變化中的守恒守恒中的變化

摘要：溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系判斷是高考的必考知識點，傳統(tǒng)教學只是對一個一個割裂的例題進行分析，本文試圖以一個情境變化提出多個問題，來分析反應變化過程中的離子濃度關(guān)系，帶領(lǐng)學生分析變化過程中始終存在著守恒，守恒中又滲透著變化，幫助學生形成變化與守恒相統(tǒng)一的觀念。

關(guān)鍵詞：一題多變;變化與守恒

文章編號：1008-0546（2019）11-0049-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.11.013

一、問題的提出

在近幾年的高考化學試卷中，溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系判斷已然成為一個必考的知識點，這也是學生學習電解質(zhì)溶液中離子濃度的一個難點。此類傳統(tǒng)題型的試題，涉及到了電離理論、水解理論、守恒思想、平衡思想、元素觀、微粒觀、定量觀等理論知識和化學核心觀念，自從實施新課程以來，便賦予了新課程的特色，此類題可以有效地測試學生的綜合應用能力和處理圖表信息能力。以往，大部分老師在進行這部分教學時，都是對相關(guān)的知識點進行總結(jié)歸納（兩個理論、三個守恒），然后根據(jù)不同的電解質(zhì)溶液類型，舉相關(guān)的一個例題進行講解說明。其實對于大多數(shù)學生而言，單一溶液中的微粒大小關(guān)系和守恒關(guān)系很容易判斷，難就難在反應過程中的離子濃度變化分析。本文試圖通過對一個反應在變化過程中離子濃度大小進行分析，發(fā)現(xiàn)即使是變化的反應中始終存在著守恒，守恒中又滲透著變化。以一個情境變化提出多個問題，一題多變來幫助學生提升析題解題的能力，幫助學生形成變化與守恒相統(tǒng)一的觀念。

二、“一題多變”的設(shè)計原則

“一題多變”相信對于許多教師而言，都是極為熟悉的詞語。特別是理科教師運用得最為廣泛和得心應手。一題多變重點在于對某個問題進行多層次、多角度、多方位的探索。一題多變對培養(yǎng)學生發(fā)散思維有極大的幫助，是學生創(chuàng)新思維的必備前提，也是一種良好的學習品質(zhì)。當然，怎么變？問題怎么設(shè)置？解決哪些問題？恰當?shù)囊活}多變，在教學中起著至關(guān)重要的作用。

1.應該體現(xiàn)化學的層遞性

對已給的題目進行大膽的組合和拓廣，由易到難，由數(shù)字到字母，由等式到復雜的不等式，每一問每一變都體現(xiàn)層層遞進、步步深入、環(huán)環(huán)相扣的密切聯(lián)系。這樣不僅鍛煉了學生用類比的方法去思考和學習，而且促進學生對解決問題的思路理解得更為透徹。

化學中的一題多變設(shè)計應能夠體現(xiàn)知識的一定規(guī)律和一定的關(guān)聯(lián)，便于學生思考問題時思路的發(fā)展。用題目的相同、相近、相似這一系列培養(yǎng)學生的觀察能力，了解溶液中離子濃度大小比較從簡單到復雜，從一般到特殊的探索規(guī)律。再從不同的思路去分析，不僅使得學生對思考的問題由淺入深，而且極大地鍛煉學生類推能力和梳理思路歸納的能力。

2.應該注意題目的前后關(guān)聯(lián)

一題多變，變出的問題應該與原來的題目或情境有關(guān)聯(lián)，是在原題上的引申或拓展，或改編了量的變化，或結(jié)合了圖形等，讓學生可以從不同的角度去審題，得出他認為有用的信息來解決問題。

3.應該能夠體現(xiàn)命題的前瞻性

結(jié)合圖形題目是近年來考試比較多的一類，這類題型往往是先給出一個離子濃度的分布圖，再讓學生對照這個圖形并結(jié)合題目中信息在不同pH下的離子濃度大小比較。學生需要先吃透給出的題目和解題方法，領(lǐng)會后再獨立解決問題。通過對這個題目的解答，可以讓學生體會來源于教材的靈活多變，嘗試通過總結(jié)題目和思路，真正學會解決問題。所以在平時的教學中設(shè)計一題多變還應貼近高考題型，及早著手培養(yǎng)學生有良好的思考習慣和思維品質(zhì)。

三、“一題多變”的案例

案例1：25℃時，下列有關(guān)溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系是否正確？

20mL 0.1Omol·L-1CH3COONa溶液中通HCl氣體至pH<7：c（CH3COO-）+c（CH3COOH）

分析：這是離子濃度大小比較題目中以“CH3COONa溶液中通HCl”為反應情境設(shè)置的問題。顯然這道題想讓學生分析的是物料守恒，在CH3COO-Na溶液中通HCl，隨著HCl的加入，溶液中的物料一直是守恒的，即：c（CH3COO-）+c（CH3COOH）=c（ Na+），這就是變化中的守恒，當然只要CH3COONa溶液中有HCl的加入，溶液中必定存在著電荷守恒：c（H+）+c（Na+）=c（OH-）+c（CH3COO-）+c（cl-），那么抓住這兩個守恒，可以變形出很多的等式與不等式，可以如下設(shè)置問題。

變化①：20 mL O.1mol·L-1CH3COONa溶液中通入HCl氣體至pH=7：c（Na+）>c（Cl-）=c（CH3COOH）

分析：想一想，這是一個不等式大小比較，隨著HCl的加入，溶液由堿性慢慢變?yōu)橹行?，那么溶液中的離子有怎樣的變化呢？通過原題的分析，在變化中兩個守恒是不變的，要讓學生通過守恒來考慮其中的變化，變成中性時，溶液中必定有c（H+）=c（OH-），這樣由電荷守恒就可以變化出一個新的守恒：c（Na+）=c（CH3COO-）+c（cl-），讓學生思考，是不是答案就出來了呢？

變化②：20 mL 0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液與1OmL 0.1Omol·L-1HCl溶液混合得到酸性溶液：c（CH3COOH）+2c（H+） =c（CH3COO-）+2c（OH-）

分析：把HCl氣體換成具體濃度、具體體積進行比較，就會出現(xiàn)典型的量的問題，這個問題正好是生成：等體積等物質(zhì)的量濃度的CH3COOH、CH3COONa、NaCl混合溶液，分析其中的守恒，電荷守恒、物料守恒始終不變，但是學生發(fā)現(xiàn)通過這兩個守恒并不能得出這個結(jié)論，這里其實隱含了：c（Na+）=2c（Cl-）這樣一個量的關(guān)系，結(jié)合三個守恒才可以得出題目設(shè)置的答案。當然這道題還可以有另外的思考方法，因為NaCl溶液中Na+、Cl-既不電離也不水解，所以我們可以忽略它，把反應后的溶液就看成是等體積等物質(zhì)的量濃度的CH3COOH和CH3COONa混合，這樣物料守恒就發(fā)生了變化：c（CH3COO-）+c（CH3COOH）=2c（Na+），再結(jié)合電荷守恒就可以得出。

變化③：20mL 0.1mol·L-1CH3COONa溶液與1OmL0.1Omol·L-1HCl溶液混合得到的酸性溶液：c（Na+）>c（Cl-）>c（CH3COO-）>c（CH3COOH）>c（H+）>c（OH-）

分析：我們還可以圍繞上述的情境比較離子濃度的大小關(guān)系，從而做了上述變化，因為最終是酸性溶液，在分析時我們可以采用假設(shè)法，如果CH3COOH不電離、CH3COONa不水解，那么，c（CH3COO-）=c（CH3COOH）=c（Cl-），現(xiàn)在我們可以看出是CH3COOH的電離程度大于CH3COONa的水解程度，Cl-不電離不水解作參照，這樣CH3COOH電離出的c（CH3COO-）>c（cl-）>c（CH3COOH）。

設(shè)計意圖：“CH3COONa溶液與HCl的反應”這一情境在高考命題中多次出現(xiàn)，每次都是以一個選項的形式出現(xiàn)，能否深入剖析這個反應在隨著HCl的量在變化的時候里面的離子濃度大小關(guān)系，激發(fā)了學生的學習熱情，在層層遞進的問題中使學生的思維得到了多方面的錘煉，讓學生明白兩物質(zhì)一旦發(fā)生反應，不管量如何變化，溶液中的電荷始終守恒，物料守恒會隨著量的改變在變化，大大提高了學生解決問題的能力。

案例2：以“25℃時，向20mLO.1mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴入0.1mol·L-1NaOH溶液”這個反應情境，可以設(shè)計如下問題判斷正誤。

問題①：整個反應過程中：c（H+）+c（Na+）+c（NH3+）=c（OH-）+c（ SO2-4）

問題②：當?shù)稳?0mL NaOH溶液時：2c（ S04-） -c（ NH3-H20）+C（ NH4+）

問題③：當溶液呈中性時：c（NH+4）>c（SO2-4）>c（Na+）>c（H+）=c（0H-）

問題④：當?shù)稳?0 mL NaOH溶液時（pH>7）：c（NH+4）>c（NH3·H20）>c（OH-）>c（H+）

設(shè)計意圖：這個混合溶液的反應，問題①體現(xiàn)了變化中的守恒，強化了電荷守恒的重要性，后面3個問題不僅考查了守恒的運用、離子濃度大小比較的分析，還考查了反應的先后問題，NH4HSO4溶液電離出的H+先和OH-反應，然后才是NH+4和OH-反應，讓學生在變化中學，在做中學，體現(xiàn)學習的真諦。

案例3：常溫下，O.1OOOmol·L-1NaOH溶液滴定20.OOmL O.1OOOmol1L-1CH3COOH溶液的pH變化如圖

問題：分別分析①點、②點、③點、④點和⑤點溶液中的守恒關(guān)系與c （CH3COOH）、c（OH-）、c（CH3COO-）、c（H+）四種離子的大小關(guān)系。

設(shè)計意圖：這一題是通過動態(tài)的滴定關(guān)系圖來分析不同反應點不同溶液中離子濃度的關(guān)系，在這樣一個動態(tài)的變化過程中，能夠把圖中5個關(guān)鍵的點分析清楚，相關(guān)的考查內(nèi)容也就清楚了，所不同的是換成的溶質(zhì)不同而已。教師在學生分析完以后有意識地讓學生貫穿起來看，在這樣一個動態(tài)變化中，當NaOH溶液開始滴定以后直至結(jié)束，電荷守恒是始終不變的，變化中體現(xiàn)著守恒，守恒中蘊含著變化[1]。

四、“一題多變”實施后的思考

1.應該體現(xiàn)學生的主體性

在實施一題多變時要充分體現(xiàn)學生的主體作用，教師切不可自己一變到底，雖然有題目的背景情境，在變化的過程巾應引導學生主動參與、親自實踐、嘗試命題。教師在教學中要善于發(fā)現(xiàn)學生思維的閃光點并進行鼓勵與賞識，在發(fā)現(xiàn)問題時要鼓勵學生合作學習、共同探討，來提高分析問題和解決問題的能力。

2.應該做到知識與能力的同步

設(shè)計一題多變的目的是為了將相關(guān)知識點進行整合和遷移。問題設(shè)置時應注意知識的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性、發(fā)散性，這樣才有助于引領(lǐng)學生在層層遞進的問題中對知識進行重新的認識與建構(gòu)，實現(xiàn)自主整合與提升，形成創(chuàng)新的思維方法和良好的科學素養(yǎng)[2]。

3.應該應用于不同類型的題目

通過本節(jié)溶液中離子濃度大小比較題目的變化，在以后不同類型的題目講解中嘗試一題多變，引出一系列與本例題相關(guān)的題目，形成多變導向，使知識進一步精化的教學方法。在復習的解題過程中主動出擊，運用變式，通過“一題多變”演繹問題的產(chǎn)生過程，能夠擺脫由生活習慣中原有思維方式和平時解題所帶來的思維定勢，使思維具有變通性。

在化學教學中一題多變，引導學生從不同的角度、不同方位進行不同層次的思考，能拓展學生的解題思路，每一道復雜的題目都是由簡單的問題復合而成，因此，在教學中鼓勵學生在同樣的條件下多角度提問，以開拓思路，培養(yǎng)學生的解題能力。

總之，化學教學既要求學生掌握書本知識，更重要的是要掌握科學的思維方法，培養(yǎng)學生的探究意識，激勵學生經(jīng)常提出不同的問題，運用不同的解題方法，多方位、多角度分析問題、思考問題、解決問題，這樣才能有效提高學生解決問題的能力。

參考文獻

[1]馬娟娟.打破常規(guī)體驗命題[J].知識窗，2016（12）：40-42

[2]王小莉.話題式復習在高三課堂中的實踐與思考[J].中學化學教學參考，2015（3）：40-42