类比思维及关键词在有机化学中的运用

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  摘 要: 有机化学中存在条件及试剂相似的反应,学生易遇到知识混淆、难以判断的疑点。作者将高中有机化学的相似反应进行总结,从类比的角度,采用提取关键词的方法对它们逐一进行分析,旨在指导学生从本质上把握反应原理,提高有机化学的学习效率,实现有效记忆。
  关键词: 类比思维 关键词 有效记忆
  类比思维在学生的学习中处于举足轻重的地位,而关键词则是打开学生知识储备之门的钥匙。将二者有效结合,学生对有机化学的学习将会收到事半功倍的效果,实现知识的有效记忆。学生对已学知识掌握的水平的高低,直接影响到类比能否顺利实施开展。只有以相关知识为基础,才有进行类比探究的可能,也才能让关键词在学习中起到提纲挈领的作用。
  在有机化学教学中,学生往往由于对知识点理解不到位,因此容易将各个相似的概念弄混淆。笔者将高中有机化学中经常遇到的一些关键词进行了整理,运用分类对比,以便学生更准确快速地掌握知识要点。
  1.与Br■有关的反应。学生在学习中应该区分所用试剂为液溴还是溴水。高中阶段,只有苯与液溴在溴化铁做催化剂的条件下发生取代反应。其他反应一般可以直接与溴水进行。含有碳碳双键与碳碳三键的物质与溴水发生加成反应;含有醛基的物质能被溴水氧化;而含酚羟基的物质,邻、对位上有氢原子,可以与浓溴水发生取代反应(请见表1)。通过类比,分析各个反应的异同,由关键词“Br■”,提取到下表信息,对反应类型进行准确定位,从而实现知识储备的有效运用。
  2.与H■相关的加成反应。能与氢气发生加成的基团包括碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基及酮羰基,羧基与酯基常常作为干扰条件。将各个能与氢气加成的基团及所耗氢气的最大量进行类比,学生才能进行准确计算。
  3.与氢氧化钠水溶液的反应。对于氢氧化钠水溶液这个常遇到的情景,学生需要从以下两个维度进行考虑:(1)显酸性的基团:羧基与酚羟基,这两类官能团与氢氧化钠溶液直接发生中和反应;(2)能在氢氧化钠水溶液条件下发生水解的基团:酯基、卤原子、肽键。它们都遵循先水解的原则,然后考虑水解得到的产物是否含有显酸性的羧基、酚羟基及卤化氢,这三类物质再与氢氧化钠发生中和反应。
  4.关于卤代烃的反应。卤代烃的两个反应条件很相似。由“卤代烃”这一关键词,联想到它的水解反应与消去反应。通过类比,准确地把握水溶液与醇溶液的不同,从而将两类反应相区分。
  5.关于与浓硫酸有关的反应。以浓硫酸作为关键词,识记各个温度的特征,从而将这部分易混淆的反应相区分,实现知识的有效提取。
  6.与无机试剂相关的几个反应。高中对有机化合物的性质考查,常常会出现钠、碳酸钠、碳酸氢钠这三种试剂,主要集中在几个“相似”的官能团上。与钠的反应,学生需要注意把握断裂氧氢单键;碳酸钠与碳酸氢钠的考查则重在酸性大小的比较,羧基>碳酸>苯酚>碳酸氢根。
  7.关于苯环上的取代反应,高中教材对苯、甲苯及苯酚这三种物质苯环上的取代反应做出了重点要求。苯环上通常为一定温度下的一取代反应。而甲苯与苯酚的苯环上通常发生三取代。通过三者在反应条件与产物的类比,学生能够准确地把握反应的本质,从而实现有效记忆。
  8.关于醇、酚、醛与酸性高锰酸钾、溴水的反应。醇、酚、醛在遇到具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液时,三者通常被氧化,溶液紫红色褪去;而遇到溴水时,则可以记为“醇互溶,酚取代,醛氧化”。
  9.与酯相关的反应。学生在酯化反应与酯的水解反应的学习中,很容易将方程式的条件及所用的连接符号弄混淆。通过类比,学生能够明确浓硫酸是酯化反应的条件,且该反应是可逆的;而稀硫酸是酯水解反应的条件,该反应亦不彻底;氢氧化钠溶液作为酯水解的另一特征条件,由于碱与水解生成的酸中和而不可逆转,因此酯的碱性水解较彻底。
  类比思维,能将学生在有机化学学习中遇到的各个“外观”相近,而本质不同的反应相区分,从而牢记有机物的性质。掌握好关键词这把记忆之门的钥匙,由点及面,有利于学生在自主学习活动中感悟到类比思维带来的水到渠成。通过对关键词的记忆,类比思维的巩固,面对表面上错综复杂的有机化学,学生将会领悟追根溯源、举一反三的学习功效,实现知识的有效记忆。
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