基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效課堂教學(xué)

張真真

摘要：在新課改的大環(huán)境下，高中化學(xué)課堂得到創(chuàng)新發(fā)展，大量的新型教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，大大提高了高中化學(xué)課堂的質(zhì)量。本文主要基于學(xué)科核心素養(yǎng)談?wù)勁c硝酸反應(yīng)相關(guān)的計(jì)算。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);學(xué)科核心素養(yǎng);有效課堂;硝酸反應(yīng);循序漸進(jìn)

硝酸與金屬的反應(yīng)時(shí)既體現(xiàn)酸性，又體現(xiàn)其強(qiáng)氧化性，所以相關(guān)計(jì)算題變化多端，解題的靈活性高，是一類值得研究的題型。探究該類題的命題規(guī)律，確立解題的基本策略，掌握常見的解題技巧是課堂教學(xué)中提高學(xué)生思維能力的關(guān)鍵。本文主要從課堂習(xí)題設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)的引導(dǎo)學(xué)生掌握該知識(shí)點(diǎn)。

1 從反應(yīng)的本質(zhì)解題

金屬與硝酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是金屬與H+和NO3-共同作用。

銅與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：3Cu +8H+ +2NO3-=3Cu2+ +4H2O +2NO↑

例1、銅粉放入稀硫酸溶液后，無明顯現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)加入下列一種物質(zhì)后，銅粉質(zhì)量減少，溶液呈藍(lán)色，同時(shí)有氣體產(chǎn)生，該物質(zhì)可能是

（? ?）

A. Fe2 （SO4） 3 B. Na2CO3 C. KNO3 D.FeSO4

解析：銅與稀硫酸中H+的不反應(yīng)，加入NO3-后，銅就可以和H+和NO3-反應(yīng)。答案：C。

例2、鐵銅混合物加入硝酸后，剩余金屬m1 g，再向其中加入稀硫酸。充分振蕩后，剩余金屬m2 g，則m1與m2的關(guān)系是（ ）。

A.m1一定大于m2 B. m1一定等于m2

C. m1可能等于m2 D.m1可能大于m2

解析：由銅與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 3Cu +8H+ +2NO3-=3Cu2+ + 4H2O +2NO↑可以看出，H+ 和NO3-的反應(yīng)比例是4：1，硝酸不足量導(dǎo)致硝酸中的H+消耗完，加入稀硫酸后，又提供了H+，會(huì)繼續(xù)和金屬反應(yīng)，所以答案：A。

例3、 在100 mL 混合溶液中，HNO3 和 H2SO4 的物質(zhì)的量濃度分別是 0.4 mol/L、 0.1 mol/L 。向該混合液中加入 1.92 g銅粉，加熱待充分反應(yīng)后，所得溶液中 Cu2+ 的物質(zhì)的量濃度是（? ?）。

A.0.015 B. 0.225 C. 0.035 D. 0.045

解析：n（Cu）=1.92÷64=0.03mol，溶液中n（H+）=0.4×0.1+0.1×2×0.1=0.06mol，n（NO3-）=0.4×0.1=0.04mol，顯然溶液中H+少量，Cu不能完全反應(yīng)，根據(jù)H+與Cu的反應(yīng)比例8：3求出Cu2+的物質(zhì)的量濃度。答案：B。

2 從硝酸在反應(yīng)中的作用解題

參加反應(yīng)的硝酸一部分顯酸性生成硝酸鹽，另一部分作氧化劑，一般轉(zhuǎn)化為氮的氧化物（NO或NO2），根據(jù)氮守恒解題。

例4、6.4g銅與過量的硝酸充分反應(yīng)后，硝酸的還原產(chǎn)物有NO2、NO，反應(yīng)后溶液中所含H+為nmol，此時(shí)溶液中所含NO3-的物質(zhì)的量（ ）

A.0.28mol B.0.31mol C.（n+0.2） mol D. （n+0.4） mol

解析：銅與過量的硝酸充分反應(yīng)后溶液中所含H+為nmol，1 mol Cu參加反應(yīng)生成Cu （NO3）2對(duì)應(yīng)2 mol HNO3 顯酸性，說明溶液為Cu （NO3）2和HNO3的混合溶液，溶液中n（NO3—）=2n（Cu）+ n（H+）=2×6.4/64+n=（0.2+n）mol

3 從得失電子守恒角度解題

一般情況下，金屬失去的電子數(shù)等于N原子得到的電子數(shù)，根據(jù)得失電子守恒解題。

例5、將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)況下的體積為11.2L。求NO和NO2的體積。

解析：設(shè)產(chǎn)生NO2的物質(zhì)的量為x，則NO的物質(zhì)的量為0.5-x。根據(jù)得失電子守恒，得下列方程：X×1+（0.5-x）×3=（32.64/64）×

2x=0.24mol

4 從反應(yīng)始態(tài)和最終狀態(tài)解題

在一些多步反應(yīng)和多種混合物的計(jì)算中，分步計(jì)算會(huì)很繁瑣。利用在反應(yīng)中元素守恒關(guān)系、電子守恒關(guān)系會(huì)簡化思維，在解題中找到最便捷的途徑——抓住終態(tài)分析，模糊中間過程

例6、1.92 g Cu投入到一定量的濃硝酸中，銅完全溶解，生成的氣體的顏色越來越淺，共收集到 672 mL 的氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的氧氣，恰好使氣體完全溶于水，則通入的氧氣的體積為 mL。

A .? 168 B. 224 C.? 336 D. 504

解析：銅與濃硝酸反應(yīng)得NO2、NO等，混合氣體被O2氧化后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸，整個(gè)過程可看做Cu與O2的反應(yīng)，Cu失電子，O2得電子，得失電子守恒，1molCu失電子2mol，反應(yīng)中

n（Cu）=1.92g/64g/mol=0.03mol，失電子0.06mol，1mol O2得電子4mol，故n（O2）=0.06/4mol=0.015mol標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積是0.015mol×22.4L/mol=0.336L.

例7、足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和NO2、NO、N2O4的混合氣體，這些氣體與1.68L O2（標(biāo)況）混合后通入水中，所得氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5 mol/LNaOH溶液至 Cu2+恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是（ ）

A.60mL B.45mL C.30mL D.15mL

解析：整個(gè)反應(yīng)過程中，銅與濃硝酸反應(yīng)得NO2、N2O4、NO，混合氣體與O2混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸，相當(dāng)于銅失去的電子全由1.68L（標(biāo)況）O2獲得，故n（Cu）=2n（O2） =（1.68/22.4）×2mol=0.15mol，加入NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀時(shí)，n（Na+）=

2n（Cu2+）=0.15×2mol=0.3mol，則V（NaOH）=n（NaOH）/c（NaOH）=

0.3/5=0.06L=60mL

以上例題難度由易到難，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生逐步理解，掌握，應(yīng)用，不再對(duì)計(jì)算題尤其是硝酸相關(guān)計(jì)算題望而生畏。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張克龍.基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)的課堂行動(dòng)[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育，2017（03）.

[2] 林肅浩.更高更妙的高考化學(xué)思想方法[M].浙江大學(xué)出版社，2015.

[3] 柴勇.硝酸復(fù)習(xí)中的“四要”[J].中學(xué)化學(xué)，2013（10）.

[4] 王寶斌.發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的三大策略[J].中學(xué)化學(xué)參考，2016（09）.

（作者單位：海亮外語中學(xué)）