论文部分内容阅读
摘 要： 本文探究化学习题教学的方法，列举实际案例，论述“变式”教学在培养学生发散性思维方面的功能。
关键词： 化学习题教学 变式教学 替换 恒等
课题：计算中的“替换”和“守恒” 思想
教学目标：
1.掌握“替换”方法并能够熟练运用于相关的化学计算；
2.理解“守恒”在计算中的应用。
教学过程：
提出问题：
母题：向6.4g CuO和FeO的混合物中，加入2mol/L的硫酸溶液50mL，混合物恰好完全溶解。若将等质量该混合物在足量氢气中加热并充分反应，冷却后剩余固体质量为多少？
学生读题后，第一反应是去解决混合物的组分问题，再根据得出的各组分的量分别计算其与氢气反应后还原得到的金属单质质量。此时，不必立刻遏制学生的思维，先让学生用自己的方法计算出结果。
学生板书：
解：设CuO和FeO的物质的量分别为x和 y
根据总质量：80x 160y=6.4 ①
根据反应方程式：CuO HSO = CuSO HO
x x
FeO 3HSO = Fe（SO） 3HO
y 3y
x 3y=0.1 ②
由①②得：x=0.04 y=0.02
混合物跟氢气反应后还原得到金属单质总质量
m（Cu） m（Fe）=0.04mol×64g/mol 0.02mol×2×56g/mol=4.8g
教师板书：m（Cu） m（Fe）=6.4g—0.1mol×16g/mol=4.8g
对比之下，学生方法较为繁琐，对教师的快速解题感到十分惊讶，于是产生强烈好奇心和求知欲。
之后，将题目作如下调整。
变式1：向ag CuO和FeO的混合物中，加入2mol/L的硫酸溶液50mL，混合物恰好完全溶解。若将等质量该混合物在足量氢气中加热并充分反应，冷却后剩余固体质量为多少？
学生进入思考状态：将质量變为字母，与前题相比，增加了计算的难度。又假如所给质量的数据并不凑巧，计算时会更困难，浪费时间也易算错。
教师点拨：要求铜、铁单质的质量，可否换个思路？即铁、铜总质量 = 氧化物总质量 — 氧原子质量？
教师板演解题过程：
CuO HSO = CuSO HO
FeO 3HSO = Fe（SO） 3HO
分析：观察反应方程式，会发现CuO→CuSO，FeO→Fe（SO），这过程其实是氧原子与硫酸根位置的互换，即硫酸根“替换”了氧原子，母题的思路其实就来源于此。
板书：
n（O） = n（SO） = 2 mol/L×0.05 L = 0.1 mol
m（O） = 0.1 mol×16g/mol = 1.6g
m （Cu） m（Fe）= 6.4g—1.6g = 4.8g
当总质量为ag时，m （Cu） m（Fe）= （a—1.6）g
经过此题的练习，学生巩固了质量守恒原理，了解了“替换”的方法，超越了传统的通过反应历程计算。学生看见简洁的过程，省时省力，于是感觉有必要了解更多更好的解题思想。
变式2：向6.4 g CuO和FeO的混和物中，加入200mL的盐酸恰好使混合物完全溶解。若在反应后的溶液中加入0.4mol/L氢氧化钠溶液500mL时，生成的沉淀最多，则盐酸溶液的物质的量浓度是多少？
学生受到变式1的启发，从相似处着手分析题目。该题仍可用“替换”方法来解：混合物在盐酸中恰好完全溶解得到CuCl和FeCl，加入氢氧化钠溶液至沉淀最多时，CuCl和FeCl全部转变为Cu（OH）和Fe（OH）。
板书：
n（NaOH） = n（OH） = n（Cl） = n（HCl） = 0.4mol/L×0.5L = 0.2 mol
c（HCl）=0.2 mol/0.2L = 1 mol/L
运用科学巧妙的方法，原本看似复杂的题目被“秒杀”，学生的思维开始闪现灿烂的火花，学习热情被大大地调动起来，想要了解更多题型。
变式3：向a g Fe、FeO、FeO的混合物中，加入100mL1mol/L的盐酸恰好使混和物完全溶解，放出224mL（STP）的气体，所得溶液中，加入KSCN溶液无血红色出现，那么若用足量的CO在高温下还原相同质量的该混合物，得到铁的质量是多少？
有了前几题的铺垫，很容易就能挑出题目中的有用数据“a g Fe、FeO、FeO的混合物”， “100mL1mol/L的盐酸”，隐去无用的数据“224mL（STP）的气体”，找到快捷的路径。
“加入KSCN溶液无血红色出现”，说明Fe、FeO、FeO最终全部转化为FeCl。根据铁元素守恒：
板书：
n（Fe）= n（FeCl） = 1/2 n（HCl）= 1/2×1mol/L×0.1L = 0.5mol
m（Fe）= 0.5mol×56g/mol = 28g
此类题目还可继续拓展，让学生的思路多向发散。
变式4：往由铁的氧化物组成的样品中加入一定量的盐酸，该样品恰好与盐酸完全反应而溶解。再往溶液中通入标准状况下的氯气0.56L，氯气完全转化为Cl，所得溶液中溶质仅为FeCl，且Cl的物质的量为0.75mol。则该样品中Fe与Fe物质的量之比是多少？
学生再次运用守恒思想求解：氧化物当中铁元素全部转变为Fe，设氧化物中含有xmolFe、ymol Fe，由铁元素守恒，知x y= 0.75/3 = 0.25 ①。已知参加反应的氯气为0.025mol，由得失电子守恒，得x（3—2） = 0.025×2×1 ②。解得x = 0.05，y = 0.2。从而确定样品中Fe与Fe物质的量之比：
n（Fe）/ n（Fe）= 0.05/0.2 =1/4
小结：贯穿本节课的思想即是“替换”和“守恒”，通过观察反应的特点，巧妙地将微粒进行互换，从而省去了繁琐的过程，节省了时间。其实大部分的化学计算都有其独特的方法和思路，要发现这些巧妙的方法，就必须具有敏锐的观察力和勇于突破的精神。
关键词： 化学习题教学 变式教学 替换 恒等
课题：计算中的“替换”和“守恒” 思想
教学目标：
1.掌握“替换”方法并能够熟练运用于相关的化学计算；
2.理解“守恒”在计算中的应用。
教学过程：
提出问题：
母题：向6.4g CuO和FeO的混合物中，加入2mol/L的硫酸溶液50mL，混合物恰好完全溶解。若将等质量该混合物在足量氢气中加热并充分反应，冷却后剩余固体质量为多少？
学生读题后，第一反应是去解决混合物的组分问题，再根据得出的各组分的量分别计算其与氢气反应后还原得到的金属单质质量。此时，不必立刻遏制学生的思维，先让学生用自己的方法计算出结果。
学生板书：
解：设CuO和FeO的物质的量分别为x和 y
根据总质量：80x 160y=6.4 ①
根据反应方程式：CuO HSO = CuSO HO
x x
FeO 3HSO = Fe（SO） 3HO
y 3y
x 3y=0.1 ②
由①②得：x=0.04 y=0.02
混合物跟氢气反应后还原得到金属单质总质量
m（Cu） m（Fe）=0.04mol×64g/mol 0.02mol×2×56g/mol=4.8g
教师板书：m（Cu） m（Fe）=6.4g—0.1mol×16g/mol=4.8g
对比之下，学生方法较为繁琐，对教师的快速解题感到十分惊讶，于是产生强烈好奇心和求知欲。
之后，将题目作如下调整。
变式1：向ag CuO和FeO的混合物中，加入2mol/L的硫酸溶液50mL，混合物恰好完全溶解。若将等质量该混合物在足量氢气中加热并充分反应，冷却后剩余固体质量为多少？
学生进入思考状态：将质量變为字母，与前题相比，增加了计算的难度。又假如所给质量的数据并不凑巧，计算时会更困难，浪费时间也易算错。
教师点拨：要求铜、铁单质的质量，可否换个思路？即铁、铜总质量 = 氧化物总质量 — 氧原子质量？
教师板演解题过程：
CuO HSO = CuSO HO
FeO 3HSO = Fe（SO） 3HO
分析：观察反应方程式，会发现CuO→CuSO，FeO→Fe（SO），这过程其实是氧原子与硫酸根位置的互换，即硫酸根“替换”了氧原子，母题的思路其实就来源于此。
板书：
n（O） = n（SO） = 2 mol/L×0.05 L = 0.1 mol
m（O） = 0.1 mol×16g/mol = 1.6g
m （Cu） m（Fe）= 6.4g—1.6g = 4.8g
当总质量为ag时，m （Cu） m（Fe）= （a—1.6）g
经过此题的练习，学生巩固了质量守恒原理，了解了“替换”的方法，超越了传统的通过反应历程计算。学生看见简洁的过程，省时省力，于是感觉有必要了解更多更好的解题思想。
变式2：向6.4 g CuO和FeO的混和物中，加入200mL的盐酸恰好使混合物完全溶解。若在反应后的溶液中加入0.4mol/L氢氧化钠溶液500mL时，生成的沉淀最多，则盐酸溶液的物质的量浓度是多少？
学生受到变式1的启发，从相似处着手分析题目。该题仍可用“替换”方法来解：混合物在盐酸中恰好完全溶解得到CuCl和FeCl，加入氢氧化钠溶液至沉淀最多时，CuCl和FeCl全部转变为Cu（OH）和Fe（OH）。
板书：
n（NaOH） = n（OH） = n（Cl） = n（HCl） = 0.4mol/L×0.5L = 0.2 mol
c（HCl）=0.2 mol/0.2L = 1 mol/L
运用科学巧妙的方法，原本看似复杂的题目被“秒杀”，学生的思维开始闪现灿烂的火花，学习热情被大大地调动起来，想要了解更多题型。
变式3：向a g Fe、FeO、FeO的混合物中，加入100mL1mol/L的盐酸恰好使混和物完全溶解，放出224mL（STP）的气体，所得溶液中，加入KSCN溶液无血红色出现，那么若用足量的CO在高温下还原相同质量的该混合物，得到铁的质量是多少？
有了前几题的铺垫，很容易就能挑出题目中的有用数据“a g Fe、FeO、FeO的混合物”， “100mL1mol/L的盐酸”，隐去无用的数据“224mL（STP）的气体”，找到快捷的路径。
“加入KSCN溶液无血红色出现”，说明Fe、FeO、FeO最终全部转化为FeCl。根据铁元素守恒：
板书：
n（Fe）= n（FeCl） = 1/2 n（HCl）= 1/2×1mol/L×0.1L = 0.5mol
m（Fe）= 0.5mol×56g/mol = 28g
此类题目还可继续拓展，让学生的思路多向发散。
变式4：往由铁的氧化物组成的样品中加入一定量的盐酸，该样品恰好与盐酸完全反应而溶解。再往溶液中通入标准状况下的氯气0.56L，氯气完全转化为Cl，所得溶液中溶质仅为FeCl，且Cl的物质的量为0.75mol。则该样品中Fe与Fe物质的量之比是多少？
学生再次运用守恒思想求解：氧化物当中铁元素全部转变为Fe，设氧化物中含有xmolFe、ymol Fe，由铁元素守恒，知x y= 0.75/3 = 0.25 ①。已知参加反应的氯气为0.025mol，由得失电子守恒，得x（3—2） = 0.025×2×1 ②。解得x = 0.05，y = 0.2。从而确定样品中Fe与Fe物质的量之比：
n（Fe）/ n（Fe）= 0.05/0.2 =1/4
小结：贯穿本节课的思想即是“替换”和“守恒”，通过观察反应的特点，巧妙地将微粒进行互换，从而省去了繁琐的过程，节省了时间。其实大部分的化学计算都有其独特的方法和思路，要发现这些巧妙的方法，就必须具有敏锐的观察力和勇于突破的精神。