初中化學(xué)守恒思想的教學(xué)研究

王一凡

(上海市宜川中學(xué)附屬學(xué)校，上海 200065)

初中化學(xué)守恒思想的教學(xué)研究

王一凡

(上海市宜川中學(xué)附屬學(xué)校，上海 200065)

守恒思想是初中化學(xué)中非常重要的思想方法，無論是化學(xué)方程式的記憶和書寫還是化學(xué)反應(yīng)原理的推理和計算等初中化學(xué)的核心內(nèi)容都是建立在守恒思想的基礎(chǔ)之上的.本文將結(jié)合初中化學(xué)教學(xué)中經(jīng)常涉及到的幾種守恒思想方法的分類作出解析，并對化學(xué)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生守恒思想方法進行了一定的教學(xué)研究和思考，目的是為以后的教學(xué)中更好的幫助學(xué)生獲取知識、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力.

初中化學(xué)；守恒思想；教學(xué)研究

化學(xué)學(xué)科思想的化學(xué)教學(xué)會造成學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)浮于表面，增加了學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)的難度和困惑，嚴(yán)重限制了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，探究學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新性思維的發(fā)展.而守恒思想又是諸多化學(xué)思想中應(yīng)用最多涉及最廣的學(xué)科思想，因此培養(yǎng)學(xué)生守恒思想的教學(xué)研究尤為重要.

一、初中化學(xué)守恒思想主要分為以下幾個方面

1.質(zhì)量守恒

當(dāng)物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，其實質(zhì)就是分子獲得一定的能量，拆分成原子，原子不能穩(wěn)定的存在，又重新組合成新的分子.從宏觀角度來看化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變；從微觀的角度來看某種元素的原子無論是在哪種物質(zhì)中，反應(yīng)前后原子的種類、質(zhì)量及個數(shù)都不會改變，即總質(zhì)量守恒.

2.電荷守恒

在書寫化合物的化學(xué)式時，一個重要的原則就是化合物中各元素化合價代數(shù)和為零.其實質(zhì)就是在化合物中，陰、陽離子所帶總電荷電量相等而電性相反，即電荷守恒.

3.得失電子守恒

在化學(xué)反應(yīng)中，如果有物質(zhì)得到電子同時一定有物質(zhì)失去電子，電子不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失，電子只會從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種物質(zhì)，也就是說得失電子數(shù)一定是守恒的.

二、守恒思想在初中化學(xué)中的應(yīng)用

1.質(zhì)量守恒思想的應(yīng)用

(1)便于學(xué)生記憶和書寫化學(xué)方程式

化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)是初中學(xué)生用化學(xué)的語言來認(rèn)識和了解物質(zhì)世界的重要途徑,是打開化學(xué)世界大門的鑰匙和進入微觀世界的必經(jīng)之路,當(dāng)然也是中考化學(xué)的重點和難點,所以化學(xué)方程式的書寫顯得尤為重要,而化學(xué)方程式的書寫的重要原則就是質(zhì)量守恒定律,所以質(zhì)量守恒思想就貫穿于化學(xué)學(xué)習(xí)的始終.化學(xué)方程式的書寫對學(xué)生來說，難點就是沒有很好的用守恒思想來理解而是用背誦單詞的方法來記憶.

師：同學(xué)們生活中大家把可樂、雪碧、鹽汽水等飲料稱之為什么飲料？

生：碳酸飲料.

師：為什么稱為碳酸飲料??？

生：飲料中含有碳酸.

師：碳酸哪里來的呢？

生：不清楚啊.

師：同學(xué)們，其實在碳酸飲料的制取過程中，就是把二氧化碳壓入飲料中制成汽水的.二氧化碳怎么會變成碳酸了呢？接下來就來研究一下二氧化碳和水的反應(yīng).

師：反應(yīng)物如下：CO2+ H2O →

請大家觀察反應(yīng)物含什么元素？

生：共有碳?xì)溲跞N元素.

師：所以生成物中也一定什么元素？

生：一定含碳?xì)溲跞N元素.

師：你們猜想生成物是什么？

生：碳酸.

師：怎么證明我們的猜想呢？

生：滴加石蕊，溶液變紅

二氧化碳和水的化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)就在這輕松愉快的探究過程中結(jié)束了,如果堅持這種用元素守恒的思想方法來學(xué)習(xí)化學(xué)性質(zhì)的話，相信學(xué)生對于化學(xué)方程式的書寫便水到渠成了.(2)便以學(xué)生理解和推導(dǎo)計算關(guān)系式

守恒法也是初中中學(xué)化學(xué)計算中一種很重要的技能與方法，也是各類模擬試題或者中考試題中應(yīng)用最多的方法之一，其特點是抓住有關(guān)變化的始態(tài)和終態(tài)，忽略中間過程，利用某種不變量建立關(guān)系式，從而簡化思路，化難為易，快速解題.這里以一道關(guān)于質(zhì)量守恒定律的壓軸選擇題為例：

例1 (12年中考壓軸選擇題46題)取一定量的氧化鐵與氧化銅的混合物，加入稀硫酸(含0.1 mol H2SO4)，恰好完全反應(yīng)生成鹽和水.原混合物中氧元素的質(zhì)量是( ).

A．6.4g B．3.2g C．1.6g D．0.8g

做這道題的時候有些同學(xué)寫了一大堆的方程式，然后設(shè)未知數(shù)，解方程，繞了一大圈也沒有理清計算的思路.顯然根據(jù)酸溶液和堿性氧化物反應(yīng)生成鹽和水的性質(zhì)，稀硫酸的氫元素全部變成水中的氫元素，由元素守恒可知稀硫酸0.1mol，則生成水也是0.1mol，而水中的氧元素又全部來自于氧化鐵和氧化銅中的氧元素，因此水中的氧元素是0.1mol，所以原混合物中的氧元素也是0.1mol，根據(jù)反應(yīng)前后氧元素守恒的關(guān)系便很容易解決了.

(3)便于學(xué)生猜想和推斷物質(zhì)的化學(xué)式

根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變的思想，給我們研究一些物質(zhì)的組成指明了方向.比如教材中提到的無論水的電解,還是氫氣在氧氣中燃燒,都證明了水是由氫元素和氧元素組成的化合物.人們經(jīng)過了大量的實驗測定,確認(rèn)了水的化學(xué)式是H2O.

2.電荷守恒思想的應(yīng)用

(1)便于學(xué)生根據(jù)化合價書寫化學(xué)式

化學(xué)式的書寫是初三化學(xué)中第一次用化學(xué)語言認(rèn)識和學(xué)習(xí)化學(xué)物質(zhì)，也是為書寫化學(xué)反應(yīng)方程式做準(zhǔn)備的，如果化學(xué)式書寫不來，那就制約了化學(xué)學(xué)習(xí)的發(fā)展，因此理解化學(xué)式書寫中電荷守恒的思想就避免了學(xué)生死記硬背的弊端，特別是書寫帶原子團的物質(zhì)化學(xué)式時，不妨讓學(xué)生先書寫部分酸堿鹽的化學(xué)式如下：

HCl HNO3H2SO4H2CO3

NaOH KOH Ca(OH)2Al(OH)3

NaCl NaNO3Na2CO3Na2SO4

學(xué)生書寫好這些化學(xué)式之后，筆者還會引導(dǎo)學(xué)生來觀察和思考從上面這些酸、堿、鹽的化學(xué)式的書寫中我們發(fā)現(xiàn)了哪些規(guī)律：討論后我收集了他們的答案：

“老師我們發(fā)現(xiàn)了酸根結(jié)合的氫原子數(shù)是由酸根的化合價決定的，如果酸根顯-1價，則酸根結(jié)合一個氫原子；如果酸根顯-2價則酸根結(jié)合兩個氫原子，依次類推……”

“老師我們發(fā)現(xiàn)了金屬元素結(jié)合的氫氧根數(shù)是由金屬元素的化合價決定的，如果金屬元素顯+1價，則金屬元素結(jié)合一個氫氧根；如果金屬元素顯+2價，則金屬元素結(jié)合兩個氫氧根，依次類推……”

“老師我們發(fā)現(xiàn)了……”

聽到同學(xué)們精彩的發(fā)言，筆者深信他們用電荷守恒思想來書寫化學(xué)式已經(jīng)融入了自己的思想觀念.

(2)便于學(xué)生根據(jù)化學(xué)式計算元素的化合價

例2 求KMnO4中錳元素的化合價

求解如下：設(shè)錳元素化合價為x

1+x+ 4×(-2)=0

1+x-8=0

x=+7

3.得失電子守恒思想的應(yīng)用

(1)便于學(xué)生配平氧化還原反應(yīng)

在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得電子總數(shù)和還原劑失電子總數(shù)相等，即得失電子數(shù)守恒；因此氧化還原反應(yīng)的配平就是建立在得失電子守恒的基礎(chǔ)之上的，筆者舉例如下：

例3 配平下面的化學(xué)方程式

2.便于學(xué)生建立計算關(guān)系式

對于比較復(fù)雜的計算或者涉及方程式數(shù)目比較多的時候，可以根據(jù)得失電子守恒這一思想快速地建立一種關(guān)系式.

例4 (2009年中考壓軸選擇題46．)將物質(zhì)的量相等的鋁粉和鐵粉分別與同體積、同濃度的稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)情況如下圖所示.有關(guān)敘述中正確的是( ).

A．鋁粉、鐵粉和硫酸均有剩余

B．鋁粉、鐵粉均反應(yīng)完，硫酸有剩余

C．硫酸、鋁粉均反應(yīng)完，鐵粉有剩余

D．硫酸、鐵粉均反應(yīng)完，鋁粉有剩余

分析如下：由圖像可知，最終生成等質(zhì)量的氫氣

根據(jù)得失電子守恒建立關(guān)系式如下：

Fe→2H→H23Fe→6H→3H2

Al→3H→1.5H22Al→6H→3H2

由上述關(guān)系式可知消耗的鐵和鋁的物質(zhì)的量之比一定是3∶2，而最初鋁粉和鐵粉物質(zhì)的量相等，所以可推知金屬鋁一定有剩余(和鋁反應(yīng)的硫酸就不會剩余)答案選D

三、對守恒思想在初中化學(xué)中的應(yīng)用的思考

“守恒思想”是人們在認(rèn)識化學(xué)這一學(xué)科實踐活動中應(yīng)用得最重要的思想方法之一，是對化學(xué)的本質(zhì)、特征、價值的基本認(rèn)識.從以上例題可以看出，利用守恒思想可以使初中化學(xué)的學(xué)習(xí)化難為易、化復(fù)雜為簡單、化抽象為具體，同時還能體會到守恒之妙處、培養(yǎng)學(xué)生多角度思考問題等.培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科的思想不僅是學(xué)習(xí)化學(xué)的需要，也是將來孩子們走向社會的需要.

[1]上海市教育委員會.上海市中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(試行稿)上海教育出版社，2004(10).

[2]上海市教育委員會教學(xué)研究室.上海市初中化學(xué)學(xué)科教學(xué)基本要求(試驗本)上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2017(1).

[3]上海市中小學(xué)課程改革委員會.九年級義務(wù)教育課本(化學(xué))，2007(8).

[責(zé)任編輯：李璟]

G632

A

1008-0333(2017)26-0088-02

2017-07-01

王一凡(1981.05-)，女，河南商丘，中學(xué)一級，本科，從事初中化學(xué)教學(xué).