數(shù)字“1”在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

朱凌虹

在物理學(xué)中，焦耳、米和安培分別是功、長度和電流等物理量的單位，由此可以進(jìn)行設(shè)想，“1”是否也能作為單位進(jìn)行使用.在初中化學(xué)知識中，原子量是一個(gè)比值，國際通用單位為1，對應(yīng)符號就是“1”，但通常都不將單位寫出，并且中子和質(zhì)子的相對質(zhì)量都接近1.下面對數(shù)字“1”在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述.

一、化學(xué)中的“1”

“1”不僅能作為一個(gè)數(shù)字，在化學(xué)中更是有著無限的作用和空間.隨著教育改革的深入，教師開始注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣.因此，如何利用數(shù)字“1”激發(fā)學(xué)生的主動性和化簡學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是值得教師研究的課題.學(xué)生從開始學(xué)習(xí)活動就接觸了數(shù)字，也接觸了多種多樣關(guān)于數(shù)字的游戲.這些生動具體的數(shù)字游戲，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情起到了一定程度的作用.研究發(fā)現(xiàn)，在初中化學(xué)知識內(nèi)容中，數(shù)字“1”貫穿了整個(gè)初中化學(xué).引導(dǎo)學(xué)生對“1”進(jìn)行理解，對于學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)有著不可估量的作用.數(shù)字“1”，能讓化學(xué)問題變得淺顯易懂，直觀生動.

“1”在化學(xué)符號的運(yùn)用中總是忽隱忽現(xiàn).下面對“1”的不表示情況進(jìn)行分析.其一，表示個(gè)數(shù).比如，在表示1個(gè)氧離子、1個(gè)氧原子和1個(gè)氧分子時(shí)，并沒有將“1”表示出來.在通過化學(xué)符號進(jìn)行表達(dá)時(shí)，直接寫為O2-、O、O2.其二，表示化合價(jià).一些化學(xué)元素的化合價(jià)為+1或者是-1，但是在進(jìn)行離子的書寫時(shí)，不能將“1”書寫出來，如K+、H+、Cl-.在結(jié)構(gòu)示意圖中，也要重視這個(gè)問題；其三，化學(xué)方程式.在書寫化學(xué)方程式時(shí)，若反應(yīng)產(chǎn)物和反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量系數(shù)為“1”，那么在書寫時(shí)也要省略，如CaO+H2OFY=Ca（OH）2.

在我們所了解和熟悉的自然界中，大部分時(shí)候都是“1+1=2”，但是在化學(xué)中存在著“1+1≠2”的現(xiàn)象.通過這一現(xiàn)象，我們可以分析出化學(xué)物質(zhì)的特殊性質(zhì)，并以此來對分子、原子的性質(zhì)進(jìn)行揭示，也就是原子之間和分子之間存在著空隙.通過“1+1≠2”的現(xiàn)象，可以對這一現(xiàn)象進(jìn)行理性的分析.比如，取一支長度大約為50cm的細(xì)玻璃管，在其中注入半管的蒸餾水，之后向其中注入酒精，使管內(nèi)的液體與管口持平，然后對玻璃管的管口進(jìn)行封閉，將細(xì)玻璃管進(jìn)行幾次的上下顛倒和振蕩，隨后對玻璃管中液體的體積進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)液體的體積變小了.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，1+1<2.這就是“1+1≠2”的現(xiàn)象.其實(shí)，在固體狀態(tài)和氣體狀態(tài)的物質(zhì)中，也存在此種“1+1≠2”的現(xiàn)象.原則上是仍然可以沿用壓縮的方法，但是由于其分子之間的斥力過大，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的操作難度過大，但是仍然可以用熱脹冷縮的現(xiàn)象對其證明.因?yàn)榉肿颖旧硎遣粫l(fā)生體積變化的，所以熱脹冷縮就可以說明是分子之間的距離發(fā)生了變化.若將原來的物質(zhì)體積看作是1，那么熱脹就是大于1，冷縮就是小于1，將兩種物質(zhì)混合，也就是“1+1≠2”.

二、化學(xué)中“1”的應(yīng)用

1.“1”在化學(xué)概念中的應(yīng)用.化學(xué)反應(yīng)的類型有很多種，但是按照基礎(chǔ)的類別進(jìn)行分類，可以分為四種基礎(chǔ)反應(yīng)：分解反應(yīng)、化合反應(yīng)、置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)，其中除了復(fù)分解反應(yīng)，其他三種反應(yīng)都與“1”息息相關(guān).我們可以對這三種反應(yīng)在“1”的層面進(jìn)行簡要分析.其一，置換反應(yīng)是單質(zhì)與化合物產(chǎn)生反應(yīng)，并且反應(yīng)的產(chǎn)物為另一種化合物和單質(zhì).在“1”的層面對置換反應(yīng)進(jìn)行理解，就是“1”化和“1”單進(jìn)行反應(yīng)生成另“1”化和“1”單的反應(yīng).其二，分解反應(yīng)是一種物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)生成兩種及兩種以上的物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng).在“1”的層面進(jìn)行理解，就是“1”生成n.其三，化合反應(yīng)是兩種及兩種以上的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)生成一種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng).在“1”的層面理解，就是n合成“1”.在對化學(xué)反應(yīng)的類型進(jìn)行分析和理解的過程中，只要對“1”的概念進(jìn)行充分地理解，就能對化學(xué)反應(yīng)的類型進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分和辨別.例如，有四種物質(zhì)甲、乙、丙、丁存在于一個(gè)密閉的容器中，四種物質(zhì)在一定的反應(yīng)條件下進(jìn)行充分反應(yīng)，反應(yīng)完畢后對容器內(nèi)的物質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行測量，經(jīng)過測量可發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前甲物質(zhì)的質(zhì)量為16.33g、乙為37.28g、丙為83.26g、丁為44.17g.在反應(yīng)后甲物質(zhì)的質(zhì)量變?yōu)?7.62g、乙為50.84g、丙為12.34g、丁為80.24g，請對密閉容器中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型進(jìn)行判定.對四種物質(zhì)反應(yīng)前后的物質(zhì)質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)的過程中，四種物質(zhì)中只有丙物質(zhì)在反應(yīng)后的質(zhì)量減小，而其他三種物質(zhì)甲、乙、丁的質(zhì)量都相應(yīng)增大.由此可見，在這個(gè)反應(yīng)的過程中根據(jù)物質(zhì)質(zhì)量的變化，滿足“1”生成n的條件和規(guī)律，并依此進(jìn)行推斷密閉容器中發(fā)生的反應(yīng)為分解反應(yīng).同理，若是將上述題目中甲、乙、丙、丁四種物質(zhì)反應(yīng)前后的物質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行調(diào)換，也就是只有丙物質(zhì)的質(zhì)量是增大的，而其他三種物質(zhì)甲、乙、丁的質(zhì)量是減小的，可以看出反應(yīng)中物質(zhì)的質(zhì)量變化規(guī)律滿足n合成“1”的條件，由此可以推斷發(fā)生的反應(yīng)是化合反應(yīng).在酸和堿的概念中也有“1”的影子，可以將概念中的“全部是H+”或“全部是OH-”看作是“1”，便于學(xué)生對“全部”進(jìn)行深層次理解.

2.“1”在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用.在初中化學(xué)教學(xué)中存在著較多的難點(diǎn)，化學(xué)方程式就是其中之一，特別是在對化學(xué)方程式進(jìn)行配平時(shí)，學(xué)生時(shí)常無處下手，但是如果在配平的過程中融入“1”的理念，就能將化學(xué)方程式的配平簡便化.例如，對焦炭還原氧化鐵的反應(yīng).通過“1”對化學(xué)方程式進(jìn)行配平，首先要找出化學(xué)方程式中最多原子個(gè)數(shù)的物質(zhì)即氧化鐵，將氧化鐵的系數(shù)設(shè)定為1，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后應(yīng)該是相等的原子個(gè)數(shù)，因此可以得出其他物質(zhì)的系數(shù)，C的系數(shù)為（3[]2），F(xiàn)e的系數(shù)為2，二氧化碳的系數(shù)為（3[]2），再將各個(gè)物質(zhì)的系數(shù)都化為最簡的整數(shù)比，即將方程兩邊的系數(shù)都乘以2，最后得出焦炭還原氧化鐵的化學(xué)方程式為3C+Fe2O3FY（=高溫FY）4Fe+3CO2↓.又如，酒精在氧氣中燃燒的反應(yīng).通過“1”對化學(xué)方程式進(jìn)行配平，方程中原子數(shù)目最多的物質(zhì)是乙醇，將其系數(shù)定為1，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以得出氧氣的系數(shù)為3，二氧化碳的系數(shù)為2，水的系數(shù)為3，各化學(xué)物質(zhì)的系數(shù)為最簡的整數(shù)比，因此不需要進(jìn)行化簡，最后得出酒精在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式為C2H5OH+3O2FY（=點(diǎn)燃FY）2CO2+3H2O.在計(jì)算化學(xué)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，也經(jīng)常遇到“1”的存在.簡單地從數(shù)值上來看，1=100%.因此，在表示某種元素或者物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，可以將一種物質(zhì)或元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)看作是1，然后減去其他元素或物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以此來表示某元素或物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即某物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=1-其他物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù).例如，某物質(zhì)的化學(xué)式為XCO3，已知氧元素在其中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48%，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是12%，請推斷出X是哪種元素，并寫出此物質(zhì)的化學(xué)式.由題可知X元素在XCO3中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=1-12%-48%=40%.又X/（X+16×3+12）×100%=40%，計(jì)算可得X=40.查表后可知，X為Ca.此物質(zhì)為碳酸鈣，其化學(xué)式為CaCO3.

總之，初中化學(xué)中蘊(yùn)涵著較多生活中的規(guī)律.教師要仔細(xì)觀察和研究生活中存在的化學(xué)現(xiàn)象，在化學(xué)教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生對其中所蘊(yùn)涵的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，激發(fā)學(xué)生對于化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力，從而提高教學(xué)效果.endprint