福建 洪兹田 陈志鹏

一、类比迁移概述

当人们遇到一个新问题(靶问题)时，人们往往想起一个过去已经解决的相似问题(源问题)，并运用源问题的解决方法和程序去解决靶问题，这一问题解决策略称为类比迁移。类比迁移是间接推理的科学研究方法，是提出问题和解决问题的一条重要途径。类比迁移在解决化学问题过程中充当“中介”，即通过借用熟悉问题的解决办法去解决新问题。高考的信息迁移试题考查学生在分析题给情境的基础上，利用已有知识进行类比迁移的能力，并运用具有化学学科特征的化学用语，以及文字、图表等形式进行准确、科学的表达。

二、类比迁移解决新问题的一般程序和思维模型

1.一般程序

当面对陌生的问题情景(新问题)时，首先对问题初始条件、目标任务及构成要素进行觉察和理解(问题表征)。选择过去已经解决的相似问题(源问题)，回忆认知结构中的相关知识、情境等类似内容，整理出解决“源问题”所用的一般程序、策略、基本原理(信息识别、抽象)。将识别、抽象出的信息应用到“新问题”解决过程中去(信息匹配)，同时也要对应用“源问题”解决“新问题”的合理性进行验证(反馈验证)。

2.思维模型

三、类比迁移的考查类型——基于内容相关性视角

根据化学学科知识内容的相关性，可以把类比迁移分为概念类比迁移、物质性质类比迁移、有机物官能团类比迁移、反应原理类比迁移、反应规律类比迁移、物质结构类比迁移、化学实验类比迁移、计算型类比迁移等。

1.概念类比迁移

例1(2017·厦门质检，35题节选)下图为元素周期表的另一种画法——塔式周期表。上面标有部分族及部分元素。请根据周期表中所列的元素回答问题:

原子簇是由几个到几百个原子组成的相对独立的物质结构单元，如铝原子簇Al13、Al14。已知原子簇价电子总数为2，8，20，34，40，58……时，原子簇可稳定存在。

(1)Al13的稳定化合价为__________。

(2)Al14与周期表中所列元素__________(填元素符号)的性质相似，其原因为__________。

解析:原子簇的概念及其稳定化合价学生不熟悉，可将其与原子团的概念及化合价规律进行类比迁移，从而将陌生问题转化为熟悉问题。利用原子团、最外层电子数与化合价的关系来讨论有关原子簇及其稳定化合价的问题。当然，元素原子的最外层电子数>4，易得电子;元素原子的最外层电子数<4，易失电子。而原子簇价电子总数为2，8，20，34，40，58……时原子簇可稳定存在。Al13的价电子总数为3×13=39，容易得到1个电子变成40个电子稳定结构，从而显示-1价。同理，Al14的价电子总数为3×14=42，容易失去2个电子变成40个电子稳定结构，从而显示+2价，故与周期表中所列的Mg元素性质相似。

答案:(1)-1 (2)Mg Al14价电子为42,原子簇要达到稳定结构即价电子40,需要失去2个电子

2.物质性质类比迁移

Cr3+与Al3+的化学性质相似，在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是__________

__________。

答案:蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液

3.有机物官能团类比迁移

例3(2015·山东卷，9题)分枝酸可用于生化研究，其结构简式如图。下列关于分枝酸的叙述正确的是( )

A.分子中含有2种官能团

B.可与乙醇、乙酸反应，且反应类型相同

C.1 mol分枝酸最多可与3 mol NaOH发生中和反应

D.可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，且原理相同

解析:分枝酸学生并未接触过，其化学性质学生更不熟悉，可将其化学性质与所学具有相同官能团的物质的化学性质进行类比迁移，从而将陌生问题转化为熟悉问题。根据结构简式可知分枝酸含碳碳双键、羟基、羧基、醚键4种官能团，应具有与烯烃、醇、羧酸、醚等相似的化学性质。根据乙烯能发生加成反应，能使溴的四氯化碳溶液褪色，同时乙烯具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，可推出含有碳碳双键的分枝酸可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，二者褪色的原理不同。根据乙醇能与乙酸发生酯化反应，可推出含有羟基和羰基的分枝酸可与乙酸和乙醇发生酯化反应(取代反应)。根据乙酸能与NaOH发生中和反应，1 mol分枝酸可与2 mol NaOH发生中和反应。

答案:B

4.反应原理类比迁移

例4(2016·全国卷Ⅱ，26题节选)联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：

答案:8.7×10-7N2H6(HSO4)2

5.反应规律类比迁移

例5(2015·浙江卷，27题节选)化合物甲和NaAlH4都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和H2反应生成甲。甲与水反应可产生H2，甲与AlCl3反应可得到NaAlH4。将4.80 g甲加热至完全分解，得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况)的H2。

请推测并回答：

(1)甲的化学式为________；

(2)写出甲与AlCl3反应得到NaAlH4的化学方程式：__________；

(3)写出NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式：__________；

(4)甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe2O3)，写出脱锈过程发生反应的化学方程式：__________。

答案:(1)NaH

6.物质结构类比迁移

例6(1)已知CN-与N2结构相似，1 mol CN-中π键数目为________。

(2)氨硼烷是一种有效、安全的固体储氢材料。氨硼烷的结构和乙烷相似，如图：

①氨硼烷分子中氮原子、硼原子的杂化轨道类型分别为________和________。

②氨硼烷________(填“能”或“不能”)溶于水，其原因是__________。

解析:CN-和氨硼烷的结构学生不熟悉，可由N2和乙烷的结构进行类比迁移，从而将陌生问题转化为熟悉问题。CN-可由原型N2结构替换。由于N2结构为N≡N，可推出CN-的结构为[C≡N]-，进而推出1 mol CN-中π键数目。氨硼烷可由原型乙烷的结构替换。将乙烷中的两个碳原子分别用B、N替换，即是氨硼烷的结构。根据N、B原子均形成四个共价键，可判断N、B的杂化类型均为sp3。原型乙烷不溶于水，但是，由氨硼烷结构可知存在N—H强极性键，可以和水分子形成氢键N—H…O，故可溶于水。

答案:(1)2NA(2)①sp3sp3②能 氨硼烷与水分子间可形成氢键

7.化学实验类比迁移

例7(2017·全国卷Ⅲ，节选)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：

为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按下图连接好装置进行实验。

(1)将下列实验操作步骤正确排序：________(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。

a.点燃酒精灯，加热

b.熄灭酒精灯

c.关闭K1和K2

d.打开K1和K2，缓缓通入N2

e.称量A

f.冷却至室温

(2)根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=__________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

8.计算型类比迁移

对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp)，则该反应的平衡常数的表达式Kp=________；如果p4=0.36 MPa，求a点的平衡常数Kp=________。(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

解析:压力平衡常数Kp的概念及其计算学生并没有学过，可将其与浓度平衡常数Kc的概念及其计算进行类比迁移，从而将陌生问题转化为熟悉问题。浓度平衡常数Kc涉及平衡浓度，而压力平衡常数涉及平衡分压，学生只需用平衡分压代替浓度平衡常数表达式中相应物质的平衡浓度即可。关于分压的计算学生未学过，题目以信息形式提供。分压公式中，物质的量分数概念可类比质量分数概念。

a点CH4的平衡转化率为80%，总压p4=0.36 MPa

c(起始)/(mol·L-1) 1.0 1.0 0 0

c(转化)/(mol·L-1) 0.8 1.0×80% 1.6 1.6

c(平衡)/(mol·L-1) 0.2 0.2 1.6 1.6

四、应用类比迁移解决新问题的注意事项

1.用已学过的知识进行类比迁移时，应先构建旧知识和要解决问题之间的桥梁，所以选取的对象一定要准确。

2.用试题中所给的新信息进行类比时，一是会利用外显信息正确模仿迁移，二是排除干扰信息，进行整合筛选有效信息迁移，三是挖掘潜在信息，注重联想类比迁移。