在讀寫(xiě)用中培育三重表征的思想方法

賴(lài)天浪 羅月旺

摘要：化學(xué)方程式是簡(jiǎn)潔且內(nèi)容豐富、內(nèi)涵深刻的專(zhuān)用符號(hào)。作為表示化學(xué)反應(yīng)的工具，化學(xué)方程式是九年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。在教學(xué)中，要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)膬?nèi)容適時(shí)地開(kāi)展專(zhuān)題復(fù)習(xí)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生從宏觀變化、微觀本質(zhì)和符號(hào)表征三個(gè)方面進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，幫助理解和形成“三重表征”的思想方法，變化學(xué)用語(yǔ)的“死記硬背”為“活學(xué)活用”。

關(guān)鍵詞：九年級(jí)化學(xué);化學(xué)方程式;三重表征

文章編號(hào)：1008-0546（2019）05-0039-04

中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.013

一、基于學(xué)情的小專(zhuān)題復(fù)習(xí)教學(xué)背景

化學(xué)方程式是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容和工具。但多數(shù)學(xué)生在化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)過(guò)程中主要以“死記硬背”為主。隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容的增加，接觸到的化學(xué)反應(yīng)數(shù)量也不斷增加，如果沒(méi)有掌握化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)方法，學(xué)習(xí)困難可想而知。為此，有必要在化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)過(guò)程中，視學(xué)生對(duì)化學(xué)方程式的理解和掌握情況，開(kāi)展以“三重表征”培育為目的的小專(zhuān)題學(xué)習(xí)。

二、小專(zhuān)題復(fù)習(xí)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置

1.通過(guò)分析特殊情景下的物質(zhì)變化的條件和結(jié)果，能分析、推理和正確判斷相對(duì)陌生的化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)的變化，并能用化學(xué)符號(hào)正確表示。

2.通過(guò)使用化學(xué)用語(yǔ)從定性和定量角度分析物質(zhì)的組成與變化情況，深刻理解化學(xué)方程式的涵義，初步形成“宏觀現(xiàn)象一微觀分析一符號(hào)表征”的學(xué)科思想方法，提升化學(xué)方程式的讀寫(xiě)和簡(jiǎn)單應(yīng)用能力。

三、小專(zhuān)題復(fù)習(xí)的教學(xué)評(píng)價(jià)

1.通過(guò)“活動(dòng)任務(wù)1”進(jìn)一步明確化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)步驟，提升化學(xué)方程式的讀寫(xiě)和配平的能力，達(dá)成和檢測(cè)目標(biāo)1的完成情況。

2.通過(guò)“活動(dòng)任務(wù)2”提升對(duì)化學(xué)方程式內(nèi)涵的理解以及應(yīng)用能力，促進(jìn)三重表征思想方法的初步形成，并通過(guò)變式訓(xùn)練檢測(cè)目標(biāo)達(dá)成情況。

四、小專(zhuān)題復(fù)習(xí)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

[引入新課]我們已經(jīng)學(xué)過(guò)了不少化學(xué)反應(yīng)，如水在通電條件下分解生成氫氣和氧氣，請(qǐng)結(jié)合水分解的裝置圖和變化的微觀圖示（如圖1），寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式，并說(shuō)明其表示意義。

設(shè)計(jì)意圖：水分解的化學(xué)方程式為2H2O=通電2H2↑+O2T↑它有三種表示意義“在通電條件下，水分解生成氫氣和氧氣，”“在通電條件下，每2個(gè)水分子分解得到2個(gè)氫分子和1個(gè)氧分子，”“在通電條件下，每36份質(zhì)量的水分解得到4份質(zhì)量的氫氣和32份質(zhì)量的氧氣”。在這一過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生梳理化學(xué)反應(yīng)的宏觀變化、微觀本質(zhì)與化學(xué)符號(hào)三者間的關(guān)聯(lián)，理解化學(xué)方程式是用簡(jiǎn)潔的化學(xué)用語(yǔ)全面和準(zhǔn)確地表示物質(zhì)的化學(xué)變化，不僅可以直接表示化學(xué)變化時(shí)物質(zhì)的微粒的數(shù)量比，還隱含著物質(zhì)變化時(shí)的質(zhì)量關(guān)系。這一過(guò)程，要避免“符號(hào)教學(xué)文本化”，防止學(xué)生把化學(xué)符號(hào)當(dāng)作“第二門(mén)外語(yǔ)”而造成學(xué)習(xí)困難。

[過(guò)渡]本節(jié)課，再通過(guò)小專(zhuān)題的形式進(jìn)一步理解和掌握化學(xué)方程式的涵義和應(yīng)用的知識(shí)。

活動(dòng)任務(wù)1：化學(xué)方程式的讀與寫(xiě)

問(wèn)題組1：請(qǐng)閱讀材料，根據(jù)題給信息，分析、推斷有關(guān)的反應(yīng)物或生成物，并寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（1）發(fā)生地震時(shí)，地殼中的水蒸氣和氧化亞鐵在高溫條件下作用，產(chǎn)生氧化鐵和一種氣體單質(zhì)。該氣體被公認(rèn)為是目前地震預(yù)測(cè)時(shí)的靈敏元素。試寫(xiě)出該氣體在地殼中產(chǎn)生的化學(xué)方程式。

設(shè)計(jì)意圖：蔡紅等的研究指出為保證化學(xué)方程式教學(xué)有效性，要讓學(xué)生親身經(jīng)歷完整的化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)過(guò)程。所謂的經(jīng)歷，應(yīng)當(dāng)不只是對(duì)化學(xué)變化的簡(jiǎn)單的觀察，更是要讓學(xué)生通過(guò)觀察和思維，對(duì)物質(zhì)化學(xué)變化過(guò)程中的宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)進(jìn)行聯(lián)系，最后用化學(xué)符號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的表征。同時(shí)，學(xué)生對(duì)化學(xué)方程式的使用技能的掌握是建立在對(duì)化學(xué)方程式和對(duì)化學(xué)反應(yīng)的理解基礎(chǔ)之上。眾多的研究都表明化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)不是簡(jiǎn)單的操作技能，而是需要全面理解化學(xué)物質(zhì)在一定條件下所發(fā)生的變化情況和變化現(xiàn)象，要注意通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生閱讀、分析與觀察特定的化學(xué)事實(shí)，最后才能用化學(xué)符號(hào)簡(jiǎn)潔、科學(xué)地表達(dá)特定情境下的化學(xué)反應(yīng)事實(shí)，進(jìn)而形成學(xué)科技能，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在教學(xué)中要注意發(fā)現(xiàn)學(xué)生答題中的錯(cuò)誤，如，化學(xué)式符號(hào)的書(shū)寫(xiě)，生成物的推斷，反應(yīng)條件與箭號(hào)的正確標(biāo)注等，通過(guò)化學(xué)式、反應(yīng)條件等的讀與寫(xiě)同步進(jìn)行完成化學(xué)反應(yīng)的符號(hào)表示。

小結(jié)：化學(xué)方程式是用來(lái)準(zhǔn)確表示化學(xué)反應(yīng)的符號(hào)，因此要遵循反應(yīng)的客觀事實(shí)，既要注意反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)發(fā)生的條件等不能錯(cuò)寫(xiě)，也要注意符合反應(yīng)中的質(zhì)量變化關(guān)系，即“質(zhì)量守恒定律”，這在書(shū)寫(xiě)過(guò)程中表現(xiàn)為“配平”。因此，有關(guān)化學(xué)方程式的讀寫(xiě)可歸納為“左邊反應(yīng)物，右邊生成物;寫(xiě)明化學(xué)式，微粒要配平;短線(xiàn)改等號(hào)，條件要注明;生成氣體或沉淀，是否箭號(hào)來(lái)標(biāo)明”。

反饋與訓(xùn)練：乙炔（c2H2）、乙醇（c2H5OH）等物質(zhì)都是常用的燃料，在空氣中完全燃燒生成二氧化碳和水，請(qǐng)寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

設(shè)計(jì)意圖：化學(xué)方程式的配平是正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)，要求“快”和“準(zhǔn)”。要達(dá)到這一要求，最為重要的是“認(rèn)真觀察”，可稱(chēng)之為“觀察法”。通過(guò)觀察把握反應(yīng)物和生成物的組成特點(diǎn)和轉(zhuǎn)化關(guān)系，然后靈活應(yīng)用諸如“奇偶配平法”“最小公倍數(shù)法”等多種方法進(jìn)行配平。對(duì)于稍微復(fù)雜的物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，還可用“設(shè)1法”，如對(duì)于乙炔、乙醇等物質(zhì)燃燒。

歸納小結(jié)：在學(xué)生練習(xí)與展示的基礎(chǔ)上，進(jìn)行化學(xué)方程式的配平技巧和方法的點(diǎn)撥。明確“無(wú)招勝有招，有方法但無(wú)定法”，有時(shí)甚至是幾種方法都可以用，如乙炔燃燒化學(xué)方程式的配平，設(shè)1法，先對(duì)組成較為復(fù)雜的物質(zhì)C2H2的化學(xué)計(jì)量數(shù)設(shè)為1，則根據(jù)原-子間的關(guān)系依次得到，1-？2-1;接下來(lái)，可確定O2的為5/2;最后，再同時(shí)乘以2，可得到化學(xué)計(jì)量數(shù)為“2-5-4-2”;或奇偶配平法，觀察反應(yīng)物中的C/H/O原子個(gè)數(shù)肯定都是偶數(shù)，因此從生成物入手，H20計(jì)量數(shù)假定為2（讓奇數(shù)變?yōu)榕紨?shù)），則可得計(jì)量數(shù)依次為“2-？-4-2”，最后比較氧原子情況可確定O2的計(jì)量數(shù)為5。配平時(shí)，認(rèn)真觀察物質(zhì)的組成與變化特點(diǎn)，找到配平的起點(diǎn)十分重要。從起點(diǎn)出發(fā)，先配兩邊出現(xiàn)次數(shù)較少的元素，尤其是只出現(xiàn)一次的元素;最后才配平左右出現(xiàn)次數(shù)較多的元素。出現(xiàn)較多的通常還會(huì)有以單質(zhì)形式出現(xiàn)，如上述題中的氧氣，放在最后進(jìn)行配平，且配平過(guò)程可以出現(xiàn)分?jǐn)?shù)形式，但最終結(jié)果要轉(zhuǎn)換成最簡(jiǎn)整數(shù)比。

活動(dòng)任務(wù)2：化學(xué)方程式與物質(zhì)質(zhì)量變化的定量分析

過(guò)渡：化學(xué)用語(yǔ)，含化學(xué)式與化學(xué)方程式都是專(zhuān)用的化學(xué)符號(hào)，可用來(lái)表示物質(zhì)組成與變化。從“宏觀現(xiàn)象一微觀分析一符號(hào)表征”的角度，分析和應(yīng)用化學(xué)符號(hào)的表示意義，解釋和解決化學(xué)組成與變化的問(wèn)題，是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容和思想方法。

問(wèn)題組2：在一密閉容器中，有氧氣、二氧化碳、水蒸氣及一種未知物質(zhì)M，在一定條件下充分反應(yīng)，所得反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系如下表。已知M的相對(duì)分子質(zhì)量為32。請(qǐng)結(jié)合表1的數(shù)據(jù)回答問(wèn)題。

（1）x=__。

（2）將反應(yīng)中各物質(zhì)的質(zhì)量變化關(guān)系填寫(xiě)在表格中。

（3）M物質(zhì)中一定含有哪些元素？

（4）寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___。

設(shè)計(jì)意圖：這是一道常見(jiàn)考題，可以根據(jù)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量的變化關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)M物質(zhì)完全消耗，即x=0;確定反應(yīng)中物質(zhì)間的質(zhì)量比依次是“64：96：88：72;對(duì)反應(yīng)物、生成物組成簡(jiǎn)單分析，即可確定M一定含有碳、氫元素，但對(duì)于M中是否含有氧元素，常規(guī)方法如下。

方法二：根據(jù)物質(zhì)的組成分析，反應(yīng)中生成88g二氧化碳和72g水，其中含有氧元素均為64g，即生成物中含有氧元素共64g+64g=128g，但氧氣僅消耗96g，即M中肯定還含有氧元素。其余同上。

應(yīng)用上述方法進(jìn)行解題，能較快地完成題（1）一（3），但對(duì)于M物質(zhì)的化學(xué)式的確定，涉及物質(zhì)組成的宏觀與微觀兩個(gè)不同角度的分析，對(duì)抽象思維能力要求較高，多數(shù)學(xué)生難以掌握。因此，這部分內(nèi)容需放手，讓學(xué)生進(jìn)行交流、討論、分析、推理和計(jì)算。在學(xué)生全面分析與計(jì)算基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進(jìn)行展示，并根據(jù)學(xué)生的計(jì)算結(jié)果引導(dǎo)開(kāi)展“逆向思維”，分析梳理的過(guò)程如下：

其中，前面兩種可從化學(xué)方程式直接看出，是化學(xué)方程式的顯性意義;最后一種，是通過(guò)化學(xué)計(jì)量數(shù)和相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算得到，可以看作是化學(xué)方程式的隱性意義。但是，如果轉(zhuǎn)換觀察的角度，直接告知物質(zhì)的變化情況，即如題中告知“M、氧氣、二氧化碳和水的物質(zhì)質(zhì)量變化關(guān)系為64：96：88：72”，則這些成為物質(zhì)變化的顯性關(guān)系;此時(shí)物質(zhì)變化時(shí)的微粒因其極其微小，肉眼無(wú)法直接觀察所以數(shù)量關(guān)系不明確，可以看作是物質(zhì)變化時(shí)的隱性關(guān)系。則，有該反應(yīng)可用符號(hào)表示為“aM+bO2→CCO2+dH2O”，其中四種物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量分別為32、32、44、18。顯然，四種物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系為64：96：88：72=（aX32）：（b×32）：（c×44）：（dxl8），由此可知該反應(yīng)中四種物質(zhì)分子間的數(shù)量關(guān)系，即化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)為“2-3-2-4”，即化學(xué)方程式可表示為2M+3O2=2CO2+4H2O。對(duì)比前后原子的變化情況可知M的化學(xué)式為CH4O。至此，可較為巧妙和直觀地解決相關(guān)問(wèn)題。

歸納小結(jié)：此類(lèi)考題的常規(guī)解法是根據(jù)化學(xué)式分析物質(zhì)組成，從而確定其微觀構(gòu)成情況。但是，如果能深刻理解化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)方程式不同角度的顯性和隱性的表示意義，緊扣物質(zhì)變化建立起的“宏觀現(xiàn)象微觀分析”的思想方法，即“宏觀現(xiàn)象-微觀本質(zhì)-符號(hào)表征”，分析過(guò)程更為簡(jiǎn)潔，計(jì)算量更小。反過(guò)來(lái)，還能幫助理解化學(xué)方程式的表示意義。這類(lèi)問(wèn)題分析的關(guān)鍵是要從不同角度分析物質(zhì)的變化及其符號(hào)表示，深刻發(fā)掘“宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)、符號(hào)表示”的關(guān)系，找出“宏-微-符”間的聯(lián)系。

反饋與訓(xùn)練：天旱時(shí)，常用以“偏二甲肼”為主要燃料的單級(jí)小火箭發(fā)射碘化銀進(jìn)行人工降雨。已知偏二甲肼的相對(duì)分子質(zhì)量為60?，F(xiàn)取3.0g偏二甲肼在O2中充分燃燒后生成4.4gCO2、3.6gH2O和1.4gN2三種物質(zhì)，由此可知偏二甲肼由一種元素組成，其化學(xué)式為_(kāi)__，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是__。

活動(dòng)任務(wù)3：課堂小結(jié)

組織學(xué)生進(jìn)行歸納整理，本節(jié)課復(fù)習(xí)的主要內(nèi)容有哪些，在學(xué)科知識(shí)、解題方法和能力方面學(xué)到了什么，還有些什么困惑？

[歸納總結(jié)]化學(xué)方程式是用簡(jiǎn)潔的化學(xué)符號(hào)準(zhǔn)確地表達(dá)物質(zhì)化學(xué)變化時(shí)的“質(zhì)”與“量”的變化情況。從微觀角度看，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)就是構(gòu)成物質(zhì)的微粒在一定條件下發(fā)生重新組合。在這組合過(guò)程中，不僅發(fā)生物質(zhì)的“質(zhì)”即種類(lèi)的變化，還有反應(yīng)物、生成物間的微粒數(shù)量和質(zhì)量關(guān)系，即“量”的關(guān)系。因此，從微觀本質(zhì)角度看“這些變化與變化關(guān)系都是由構(gòu)成物質(zhì)的微粒發(fā)生重新組合的結(jié)果”。在化學(xué)學(xué)習(xí)中要能從宏觀、微觀不同角度，更深入地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)全面分析幫助深刻理解化學(xué)方程式的表示意義。這是化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也是學(xué)習(xí)化學(xué)的思想方法。在學(xué)習(xí)時(shí)，要特別注意以下兩點(diǎn)：理解化學(xué)方程式與化學(xué)反應(yīng)中“質(zhì)”與“量”變化的“二重三種”變化關(guān)系，初步了解化學(xué)方程式中隱性與顯性的涵義;注意對(duì)物質(zhì)組成與化學(xué)變化的宏觀、微觀與符號(hào)表示的“三重表征”思想方法的認(rèn)識(shí)，能從不同角度分析化學(xué)問(wèn)題。

化學(xué)方程式讀寫(xiě)用的注意事項(xiàng)：

（1）化學(xué)式的讀與寫(xiě)。讀名稱(chēng)，寫(xiě)符號(hào)。

（2）化學(xué)方程式配平的簡(jiǎn)單方法：觀察法、奇數(shù)配偶法、設(shè)1法。

（3）化學(xué)方程式中常用符號(hào)的表示意義及使用：

a.反應(yīng)條件的標(biāo)注，常見(jiàn)的有：點(diǎn)燃、加熱（△）、高溫、催化劑等。

b.生成物中的特殊現(xiàn)象的表示，如“T”“↓”號(hào)的使用。

（4）理解化學(xué)方程式的三種表示意義，明確其中的宏觀、微觀和符號(hào)表示的相互關(guān)系，能進(jìn)行正向和逆向思維分析、推理和進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。

[課后作業(yè)]整理本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，完成兩道補(bǔ)充練習(xí)。

1.指出下列化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的有哪些，并對(duì)錯(cuò)誤的進(jìn)行訂正。

2.甲烷硅是一種無(wú)色無(wú)味的可燃性氣體，已知3.2g甲烷硅在空氣中完全燃燒生成6g二氧化硅和3.6g水蒸氣。試分析，甲烷硅是由——種元素組成;已知甲烷硅的相對(duì)分子質(zhì)量是32，則其化學(xué)式為——;試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式——。