物质的化学活性,可以通过(1)热激发(加热时分子平动能可以经分子碰撞转化为电子激发能);(2)光激发(处于基态的原子或分子吸收一定能量的光子后可跃迁至激发态);(3)电激发(通过放电、电离辐射或电磁辐射提供激发能)来增加活化分子。此外,还可以通过形成自由基(带有不成对电子的分子碎片,是物质的一种活性形式)、增大比表面积、吸附致活(降低激发能阈值)等途径来增大物质的化学活性。激发态分子具有大于化学键离解能的激发能时便解离成分子碎片,其中超过化学键离解能的部分变为分子碎片的动能。通过激发能在分子间的转移,会形成激发态复合物,发生电子转移和化学反应(如加成、脱氢反应)等。

减小物质的化学活性主要通过激发态去活、减少活化分子来实现。由于处于激发态的分子是不稳定的,很容易返回到基态,同时放出多余的能量。激发态能量耗散去活的途径有: (1)辐射跃迁(荧光或磷光);(2)无辐射跃迁(系间窜越,内部转变);(3)传能和猝灭(激发态分子将能量传递给另一基态分子并使其激发)等。

实际上,除了电子发生轨道跃迁产生活性以外,诱导效应、表面效应和空间效应等可以使电子的轨道能级发生变化而导致活性的变化。

怎样度量和估算物质的化学活性?由于(获得)活化能是分子具有化学活性的本质原因,因而它是度量物质化学活性的恰当标度。反应物分子获得活化能而活化后形成了活化体,在活化体中,即将断裂的键被削弱、即将形成的键初具端倪。活化体的寿命非常短促,它一经生成,就会很快地向生成物分子转化。这时,形成生成物分子并不需要反应物分子中的键先完全断裂,这意味着反应的活化能因而可以大大减小。以基元反应2HIH2+2I·为例,反应的活化能只有180千焦/摩,远小于断裂两个H—I键所需要的能量(594.4千焦/摩)。一般情况下,可以由反应涉及的化学键的键能实测值来估计基元反应的活化能:

对于分子裂解成自由基的基元反应来说,所需的活化能即为被解裂的化学键的键能;

对于A·+B—C→A…B…C→A—B+C·型的基元反应,在放热方向上,由于有一个反应物分子是活性很大的原子或自由基,所需的活化能一般约为B—C键能的5%,即Ea≈0.05EB—C;在吸热方向上,反应的活化能为E′a=Ea+ΔH;

对于H—I+H—I→H2+2I·型的基元反应,所需的活化能一般约为H—I键能的30%,但其应用有所限制;

对于自由基的复合反应,活化能一般等于零(无需活化能)[14]。

5  化学活性思维的教学

在涉及活性思维的化学教学中,建议注意处理好下列几个问题:

(1) 引导学生正确理解化学活性概念。

在讨论化学活性时,中学生可能会联想到金属的活动性/活泼性,联想到金属性和非金属性,以及氧化性和还原性。这些概念的涵义有所不同,要注意区分“大小”和“能不能”,注意到金属性、非金属性是对元素而言的,是指元素原子在化学反应中失去或获得电子的能力,通常依据金属的最高氧化物的水化物酸碱性如何以及气态氢化物的稳定性如何等作出强弱判断;金属活动性/活泼性是对单质而言的,是指金属单质在水溶液中失去电子生成(水合)金属阳离子的倾向,排序依据是金属的标准电极电势,它不但与金属失电子能力有关,还跟金属离子的水化能以及有关的晶格能有关。金属的活动性/活泼性是其单质整体性质的表现,一般不涉及活性中心(金属晶体是可能存在活性中心的,例如新剪切的铝片边缘由于应力集中使晶格畸变能够明显地跟冷水反应,金属与杂质界面往往也会出现活性中心)。至于氧化性和还原性,也是物质整体表现的性质,微观的分析不过是对整体性质的解释而已。化学活性一定跟化学键的变化联系在一起,常常也跟活化能联系在一起。一个变化如果跟化学键变化(断裂与生成等)无关,也就跟化学活性无关(例如水溶液中的离子沉淀“反应”)。

(2) 注意引导学生逐步深入关注活性物质、活性分子、活性中心、活性键,养成活性思维意识,逐步学会准确地找到物质分子的活性中心。

(3) 引导学生关注有关物质的化学活性的表现、变化规律、应用和比较。

例如: 同周期内各元素(单质)化学活性的变化;同族内金属单质(晶体)的活性大小顺序以及非金属单质(分子、晶体)的活性大小顺序;有机物同系列内或者各衍生物中不同化合物的活性顺序;乙烯和乙炔化学活性的比较,等等。

(4) 电负性、电子云等概念有助于学生理解和寻找分子的活性中心,在教学中可注意运用。

(5) 有机化学中的分子结构稳定性规律、共轭效应、立体化学影响、诱导效应、取代基定位历程及规律、加成反应历程及规律等等,常常可以作为对学生渗透活性思维的有效载体。

(6) 现代化学的前沿研究常常涉及活性原子、活性中心等,精心选择的一些内容可以作为活性思维训练的生动案例,利于培养学生对活性思维的兴趣,不妨注意寻找、利用。

例如,氢气是高效的清洁能源。如何以水为原料大量地生产廉价氢气,一直是许多化学家不懈探索的重要课题。但是,水分子非常稳定、在寻常条件下很难分解,实现上述目标的关键在于找到能够使水分子活化的催化剂。以铱为代表的铂基催化剂是目前最好的水分解催化剂,最常见的方法是通过水裂解产生氧气,进而形成氢气。这一电/光电催化析氧反应(OER)过程中,涉及四电子转移的复杂反应过程,具有反应动力学缓慢和较大的过电位,限制了整体的能量转换效率,而且铂基催化剂昂贵,难以大规模地实际使用。最近有媒体报道: 加州大学伯克利分校研究人员开发的廉价的新催化剂可以和铂一样有效地由水生成氢燃料,该催化剂是由特殊工艺制成的金属碳化物纳米薄片,碳化钼能最有效地分裂水,其次是碳化钨,然后是碳化钴,钼离子与少量钴混合可以进一步提高性能[15]。我国浙江大学侯阳研究员用仿生学方法将高度分散的镍单原子锚定在氮-硫掺杂的多孔纳米碳基底上,设计并开发出一种单原子OER催化剂,用于高效电/光电催化水裂解析氧反应。由于分散的镍单原子与周围3个氮原子及1个硫原子形成配位结构掺杂到纳米碳骨架作为催化活性位点,而硫原子的引入优化了镍-氮掺杂纳米碳表面的电荷分布,大幅度降低了OER反应势垒,进而极大地加速了OER反应动力学,跟市场上广泛应用的商业铱基催化剂比,其过电位降低了大约5%,成本降低了约80%以上,并且稳定性大幅度提高,展现出工业级电解水制氢的潜能。该研究也为如何设计低成本、高活性人工固氮合成氨、二氧化碳高值化利用和氧还原催化材料的设计提供了新的思路[16]。中国科学院合肥物质科学研究院李越研究员课题组则研究如何同时降低阳极析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER)的过电位,实现在低電位下的大电流产氢,进而降低电能消耗与制氢成本。他们将具有析氢性能的Ni3Se4纳米片和析氧性能的NiFe组装成具有分级结构的异质全解水催化剂。由于稳定的分级结构以及催化剂之间的电子相互作用,这种纳米催化剂具有优异的全解水活性,全解水电流密度为10mA/cm2时,所需电压仅为1.54V,并且在电流密度为10mA/cm2时持续工作100小时,没有明显的衰减,证明其稳定性非常好,从而为开发低成本、高活性的双功能电解水催化剂提供了一种有效的设计思路[17]。

再如,20世纪70年代以来,化学家们陆续发现在许多金属酶或蛋白的多核活性中心中,过渡金属原子间存在明显的电子相互作用,正是这种相互作用使各金属中心得以作为生物功能的组成单元参与酶或蛋白的整个生化过程,从而使这种酶或蛋白能在许多极重要的生化过程中表现出单金属酶或蛋白所没有的生物活性,诸如N2、 O2和水这样的惰性或自然界存量丰富的物质一旦受到这种酶或蛋白活性中心的络合活化,即变成极易反应的活性分子,其底物分子的催化转化速度在室温、常压且中性水介质的温和反应条件下,可以超过1摩尔底物/(摩尔酶·秒)。目前,有不少化学家正就此进行仿生模拟,寻找高效、温和的人工固氮和植物光解水等等方法[18]。

(7) 要注意培养和保护学生开展化学活性思维的兴趣。在中学化学中只宜渗透活性思维,不宜对活性思维提出明确要求,更不能提出过高要求。为此,有关化学活性思维的内容可以只学不考。现在,“重要内容必考”、“重要内容考题必难”似乎已成了命题与应考的思维定势。其实,过度、失当的考试可能影响学生的学习意愿,宽松的学习要求倒常常可以维持、发展学生的学习兴趣。“不考”有其积极的内容,因而可说是一种策略,绝不意味着活性思维不重要。在化学活性思维的教学中,我们一定要注意这一点。

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