吳俊明 張燕靜

摘要：闡釋了假說(shuō)、證明以及化學(xué)科學(xué)中的假說(shuō)、化學(xué)科學(xué)中的證明;“假說(shuō)—證明”是化學(xué)科學(xué)的重要方法，在化學(xué)教學(xué)中也具有重要的作用。

關(guān)鍵詞：化學(xué)的“假說(shuō)—證明”; 化學(xué)的“假說(shuō)—證明”思維; 教學(xué)訓(xùn)練

文章編號(hào)：1005-6629（2021）08-0009-06

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 化學(xué)認(rèn)知中的“假說(shuō)—證明”

“假說(shuō)—證明”是一種重要的認(rèn)知活動(dòng)，也是一種重要的化學(xué)認(rèn)知方法（“假說(shuō)—證明”方法常常被簡(jiǎn)稱為假說(shuō)方法）?！凹僬f(shuō)—證明”由假說(shuō)和證明這兩個(gè)部分組合而成。要了解“假說(shuō)—證明”活動(dòng)，需要先分別了解假說(shuō)和證明。

1.1 化學(xué)認(rèn)知中的假說(shuō)

假說(shuō)是出于解決問(wèn)題的需要，根據(jù)某些事實(shí)或原理對(duì)事物現(xiàn)象及其規(guī)律性作出的、有待于證明的猜測(cè)性解釋和說(shuō)明。

科學(xué)假說(shuō)是為解釋、說(shuō)明自然、社會(huì)、思維等方面的事實(shí)、現(xiàn)象，尋找有關(guān)規(guī)律，或者解答有關(guān)問(wèn)題而提出的初步推測(cè)，常常涉及“會(huì)發(fā)生什么”“可以觀察到什么”“產(chǎn)生什么結(jié)果”“在什么情況下發(fā)生”（或者“在什么情況下可以觀察到”）、“為什么會(huì)發(fā)生”“現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么”等問(wèn)題，是科學(xué)探究中最重要的智力活動(dòng)手段之一?？茖W(xué)假說(shuō)具有科學(xué)性和科學(xué)系統(tǒng)性（可歸屬于科學(xué)范疇）、假定性（需要驗(yàn)證或論證）、可證性（否則就無(wú)法進(jìn)行驗(yàn)證、論證）以及推測(cè)性、預(yù)見(jiàn)性（否則就無(wú)法對(duì)化學(xué)研究起指導(dǎo)作用）等?？茖W(xué)假說(shuō)必須滿足2項(xiàng)要求：一是必須具有可檢驗(yàn)性;二是必須具有可證偽性[1]。

科學(xué)假說(shuō)是以一定的事實(shí)或原理為基礎(chǔ)的。沒(méi)有事實(shí)或原理為基礎(chǔ)的假說(shuō)不是科學(xué)假說(shuō)。

科學(xué)假說(shuō)大體上可以分為解釋性假說(shuō)（理論性假說(shuō)）、經(jīng)驗(yàn)性假說(shuō)（描述性和預(yù)測(cè)性假說(shuō)，即關(guān)于事實(shí)的假說(shuō)）兩大類(lèi)。依據(jù)假說(shuō)涉及的對(duì)象、范疇及其產(chǎn)生的影響，還可以把它分為“常規(guī)科學(xué)假說(shuō)”和“革命性科學(xué)假說(shuō)”兩類(lèi)。

科學(xué)假說(shuō)往往有其逐步形成、充實(shí)、修正、發(fā)展和完善的過(guò)程。

化學(xué)認(rèn)知中的假說(shuō)，即化學(xué)假說(shuō)，是科學(xué)假說(shuō)的一類(lèi)，可能涉及物質(zhì)（實(shí)物材料）的存在、種屬、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、制取等等。它常常還具有形象性（否則就無(wú)法在宏觀直至原子、分子等水平上反映實(shí)物材料的存在、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及相應(yīng)規(guī)律）。

假說(shuō)一般對(duì)應(yīng)于比較重大的問(wèn)題。跟非重大問(wèn)題對(duì)應(yīng)的猜測(cè)性解釋和說(shuō)明可以稱為猜測(cè)、猜想（例如本文第3部分的實(shí)例2）。

1.2 化學(xué)認(rèn)知中假說(shuō)的證明

假說(shuō)是想象的產(chǎn)物，不一定是真實(shí)、正確的，只有得到證明或者否證才會(huì)具有積極意義。證明、否證分別是根據(jù)確實(shí)的材料肯定或者否定假說(shuō)真實(shí)性的方法。也就是說(shuō)，證明的作用是檢驗(yàn)假說(shuō)是否正確，所以，“假說(shuō)—證明”又被稱為“假說(shuō)檢驗(yàn)”。沒(méi)有經(jīng)過(guò)證明或者否證的假說(shuō)是沒(méi)有實(shí)際意義的，必須把假說(shuō)跟其證明或者否證結(jié)合起來(lái)，形成“假說(shuō)—證明”過(guò)程，假說(shuō)才成為通向科學(xué)認(rèn)識(shí)的“橋梁”，也才能實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)的飛躍和發(fā)展。

因此，完整的假說(shuō)方法應(yīng)該包括4個(gè)基本過(guò)程：

（1） 明確要解決的問(wèn)題;

（2） 提出假說(shuō);

（3） 由假說(shuō)得出推論;

（4） 驗(yàn)證推論，由此證明或者否證假說(shuō)。

對(duì)化學(xué)假說(shuō)進(jìn)行證明或者否證有兩條路徑：（1）利用實(shí)驗(yàn)手段來(lái)驗(yàn)證或者否證假說(shuō);（2）通過(guò)已有理論的演繹來(lái)論證或者反駁假說(shuō)。邏輯證明和實(shí)踐檢驗(yàn)是確定假說(shuō)是否正確的基本方法。其中，實(shí)踐檢驗(yàn)具有根本性，但是實(shí)踐常會(huì)受到某些限制。實(shí)行邏輯證明和實(shí)踐檢驗(yàn)相結(jié)合是最好的方法。

在假說(shuō)基本正確的前提下，這兩條路徑還可能具有對(duì)假說(shuō)進(jìn)行修正、完善的作用。

化學(xué)假說(shuō)通常通過(guò)歸納、類(lèi)比等非必然性推理形成。它一旦被已有理論演繹證明，就具有了必然性。

假說(shuō)的提出往往建立在部分事實(shí)的基礎(chǔ)上，把這部分事實(shí)跟形成的可檢驗(yàn)推論作為“假說(shuō)—證明”方法的核心，只突出事實(shí)和推理，忽視假說(shuō)及其證明是不妥的：畢竟事實(shí)不等于命題、不等于假說(shuō)、不能直接進(jìn)行推理;把事實(shí)跟證據(jù)等同是不妥的：“證據(jù)”是“證明命題或假說(shuō)的依據(jù)”，沒(méi)有命題或假說(shuō)，事實(shí)就成不了證據(jù)。從邏輯學(xué)的角度來(lái)看，假說(shuō)是跟事實(shí)有關(guān)的命題，推理是對(duì)命題進(jìn)行的邏輯操作活動(dòng)，命題和假說(shuō)都需要經(jīng)過(guò)證明才能確立;光有假說(shuō)沒(méi)有證明的過(guò)程不是完整的邏輯過(guò)程。假說(shuō)和證明是整個(gè)過(guò)程真正的核心。

2 “假說(shuō)—證明”是化學(xué)科學(xué)的重要方法

化學(xué)科學(xué)形成和發(fā)展的歷史充分說(shuō)明，“假說(shuō)—證明”是化學(xué)科學(xué)的重要方法，它不但在化學(xué)科學(xué)的形成和發(fā)展中一再起到了關(guān)鍵性作用，在化學(xué)科學(xué)的傳承中也是如此。

2.1 化學(xué)科學(xué)形成和發(fā)展中的“假設(shè)—證明”

在化學(xué)科學(xué)的形成和發(fā)展過(guò)程中，有許多化學(xué)家在提出自己的“理論”和猜想時(shí)，未能提供足夠和有力的證明;雖然這些“理論”在提出之初大多沒(méi)有冠以“假說(shuō)”，它們實(shí)際上屬于假說(shuō)。這些假說(shuō)中，有些很快得到證明、被確認(rèn)為理論（或稱為“學(xué)說(shuō)”）;有些直到多年之后，才被證實(shí)、被認(rèn)可為“理論”;還有一些或者無(wú)法證實(shí)，或者被否證、終被拋棄。例如：

1661年，波義耳（Boyle R.，1627～12691，英）提出的元素假說(shuō);

1703年，施塔爾（Stahl G.E.，1660～1734，德）提出的燃素假說(shuō);

1732年，波爾哈夫（Boerhaave H.，1668～1738，荷）提出的“化學(xué)親和力”假說(shuō);

1755年，布拉克（Black J.，1728～1799，英）提出的“固定空氣”（二氧化碳）假說(shuō);

1777年，拉瓦錫（Lavoisier A.L.，1743～1749，法）發(fā)表的燃燒假說(shuō);

1803年，道爾頓（Dalton J.，1766～1844，英）提出的原子假說(shuō);

1811年，貝采尼烏斯（Berzelius J.J.，1779～1848，瑞典）提出的電化二元假說(shuō);

1811～1821年，阿伏伽德羅（Avogadro A.，1776～1856，意）提出的分子假說(shuō);

1814年，蓋·呂薩克（Gay Lussac J.L.，1778～1850，法）提出的含氫酸假說(shuō);

1815年，普勞特（Prout W.，1785～1850，英）提出的元素由氫原子構(gòu)成假說(shuō);

1829年，德貝萊納（W. Dbereiner J.，1780～1849，德）提出的“三元素組”假說(shuō);

1834年，杜馬（Dumas J.B.A.，1800～1884，法）提出的取代假說(shuō);

1835年，貝采尼烏斯（Berzelius J.J.，1779～1848，瑞典）提出的催化假說(shuō);

1843年，日拉爾（Gerhardt C.F.，1816～1856，法）提出的有機(jī)物同系列假說(shuō);

1850年，威廉遜（ Williamson A.W.，1824～1904，英）提出的有機(jī)化合物的水類(lèi)型假說(shuō);

1852年，弗蘭克蘭（Frankland E.，1825～1899，英）提出的原子價(jià)假說(shuō);

1857年，凱庫(kù)勒（Kekulé F.A.，1829～1896，德）提出的有機(jī)物沼氣結(jié)構(gòu)類(lèi)型和碳四價(jià)假說(shuō);

1858年，凱庫(kù)勒等提出的碳鏈假說(shuō);

1861年，布特列洛夫（Бутлеров А.М.，1826～1886，俄）提出的有機(jī)物結(jié)構(gòu)假說(shuō);

1862年，格雷阿姆（Graham T.，1805～1869，英）提出的膠體假說(shuō);

1864年，古爾德貝格（C.M. Guldberg，1836～1902，挪）和瓦格（P. Waage，1833～1900，挪）提出的質(zhì)量作用定律假說(shuō);

1869年，門(mén)捷列夫（Дмитрий Иванович Менделеев，1834～1907，俄）提出的元素周期律假說(shuō);

1874年，范霍夫（J.H. vant Hoff，1852～1911，荷）和勒貝爾（J.A. Le Bel，1847～1930，法）分別提出的碳原子價(jià)鍵的四面體構(gòu)型假說(shuō);

1884年，勒夏特列（H. Le Chatelier，1850～1936，法）提出的化學(xué)平衡假說(shuō);

1887年，阿累尼烏斯（S. Arrhennius，1859～1927，瑞典）提出的電離假說(shuō);

1889年，阿累尼烏斯提出的活化分子和活化能假說(shuō);

1893年，維爾納（A. Werner，1866～1919，瑞士）提出的絡(luò)合物配位假說(shuō);

1902年，盧瑟福（E. Rutherford，1871～1937，英）提出的元素蛻變假說(shuō);

1906年，費(fèi)歇爾（Emil Fischer，1852～1919，德）提出的蛋白質(zhì)多肽結(jié)構(gòu)假說(shuō);

1910年，索迪（F. Soddy，1877～1956，英）提出的同位素假說(shuō);

1911年，盧瑟福提出的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō);

1916年，柯塞爾（W. Kosssel，1888～1956，德）和路易斯（G.N. Lewis，1875～1946，美）分別提出的電價(jià)假說(shuō)和共價(jià)假說(shuō);

1929年，德拜（P. Debye，1884～1966，荷）提出的極性分子假說(shuō);

1930年，范德華（J. van der Waals，1837～1923，荷）提出的分子間作用力假說(shuō);

1931年，鮑林（L. Pauling，1901～1994，美）和斯萊特（J.C. Slater，1900～1976，美）提出的雜化軌道假說(shuō)……

就它們?cè)诨瘜W(xué)科學(xué)形成和發(fā)展中的影響而言，拉瓦錫的燃燒假說(shuō);道爾頓的原子假說(shuō);阿伏伽德羅的分子假說(shuō);凱庫(kù)勒、柯?tīng)柊睾筒继亓新宸虻挠袡C(jī)物分子結(jié)構(gòu)假說(shuō);門(mén)捷列夫等人的元素周期律假說(shuō);阿累尼烏斯提出的電離假說(shuō);盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō);柯塞爾、路易斯的電價(jià)、共價(jià)假說(shuō);范德華的分子間作用力假說(shuō);鮑林和斯萊特的雜化軌道假說(shuō)等，堪稱為化學(xué)史中的十大科學(xué)假說(shuō)，可以作為認(rèn)識(shí)、了解“假說(shuō)—證明”方法的素材。

2.2 化學(xué)科學(xué)形成和發(fā)展中的“假說(shuō)—證明”方法例說(shuō)

歷史事實(shí)表明，化學(xué)的許多理性認(rèn)識(shí)的形成都依賴于“假說(shuō)—證明”活動(dòng)，“假說(shuō)—證明”思維在化學(xué)科學(xué)形成和發(fā)展中多次起到了關(guān)鍵作用。為具體地了解化學(xué)科學(xué)中“假說(shuō)—證明”的過(guò)程和特點(diǎn)，現(xiàn)概述兩個(gè)例子供讀者參考。

例1 道爾頓原子理論的確立[2～5]

古希臘哲學(xué)家德謨克利特（約公元前460～公元前370）認(rèn)為，物質(zhì)由極小的微粒——“原子”構(gòu)成，物質(zhì)只能分割到原子為止。這種臆測(cè)性的自然哲學(xué)觀點(diǎn)在人類(lèi)歷史中延續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間。例如，17世紀(jì)時(shí)著名的英國(guó)科學(xué)家牛頓仍然認(rèn)為原子是物質(zhì)的最小單位，且用原子間作用力來(lái)解釋化合、溶解、金屬置換、金屬溶解于酸、鹽與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)、火藥爆炸以及氣體體積與壓力成反比等化學(xué)和物理現(xiàn)象。牛頓的這些觀點(diǎn)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明。

道爾頓從1787年開(kāi)始業(yè)余從事氣象的觀察和研究長(zhǎng)達(dá)57年之久，先后研究過(guò)蒸汽壓、混合氣體分壓、氣體擴(kuò)散、空氣組成等問(wèn)題。他曾經(jīng)特別注意如何解釋兩種或兩種以上氣體混合后會(huì)變成一種均勻的氣體這個(gè)問(wèn)題。

1803年，他根據(jù)氣體受熱時(shí)膨脹，升壓、冷卻時(shí)收縮或降壓等現(xiàn)象以及查理定律（氣體體積隨溫度升高而膨脹），把氣體微粒間的排斥力解釋為熱的作用。他描繪氣體原子的周?chē)灰粚印盁岱铡被\罩，因而相互產(chǎn)生排斥力。溫度越高，“熱氛”就越多，相互間的斥力就越大。不久之后，道爾頓發(fā)表了有關(guān)論文，其要點(diǎn)是：

（1） 元素的最終組成稱為簡(jiǎn)單原子，它們是不可分割、不可見(jiàn)的;在一切化學(xué)變化中保持其本性不變;既不能創(chuàng)造也不能消滅。

（2） 同一元素的原子，其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)都是相同的;不同元素的原子在形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)上各不相同;每一種元素以其原子的質(zhì)量為最基本的特征。

（3） 不同元素的原子以簡(jiǎn)單數(shù)目比例相結(jié)合，就形成化學(xué)中的化合現(xiàn)象;化合物的原子是復(fù)雜原子，其形狀、質(zhì)量和性質(zhì)必然相同。

道爾頓指出了每種化學(xué)元素以它們的原子質(zhì)量為其最基本的特征（這是道爾頓原子論跟牛頓原子論的重要差別），被后來(lái)的化學(xué)元素周期律進(jìn)一步證實(shí)，也為化學(xué)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。

道爾頓的原子假說(shuō)使當(dāng)時(shí)一些化學(xué)基本定律得到了統(tǒng)一的解釋?zhuān)f(shuō)明了各種化學(xué)現(xiàn)象和各種化學(xué)定律間的內(nèi)在聯(lián)系，很快被化學(xué)界接受和重視。

道爾頓為什么能夠建立科學(xué)的原子假說(shuō)？一個(gè)重要原因是他以事實(shí)為基礎(chǔ)：他曾經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析過(guò)許多地區(qū)的空氣組成。運(yùn)用這方面的經(jīng)驗(yàn)，他分析了甲烷和乙烯兩種氣體的組成，發(fā)現(xiàn)甲烷的氫/碳比是乙烯的2倍，還發(fā)現(xiàn)其他一些化合物也有類(lèi)似現(xiàn)象。例如：在黑色的氧化銅中，按重量計(jì)算，總是20份氧跟80份銅化合;而在紅色的氧化銅（實(shí)為氧化亞銅）中則是11份重量的氧跟89份重量的銅化合。若同是跟20份重量的氧化合，紅色氧化銅中銅的重量是黑色氧化銅中的2倍;再如，在氮的氧化物中，跟相同重量氧化合的氮的重量也有簡(jiǎn)單整數(shù)倍數(shù)關(guān)系！他在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了倍比定律，發(fā)現(xiàn)只有用他的原子假說(shuō)才能很好地解釋倍比定律;否則的話，在不同化合物中，元素含量之比絕不會(huì)恰巧都為正整數(shù)。他自我辯解：“有些人把我的原子理論叫做假說(shuō)，不過(guò)，請(qǐng)相信我的話，我的原子理論是真理。我所得到的全部實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使我對(duì)這一點(diǎn)深信不疑?！钡罓栴D還進(jìn)一步想象到：不同元素的原子應(yīng)該有不同的大小和質(zhì)量。他根據(jù)當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的當(dāng)量定律認(rèn)為原子的相對(duì)質(zhì)量是可以測(cè)定的，并且以氫的原子質(zhì)量為1，測(cè)出了20種不同元素的相對(duì)原子質(zhì)量，制定了世界上第一張?jiān)恿勘怼?/p>

盡管道爾頓當(dāng)時(shí)測(cè)定的原子量很不準(zhǔn)確，然而這是一個(gè)創(chuàng)舉。盡管道爾頓的原子論含有一些錯(cuò)誤，但是其后化學(xué)科學(xué)近3個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已經(jīng)證明道爾頓原子論的基本假定是正確的。他所說(shuō)的“熱氛”，實(shí)際上跟原子的熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)……他為科學(xué)的原子論奠定了基礎(chǔ)，功績(jī)永存。正如恩格斯所說(shuō)：“化學(xué)中的新時(shí)代是從原子論開(kāi)始的，所以近代化學(xué)之父不是拉瓦錫，而是道爾頓?！?/p>

例2 阿累尼烏斯電離學(xué)說(shuō)的建立[6～9]

1800年伏打電池研制成功、隨后尼科爾森（W. Nicholson，1753～1815，英）和卡里斯?fàn)枺ˋ. Carlisle，1768～1840，英）實(shí)現(xiàn)了水的電解，使許多科學(xué)家對(duì)電解與導(dǎo)電度的實(shí)驗(yàn)研究產(chǎn)生了極大的興趣，對(duì)水溶液導(dǎo)電性和電解的研究步步深入。當(dāng)時(shí)的科學(xué)界普遍認(rèn)為：只有存在外加電壓時(shí)電解質(zhì)才會(huì)離解成正離子和負(fù)離子。例如，1805年，格羅特斯（C.J.D. Grotthuss，1785～1822，德）在解釋水的電解機(jī)理時(shí)指出：在電流作用下，水分子變?yōu)閹ж?fù)電的氧原子和帶正電的氫原子。

由于對(duì)上述觀點(diǎn)產(chǎn)生了懷疑，阿累尼烏斯開(kāi)始了一系列實(shí)驗(yàn)探究。從1882年到1883年冬季，阿累尼烏斯測(cè)定了各種酸、堿、鹽的稀溶液的導(dǎo)電度。1884年，他根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫(xiě)成了第一篇論文“電解質(zhì)的電導(dǎo)率研究”，其中指出：對(duì)極稀薄的鹽類(lèi)水溶液來(lái)說(shuō)，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)電度與濃度成正比;溶有兩種鹽類(lèi)的稀薄溶液的導(dǎo)電度，等于這兩種鹽在相同濃度時(shí)的導(dǎo)電度之和。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以對(duì)溶液中電解質(zhì)的狀態(tài)做出怎樣的判斷？在反復(fù)思考和大膽想象的基礎(chǔ)上，阿累尼烏斯隨即又寫(xiě)出了第二篇論文“電解質(zhì)的化學(xué)理論”，介紹了他的電離假說(shuō)。其要點(diǎn)有：

（1） 在某水化物（指可溶電解質(zhì)）的水溶液中，除水之外，由兩種成分組成，即具有活性又有電解性的成分（指電離后的產(chǎn)物）與無(wú)活性也無(wú)電解性的成分（指未電離的電解質(zhì)）。水、活性水化物與非活性水化物這3種成分在稀釋過(guò)程中以活性部分增長(zhǎng)、非活性部分減少來(lái)達(dá)到平衡。

（2） 一種電解質(zhì)的活度系數(shù)是電解質(zhì)中實(shí)際存在的活化分子數(shù)與該電解質(zhì)完全變化為活化分子時(shí)所存在的活化分子數(shù)之間的比值。

（3） 酸的活性系數(shù)越大，酸性越強(qiáng);堿也類(lèi)似如此……溶劑量無(wú)限大時(shí)，鹽能被完全活化（離解）。

（4） 電解質(zhì)能以活性和非活性兩種不同形式來(lái)表現(xiàn)，因而活性部分是在同一外因條件（溫度與稀釋度）下，總是形成電解質(zhì)全量的一定分?jǐn)?shù)值，這就是關(guān)鍵?；钚圆糠质菍?dǎo)電的，實(shí)際上是電解質(zhì)，非活性部分則不然……

阿累尼烏斯的論文受到質(zhì)疑，評(píng)價(jià)一度極低。一些化學(xué)權(quán)威認(rèn)為這篇論文缺乏依據(jù)，還有常識(shí)性錯(cuò)誤。例如，食鹽是一種穩(wěn)定的化合物，論文中卻認(rèn)為它溶解于水時(shí)被分解為鈉和氯氣，鈉可是能跟水劇烈反應(yīng)的，氯氣是黃綠色的、有刺激性氣味呢，這個(gè)推斷不符合實(shí)際情況……當(dāng)時(shí)的化學(xué)界對(duì)阿累尼烏斯的假說(shuō)普遍持懷疑態(tài)度。

不久，奧斯特瓦爾德（F.W. Ostwald，1853～1932，德）在研究乙酸甲酯水解和蔗糖轉(zhuǎn)化問(wèn)題時(shí)發(fā)現(xiàn)：有機(jī)酸和鹽酸在沒(méi)有外部電力作用時(shí)都含有不同濃度的氫離子，與阿累尼烏斯電離假說(shuō)一致，可以作為這個(gè)假說(shuō)的旁證。1886年，阿累尼烏斯發(fā)現(xiàn)：把等量的鹽溶解在不同量的水中時(shí)，溶液越稀，分子電導(dǎo)越大，表明電離度越高;到無(wú)限稀釋時(shí)，溶液的分子電導(dǎo)達(dá)到最大值，可以認(rèn)為這時(shí)全部電離。

早在1788年，英國(guó)物理化學(xué)家布拉格登（C. Blagden，1748～1820，英）就發(fā)現(xiàn)食鹽、硝酸鉀、氯化鈉、酒石酸鉀鈉等溶液的凝固點(diǎn)降低值簡(jiǎn)單地依賴于鹽和水的比例;如果幾種鹽同時(shí)溶在水中，凝固點(diǎn)的降低值具有加和性（布拉格登定律）。1885年，范霍夫根據(jù)他的研究指出：酸、堿、鹽溶液中的溶質(zhì)粒子似乎要比同摩爾濃度的有機(jī)物溶液中的粒子多。1887年，法國(guó)化學(xué)家拉烏爾（F.M. Raoult，1830～1910，法）在研究了水溶液和非水溶液蒸汽壓降低問(wèn)題之后，發(fā)現(xiàn)各種溶液的相對(duì)蒸汽壓降低值跟溶質(zhì)的分子分?jǐn)?shù)成正比、跟溫度無(wú)關(guān)（拉烏爾定律），并發(fā)表了由熱力學(xué)推導(dǎo)出的凝固點(diǎn)降低公式和沸點(diǎn)升高公式，兩者都正比于溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。這些研究成果對(duì)阿累尼烏斯的電離假說(shuō)是有力的支持。阿累尼烏斯指出：凡是不遵守范霍夫的凝固點(diǎn)降低公式、沸點(diǎn)升高公式和滲透壓公式的溶液顯然都是能夠?qū)щ姷乃?、堿、鹽電解質(zhì)溶液，在這些公式的右邊都要乘上范霍夫提出的系數(shù)i（i>1），才能符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這正是電離使溶液內(nèi)溶質(zhì)粒子增加造成的結(jié)果。如果一個(gè)分子離解為n個(gè)離子，則i=1+（n-1）α。阿累尼烏斯利用他人以及自己測(cè)定的電導(dǎo)數(shù)據(jù)計(jì)算α值，所得的i值跟實(shí)驗(yàn)所得的i值符合得很好，通過(guò)兩個(gè)完全不同的途徑和方法得到相同的i值，有力地證明了電離假說(shuō)的正確性。1887年，阿累尼烏斯發(fā)表論文“論水溶液中物質(zhì)的電離”，全面地闡述了電離學(xué)說(shuō)的基本內(nèi)容。自此，阿累尼烏斯的電離假說(shuō)正式成為阿累尼烏斯電離學(xué)說(shuō)。

3 “假設(shè)—證明”方法在化學(xué)教學(xué)中也具有重要的作用

“假設(shè)—證明”方法在化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中也具有重要的作用，下面介紹兩個(gè)實(shí)例。讀者不難通過(guò)分析和思考得出上述結(jié)論。

實(shí)例1 用“假說(shuō)—證明”方式進(jìn)行“弱電解質(zhì)的電離”教學(xué)

“弱電解質(zhì)的電離”教學(xué)涉及弱電解質(zhì)概念、電離平衡移動(dòng)和電離常數(shù)，是研究電解質(zhì)溶液、學(xué)習(xí)電化學(xué)知識(shí)，進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。同時(shí)又是對(duì)先期所學(xué)化學(xué)平衡理論進(jìn)一步延伸、拓展和鞏固的重要題材。由于涉及到物質(zhì)微粒的荷電現(xiàn)象、物質(zhì)微粒的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，無(wú)法直觀、比較抽象，它不但是中學(xué)化學(xué)的重要內(nèi)容，又是高中化學(xué)的難點(diǎn)內(nèi)容。

在其教學(xué)中通常先通過(guò)實(shí)驗(yàn)和討論讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同電解質(zhì)的電離程度強(qiáng)弱不同，因而電解質(zhì)有強(qiáng)弱之分，進(jìn)而形成弱電解質(zhì)概念。為了使學(xué)生形成弱電解質(zhì)電離平衡、電離平衡移動(dòng)和電離常數(shù)等概念，還需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到“不同弱電解質(zhì)的電離程度也有區(qū)別”以及弱電解質(zhì)電離的特點(diǎn)、建立弱電解質(zhì)電離及電離平衡假說(shuō)并予以證明。為此，需要引導(dǎo)、組織學(xué)生嘗試根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律預(yù)測(cè)弱電解質(zhì)電離平衡移動(dòng)現(xiàn)象，想象弱電解質(zhì)電離及其平衡移動(dòng)的微觀圖景并且用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)……，才可能最終確立關(guān)于弱電解質(zhì)電離的理性認(rèn)識(shí)。教師組織學(xué)生利用數(shù)字pH計(jì)測(cè)定并比較三種濃度鹽酸與醋酸的pH，以及未知酸的pH，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行電解質(zhì)的強(qiáng)弱之分、強(qiáng)弱電解質(zhì)的差異、同為弱電解質(zhì)的醋酸與未知酸的差異3個(gè)層面的分析，然后進(jìn)行討論，應(yīng)用“假說(shuō)—驗(yàn)證”方法較好地進(jìn)行了“弱電解質(zhì)的電離”教學(xué)[10]。

實(shí)例2 通過(guò)“假說(shuō)—證明”活動(dòng)嘗試解釋異常現(xiàn)象

往二支相同的試管中各加入一片鋁片（純度高于99.5%且大小相同），再分別加入等體積的3mol/L HCl和1.5mol/L H2SO4，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

學(xué)生發(fā)現(xiàn)，雖然都是Al和H+反應(yīng)，且H+濃度相同，卻產(chǎn)生了不同現(xiàn)象。為什么會(huì)這樣？如何解釋這個(gè)現(xiàn)象？

為解決這個(gè)問(wèn)題，教師和學(xué)生通過(guò)討論共同確定并關(guān)注了兩點(diǎn)：第一，鋁的表面有一層致密氧化鋁保護(hù)膜;第二，酸溶液的陰離子不同，一個(gè)是Cl-，另一個(gè)是SO2-4。在此基礎(chǔ)上以猜測(cè)形式提出兩個(gè)假說(shuō)：（1）Cl-能促進(jìn)Al與H+的反應(yīng);（2）SO2-4不會(huì)促進(jìn)Al與H+的反應(yīng)。

為檢驗(yàn)這兩個(gè)假說(shuō)，教師和學(xué)生又做了下面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一：將一鋁片放入3mol·L-1HCl中，產(chǎn)生大量氣泡;再加入1.4g Na2SO4晶體（約0.01mol），產(chǎn)生氣泡的速率無(wú)明顯變化。

結(jié)論一：SO2-4不會(huì)促進(jìn)，也不會(huì)阻礙Al與H+的反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)二：將一鋁片放入1.5mol·L-1 H2SO4中，無(wú)明顯現(xiàn)象;再加入0.5g NaCl晶體（約0.01mol），幾分鐘后有大量氣泡產(chǎn)生。

結(jié)論二：Cl-能促進(jìn)Al與H+的反應(yīng)。

綜合結(jié)論：由于Cl-能促進(jìn)Al與H+的反應(yīng)從而破壞鋁片表面的氧化膜，使H+直接與Al反應(yīng)生成H2，而SO2-4不能促進(jìn)Al與H+的反應(yīng)，不會(huì)破壞鋁片表面的氧化膜，所以鋁片在稀鹽酸中能夠迅速產(chǎn)生氫氣，而在稀硫酸中卻看不到明顯現(xiàn)象。

嚴(yán)格地說(shuō)，上述結(jié)論二還是假說(shuō)，還需要進(jìn)一步證明，特別是理論的支持。一些研究者發(fā)現(xiàn)：在某些環(huán)境下，許多金屬的表面能夠形成具有防腐蝕效果的鈍化膜。然而，當(dāng)有氯離子存在時(shí)，鈍化膜會(huì)破裂發(fā)生點(diǎn)蝕，使鈍化膜對(duì)材料的保護(hù)作用失效，表現(xiàn)出氯離子對(duì)鈍化膜有活化作用[11]。這是可以支持結(jié)論二的。但是，氯離子的“活化”機(jī)理很復(fù)雜，有著不同的“理論”。例如，有人認(rèn)為氯離子是陽(yáng)極過(guò)程的強(qiáng)活化劑，而不是著眼于鈍化膜[12]。這些“理論”還有待于進(jìn)一步證明，未完全擺脫假說(shuō)性質(zhì)。

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