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守恒思想在初中化学解题中的应用

2022-05-30王庆越

数理化解题研究·初中版 2022年8期
关键词:解题应用初中化学

摘 要:将守恒思想运用到初中化学的解题过程中,不仅使整个教学变得更加轻松,同样也可以开拓学生的思维,使整个解题过程变得更加快速.但是守恒思想同样有一定的应用条件,尤其需要学生结合相关的课堂实际,有针对性地开展相关的问题.

关键词:守恒思想;解题应用;初中化学

中图分类号:G632   文献标识码:A   文章编号:1008-0333(2022)23-0113-03

收稿日期:2022-05-15

作者简介:王庆越(1977.7-),男,山东省邹平人,本科,中学高级教师,从事初中化学教学研究.

1 守恒思想在初中化学解题中的应用模式

1.1 根据化学反应前后物质质量不变,开展相关的求解

根据化学反应的质量守恒定律,参加化学反应的各物质总质量和反应后生成的物质总质量是相同的,这也就意味着,反应前后的物质质量是不变的,处于质量守恒的定律中.例如,白磷和氧气在完全反应中会生成一定质量的五氧化二磷.只要该化学反应恰好完全反应,反应前后的物质质量是完全不变的,反应前后的氧原子、磷原子的总数、质量也是不变,只是在化学反应中分子会发生破裂,分子的总数会发生变化.所以,在遇到相关的求解问题时,学生就可以根据化学反应前后物质质量不变,开展相关的求解.以氯酸钾和二氧化锰混合制氧气为例,已知反应后的固体物体质量,结合反应前的固体质量,学生就可以通过分析化学方程式,得出最后制得氧气的质量.这个案例运用的化学方法同样是化学反应前后物质质量不变,也就是守恒定律在化学反应中的应用.这类题型在初中化学教学中非常常见,应用的范围也非常广泛.学生如果对守恒思想不了解,在化学计算中不能很好地应用守恒思想,就会带来一系列的问题,甚至会影响到化学解题的步骤或者思路.所以这也就需要相关的化学教师在开展日常的实验中,将守恒思想贯穿到实验过程中,让学生对守恒思想有更加深入的了解,从而应用到实际的问题解决中.

1.2 根据反应前后某元素的质量不变,开展相关的解题实验

根据质量守恒定律可以了解到,同一种元素在化学反应前后的质量是不会发生变化的.这也就意味着,无论是反应前还是反应后,元素的总质量是一定的.例如,将4 g的金属样品投入到100 g溶质质量分数为9.8%的稀硫酸中,在完全反应后,形成了一定的硫酸盐,而该硫酸盐中含硫、氧两种元素的质量分数为80%,要求学生判断出该金属的质量分数.拿到这样一个例题,不少学生会陷入到迷茫之中,这道题目中并没有具体的给出该金属的质量分数以及一些比率,所以如果学生直接从理论上计算,是很难得到真正的结果,即使通过理论验证,过程上也非常复杂.这时,教师就可以带领学生换另一种思路,题目中已经提到了“完全反应”,也就是说,根据质量守恒因素,同一元素在反应前后的质量是不变的,所以无论是硫元素还是氧元素,反应前后的质量处于恒定中.所以根据这样一个质量等式,再依据题目中提到的硫酸盐中含硫、氧两种元素的质量分数为80%,可以轻松地计算出最后的质量,而最后依据反应的结果,可以计算出金属的质量,最后得出金属的质量分数.通过化学质量守恒定律,将原本较为复杂的一个求解方程式,变得更加轻松、简单,也通过这种方式给题目找到了一个全新的突破口,在整体上使解题过程变得更加清晰,也减轻了学生的学习负担.这类题目在初中化学中非常常见,尤其是当出现一些较为复杂的元素时,学生一时间很难找到突破口,就完全可以通过元素反应前后质量守恒的定律,开展相关的解题实验.

1.3 根据化学反应前后原子的数目和种类守恒,开展相关的解题

根据对初中化学相关题型的了解,往往在一道简单的化学题目中,会出现各种各样复杂的元素,有的元素对解题有帮助,有的元素却只是用来干扰学生的解题视线.

遇到这种情况时,学生就可以抓住守恒定律,根据化学反应前后原子的数目和种类守恒的要求,应用到化学解题中.例如,一氧化碳是一种有毒的大气污染源,不管是对环境还是人体都产生了极大的危害.而在化学中,为了检测大气中一氧化碳的含量和浓度,可以利用五氧化二碘進行检测.而在这个检测的过程中也发生了剧烈的化学反应,反应的化学方程式为:

I2O5+5COI2+5A

题目给出了相关的条件,并要求学生根据反应的情况,判断出A的具体化学式.这类问题看似非常荒诞,学生也摸不着头脑,事实上,却很好的体现了化学反应前后原子数目质量守恒的定律.也就是说,在化学反应前后,无论是氧原子、碳原子还是其他的元素,反应前后是不会忽然消失或质量上出现变化的.也就是说,“I2O5+5CO”出现的原子总数和“I2+5A”的原子总数目是完全一致的.根据这样的要求和特点,学生就可以轻松地求出A的具体化学式.在整个过程中既不需要复杂的化学计算,也不需要进行严格的思考,只是需要将守恒定律应用到解题中.

1.4 在电荷守恒、化合价守恒以及溶质质量守恒中的突出应用

电荷守恒、化合价守恒以及溶质质量守恒在初中化学中的应用范围较少,但一到遇到此类解题题目,学生如果不利用守恒定律开展相关的解题,会大大加重学生的学习负担.首先是电荷守恒,电荷守恒的应用范围集中在溶液类的题目中.在各类化学溶液中,会存在许多肉眼看不见的离子,这些离子绝大多数都是阴阳离子,也就是说离子内部所带的正负电荷数目是相等的,但阴阳离子的数目却并不一定是相当的.例如,如果在一个化学溶液中,该溶液中含有Na+、CO2-3、Cl-三种离子,而对于这三种不同的离子,已知Na+与CO2-3的个数比为5∶1,那么学生应该判断出CO2-3、Cl-的个数之比.此类类型题目有一个非常突出的特点,那就是并不会说出具体的数字,而是由一种抽象的比例来完成相关的例题.依据电荷守恒定律,阴阳离子所带的正负电荷数目是相等,这样才能使整体的溶液进行平衡,所以,依据这一点,可以直接通过溶液内部的化学方程式,计算出最后的比率.

对于化合价守恒来说,对同一个化学物质来说,要想使结构处于一种平衡状态,化学物质元素的正负化合价需要达到一种平衡,也就是说,无论是正化合价还是负化合价,他们的绝对值都是平衡的.在九年级的化学学习中,学生并不需要深入了解化合价的一些重难点,只需要简单的判断一些化合物的化合价,对此有一个简单的认识即可.所以此类问题的解决方法也非常简单,直接依据不同物质的正负化合价,得出化学物质正确的化学方程式即可.而这类题目也多数以判断题、填空题的方式出现,比如说要求学生依据化合价,写出氧化铝的化学式.学生除了进行日常的背诵,也可以依据正负化合价为零的方式,根据铝的元素+3价,氧的元素-2价,来判断出氧化铝的化学式.

在九年级下学期的化学实验中,学生已经需要接触到相关的化学溶液实验,就需要完成相关的问题,尤其是在初中化学的溶液实验题.溶液在化学反应的过程中,虽然会通过加水稀释,或者会有一定的蒸发产生结晶的过程,但在整体上,无论溶液的质量发生怎样的变化,溶质都不会发生变化.这也就是溶液中常用的溶质守恒定律.尤其是在九年级的相关化学作业中,这类题型的出现频率非常高,而且大多数是以应用题的模式.例如,在20℃时,100 g的某溶液质量分数是10%,这时如果需要提高溶液的质量分数,从10%上升到20%,就必须要对水分进行蒸发.那么对于这类溶液来说,应该蒸发掉多少克的水呢?这类题目看似非常复杂,甚至需要进行复杂的计算.如果学生利用溶质反应前后质量守恒定律,溶质在反应前后的质量并没有发生变化,依据这样的等量关系,就可以直接得出最终的水质量.同样在有关于加水稀释的相关题目中,质量守恒定律也非常好运用.这就是相关的化学守恒定律问题,无论是在化学填空题还是简答题,应用的范围都非常广,也需要化学教师在日常的教学中有意识地渗透,帮助学生培养将守恒定律运用到化学解题中的意识,从而提高学生化学学习的效率,更好地完成相关的学习.

2 学生在学习和应用质量守恒中应该注意的相关问题

守恒思想虽然在初中化学的应用性非常广,但同样也有一定的应用范围,需要学生在学习和应用的过程中注意.

2.1 理解好化学守恒的适用范围和思想

化学守恒思想虽然应用的范围比较广,但同样有一定的适用条件,不能随意应用到所有的化学题目中.初中学生在接受相关的思想后,往往会带来一种混乱感,题目尚未审清就直接将守恒定律运用到了解题中.但学生却不能将这理解为分子数守恒,或者说是体积守恒,也不能胡乱应用到相关的题目中,最后带来了一系列的解决问题.

2.2 具体了解反应前后的物质变化,注意相关的前提

对反应前后物质质量的总和要进行深入理解,不能遇到质量问题就直接应用质量守恒进行解答,必须要注意相关的前提,也就是是否进行了完全的反应.比如说氢气和氧气进行化学反应,但并没有进行完全反应,如果学生在解答此类问题时仍然按照质量守恒定律,就会带来一定的失误,反应后生成的物质数目也会因此变多,出现问题.2.3 注意化学反应中可能会有气体逸出

在有些特殊的初中化学题目中,化学反应后不仅会带来物质的生成,同样也会生成一定的气体.但这个气体一旦逸出到大气环境中,具体的质量就很难得到估算,如果此时学生忽视了气体的重量,仍然按照固体的方式开展相关的质量守恒计算,就会发生错误.这就要求学生不能只根据简单的质量数进行加减,必须要对反应的化学方程式进行分析,确保没有特殊情况后,在开展相关的气体计算问题.

2.4 守恒变化是自然界一切化学变化遵循的定律,与其他变化无关

虽然说在相关的物理变化面前,物质的质量同样是守恒的,但这并不意味着物理变化也遵循质量守恒定律.学生在应用守恒定律前必须要明白,守恒变化是自然界一切化学变化都应该要遵循的定律,但与其他变化无关.在相关的化学实验中,除了会出现一些化学变化,也同样会出现一些物理变化,这就需要学生进行系统的分析,做出正确的判断方式.

守恒思想在初中化学的学习过程中发挥了非常重要的作用,尤其是在化学的解题过程中.化学教师必须要大力培养学生的思维能力,帮助学生将守恒思想运用到日常的化學学习过程中,提高解题的效率.在利用守恒思想解决相关的难题时,学生也必须要了解到不同守恒思想的应用范围,了解好每个思想的使用特点,真正理解每个思想背后的含义.

参考文献:

[1] 钱海如,赵华.初中阶段守恒观构建的“进阶模型”研究——从“质量守恒定律”说起[J].化学教学,2019(8):25~29.

[2] 韦新平.国内化学观念与促进观念建构的教学研究述评——以《化学教育》《化学教学》和《中学化学教学参考》2003~2013年文献为例[J].化学教学,2018(9):20~24.

[责任编辑:季春阳]

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