舒雪源
重庆市璧山中学 402760
【摘要】合情推理作为一个贯穿化学发展史始终的推动手段，在高中化学解题过程中有着极为广泛的应用，本文以化学史与合情推理的关系展开，并详细介绍了合情推理理念在化学解题中关于方程式书写和框图推断题的应用。
【关键词】合情推理；高中化学；化学解题
合情推理是根据已有的事实和正确的结论（包括定义、公理、定理等）、实验和实践的结果，以及个人的经验和直觉等推测某些结果的推理过程——《普通高中数学课程标准（实验）》 而在化学史的发展过程中，合情推理也有着重要的历史作用，毋庸置疑，对于现阶段高中化学解题能力的培养，合情推理占据了一个重要的教学地位。
1.化学史与合情推理
化学史上有两大里程碑意义的合情推理成果，一是元素周期律的发现，打开了元素规律性研究和发现的大门；二是原子结构模型的推断和确立，将化学研究尺度推进为质子、中子和核外电子的尺度。可见，合情推理的应用在化学史的发展和进步上贡献出了无可取代的作用。
1.1元素周期律
门捷列夫通过合情推理发现了元素周期律，元素周期律的发现是化学史上将合情推理的作用发挥到极致的一项重大突破，可以说，如果没有元素周期律，就没有现阶段的诸多化学理论和化工产业，人类社会的进步将大大受阻。门捷列夫将当时所发现的元素按照原子量的大小顺序进行排列，由此发现元素的性质变化与原子量的大小存在着一定的关联，并且这种关联之间还存在一定的周期性和规律性，甚至是化合价也随着原子量的变化有着一定的数量上的关联；同时，他又发现纵向排列下的元素一般都具有近似的化学性质，在这些发现中，门捷列夫开始尝试研究建立一个周期性、规律性的元素体系，也就是元素周期表的前身。
元素周期律的发现并非一种偶然，在一定程度上讲，这是门捷列夫合情推理的结果。当时所发现的化学元素不仅种类多，且性质复杂，没有确切的规律性，给当时的化学研究的发展和新元素的发现造成了很多现实性的困难；门捷列夫在此种现状下，整理了当时所发现的63种化学元素的原子量和相关性质，并根据原子量的大小进行了顺序排列，才发现元素性质与其原子量的内在关联，这项工作在当时元素发现并不完全、分析设备并不先进的时代背景下，具有巨大的工作量和超常的难度，所以门捷列夫的发现并非偶然。由此，也开拓了合情推理的应用先河，验证了合情推理理论的正确性和合理性。
1.2原子结构模型
现阶段我们所认识到的原子模型是：原子由原子核和绕核运动的核外电子构成，原子核中又含有带正电的质子和电中性的中子。在原子的内部结构的探索过程中，一代代科学家曾提出过多种不同的模型形式，随着新现象的发生和新发现的产生，原子结构模型在不断地进行完善和纠正，才形成了今天我们所公认的上述原子结构模型。在不断的探索过程中，不断涌现出的一代代科学家大都采用了合情推理的理论和思想，其中较为著名的几个模型分别为勒纳德提出的中性微粒动力原子模型；汤姆逊提出的葡萄干蛋糕模型；长冈半太郎提出的土星模型；里兹提出的磁原子模型；卢瑟福提出的太阳系模型；波尔提出的行星模型以及新量子力学模型。这个过程远没有上述一段文字这样简单，科学家发现原子结构的过程是复杂的，带给我们的启示也是深远的。
首先，上述提到的“葡萄干蛋糕”、“土星”以及“太阳系”等都是科学家们对原子内部结构所做的一种类比，通过一种生活现象做出的一种类比性的猜想，并结合某一时段所做实验的部分结论进行合情推理，从而有了我们所熟知的上述模型。
但是我们不可否认的是，上述猜想或者说是合情推理所得出的结论并非是板上钉钉的事实，而是相当长一段时间内，人类对某种事物所做出的合理化的猜想和论断，科学在不断的发展中一步步刷新着人类的认知，我们今天所深信不疑的理论或者习以为常、理所当然的事物，或许在明天就会被完全推翻，所以说，猜想和推理只是推动科技、理论研究不断进步的一种手段，而并非一定会带来正确的结论。于此，我们应正确认识合情推理这一人类发展过程中起着至关重要作用的方法和理念，既要充分利用，又要理性认识其局限性。
2.合情推理在高中化学解题中的具体应用
不仅仅是在化学史中，合情推理做出了巨大的贡献，在如今的高中化学学习过程中，合情推理理念也贯穿始终，为使同学们更好地理解化学史的发展，更好地利用这一理念进行学习和解题，在此以化学方程式书写题和框图推断题为例，具体论述这一理论的实际应用。
2.1书写化学方程式的合情推理
化学方程式的书写一般均是以记忆为主，配合配平、理解和应用等手段来完成，高中化学知识内容繁杂，化学方程式种类繁多、形式各异，因此传统的死记硬背根本无法满足高中化学学习对于方程式的要求，因此，需要学生学习和掌握多种推理方式，通过反应物质性质的和反应类型的类比和推导，进行方程式书写的自我锻炼，以期达到举一反三的效果。
例如，“通过铜和浓硫酸的化学反应方程式来推导铜和浓硝酸的化学反应方程式”，针对此题目，我们可以做以下类比：首先，反应物均为铜和浓酸，铜为不活泼金属，活泼性低于氢，所以均不能按照传统的置换反应进行化学方程式的书写；第二，浓硫酸是强氧化性酸，硫元素可以被还原，铜元素则能被氧化，浓硝酸亦是强氧化酸，其中，氮元素被还原，铜元素同样被氧化；第三，浓硫酸与浓硝酸中的含水量均较低，硫元素和氮元素被还原生成的二氧化硫和二氧化氮均能从反应溶液中逸出。综上所述，铜与浓硫酸或浓硝酸的反应具有较高的类比价值，因此，通过铜与浓硝酸的化学反应方程式能够类比出铜与浓硫酸的反应方程式。除此之外，氯气和氢氧化钙的反应也可以通过类比氯气与氢氧化钠的反应方程式而写出，与铍相关的化学反应方程式也可以通过类比与铝相关的反应而进行推理……由此可见，合情推理思想在化学方程式书写中有着极为广泛的应用。
2.2框图推断题的合情推理
框图推断题在高中化学试题中往往是一个必不可少的题型，往往通过简单的题设和流程考察大面积的知识点以及学生的思维发散能力，有着信息隐蔽、知识含量广泛、综合性强、跨度大、形式灵活多样等特点，因此对于学生，此类题型的难度系数较高。求解此类题型的一般思路包括大体浏览全局，寻找反应交叉点或特征明显的物质的特点作为题目突破口，注意各方面反应和物质的联系，通过大胆的假设进行初步的推导，最终代入题给所有条件进行验证。
在推断过程中，猜想是必不可少的一部分，即是指根据已有的知识储备和解题经验，充分发散思维，发挥头脑想象力和创造力，将头脑中的知识体系进行交汇和碰撞，筛选出与题目相关的信息，并对未知物质进行大胆的猜想，跟随框图推理所有物质，最后结合其它信息进行对比和验证。合情推理思维帮助学生推断相关反应物质、整合框图结构，在框图推断题型中具有牵一发而动全身的作用。
3.总结
综上所述，合情推理思维不仅在整个化学发展史上发挥了举足轻重、开天辟地的作用，在如今的化学科研发展以及学生解题应用上也有着无可取代的地位。因此，培养学生的发散性思维，鼓励学生大胆想象和推理，对学生在化学这一学科的学习过程在至关重要。但仍需注意的是，切勿束缚了学生的思维空间，不要被高中化学课本仅有的内容和论断所束缚，化学是一个不断发展着的学科，知识内容也并非一成不变，所以，学生有必要了解课本之外的世界。
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