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中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2013.11.074
化学是一门实用性很强的学科。高中化学,从本质上揭示了物质反应现象的实质,从科学的角度上解释一些奇怪的现象。但是对于很多刚升入高中的学生来说,往往显得有些困难。而且,新生们普遍感觉高中化学并不像初中那样简单易学,一般会出现迷茫不知如何下手的现象。化学考试以基础知识为主要脉络,对学生进行综合能力的考查,双基为本,学以致用。所以要想学好高中化学,就得掌握一定的学习方法,扎实基础,培养化学思维,养成良好习惯都是关键。对此,在这里提出一些自己的经验之谈。
一、认识初、高中化学教学要求的差异
初中化学与高中化学的知识衔接问题是化学教学中所面临的第一个难题。对比初、高中教学大纲以及教学目的就可以了解到,初中化学仅仅是起启蒙作用,是教育阶段中的素质教育阶段。初中化学注重培养学生掌握简单的化学基础知识,基本的化学思维和技能,一些基础的化学计算以及化学在生活、生产以及科学方面的现实意义,只需要学生达到认识理解表面现象的知识层次即可。而高中化学是在初中化学的基础上实施较高层次的教学,知识逐渐趋向理论化、系统化、复杂化,因此就要求学生对所学的知识要相当了解,不仅要掌握知识的内部联系,还要联系实际生活、生产应用。
因此,学生不能依然抱着初中学习化学的思想学习高中化学,要对高中知识的深入有一定的思想准备,到时候才不会手足无措,感到灰心泄气。高中化学知识需要对某些初中知识进行加深和完善,完成过渡,如物质基础和机构、氧化还原反应、化学计算等,这些知识学生虽然初中早已接触过,但是在学习时仍然不可掉以轻心,在课堂上,教师应该尽量让学生认真理解,课下复习巩固,把握好过渡时期的时机和尺度,让学生能从更高层次上来准确理解初中化学知识要点,力求做到对今后高中化学的学习有所帮助。
二、注意学习方法
高中新教材是以化学的基本理论为基础,指导学生认识并理解概念的含义和实质。所以,预习是十分必要的,课前预习能提前了解课堂重点,提高听课效率,也有利于为学生准备充分时间去分析思考问题,发散思维。预习时,可以让学生先阅读一遍教材,把全部的内容大概了解一遍,用笔把重点勾画出来,遇到不懂的知识点时,要做好笔记,以便在课堂上有目的地听讲。不仅如此,在课堂上教师应该重视概念的讲解,帮助学生理解吸收,注意拓展、运用和迁移。可以采用对比、假设、归纳的方法找出物质在物理和化学性质的共通性、差异性和递变规律,形成比较系统的知识条理,为以后的学习打好基础。但是,在课堂上仅一次性的吸收,很难完全消化,因此要经常复习,反复记忆。课后要充分利用资料书,可以及时弥补课上因为疏忽或是思维短路而产生的疑惑和盲点,从各个方面和表述理解,使所学知识得以巩固和进一步深入,全面准确地领悟知识内涵,明确各点之间的联系,熟记规律,形成知识面,逐步培养自学能力,养成良好学习习惯。
三、培养化学技能
初中学生只掌握了一些基本的实验操作方法和化学实践技能,其他方面的能力和认识都还没有形成,所以,高中对学生的化学技能的培养具有一定的重要意义。在知识方面,要认识常见物质的物理化学性质、实验制法和基本的概念理论,从多角度理解物质的分类,认识化学变化的规律性、多变性和相互作用,分析简单的化学问题,并能够用化学语言表达描述。而且还有了解科学探究的一般过程,初步学会科学研究的基本方法,从物质的结构认识物质的性质,从性质入手了解物质的用途以及现代化学在现实社会中所占据的重要地位,勤动手,多动脑,理论联系实际,开发内在潜力,提高解决化学问题的能力。鼓励学生要将独立学习与合作学习相结合,增强团队合作能力,提高实际活动的效率。对于学生本身,要大体上了解现代化学和化工的发展和前景,培养参与化学科学实际的主动性和积极性,养成良好的学习态度,养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神,深刻认识化学在生活改善、社会生产、环境保护、能源再生和自然生态等方面起到的重要作用,形成节约自然资源和保护自然环境的意识和责任感。
四、夯实化学基础
对于近些年来的化学高考题目进行分析,可以发现其在守恒思想知识点方面设置考题所占的分值比例越来越大。而守恒思想在高中化学学习中是必不可少的一种方法,如果我们广大的高中学生能够掌握守恒思想的本质,抓住题目设置中相关变化的始态与终态,而忽略中间所进行的过程,就可以快速建立起等式关系,简化解题思路,迅速得出正确答案,起到事半功倍的效果。因此,对于如何正确运用守恒思想建立起关系式进行分析,得出其在高中化学解题方面的技巧方法来,有着非常重要的意义。将这些学习经验加以总结能够为其他高中学生在运用守恒思想方法时提供一些参考借鉴作用。
一、在平衡类计算题方面巧用守恒思想
计算题在高中化学中所占的比例很大,有很多计算题其实是无需详细计算就可以得出答案的,特别是一些选择题。而在高中化学平衡计算中运用守恒思想可以实现快速解题的目的,有些时候还能验证计算答案是否正确。其中经常用到的守恒思想有电子守恒、电荷守恒、质量守恒以及物料守恒等。
例1.在恒温条件下,把a molN2和b molH2的混合气体通入到一个容积固定的密闭容器中并发生以下反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)。如果反应进行到某一时刻t时,nt(N2)= 13mol,nt(NH3)= 6mol。试计算a的值。
解析:在常规解题思路中,根据化学反应方程式,列出相应的等式,从而进行求解。
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
初始(mol): a b 0
转化(mol): 3 9 6
平衡(mol): 13 9 6
由于n(初始)= n(平衡)+ n(转化),因此代入已知数据,可以解得a为16mol。
而运用守恒思想解题时,根据反应前后氮元素守恒,反应前氮元素仅在N2中存在,反应平衡后氮元素在N2以及NH3中存在,因此得出等式n(N2)= nt(N2)+ 1/2n(NH3),代入已知数值得出n(N2)=16mol。
例2. 在一密闭容器中加入碳以及水蒸气,一定温度下发生如下反应:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) (1)
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) (2)
当反应进行完全并达到平衡时,得知c(H2)=1.9mol/L,c(CO)=0.1mol/L,那么c(CO2)为多少( )。
A. 0.1mol/L B. 0.9mol/L
C. 1.8mol/L D. 1.9mol/L
解析:在常规解题思路中,根据化学反应方程式,列出相应的等式进行求解。假设在第一步反应中所得到的 CO是x mol/L,在第二步反应中所消耗的CO是y mol/L,那么
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
转化: x x
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)
转化:y y y y
因此在反应达到平衡之后,可以得出关系式c(H2) = x + y = 1.9mol/L,c(CO) = x-y = 0.1mol/L,从而解得y = 0.9mol/L,也就是c(CO2)为 0.9mol/L。
而运用守恒思想解题时,根据原子守恒定律,反应生成的CO与CO2中的氧原子都是由原料中的H2O所得到的,而H2O中的氢原子都转化生成H2,根据氢原子守恒得到c(H2) = c(H20),根据氧原子守恒得到c(H2O) = c(CO) + 2c(CO2) 。将已知数值c(H2)=1.9mol/L,c(CO)=0.1mol/L代入上述等式中,得到c(CO2) = 0.9mol/L,因此答案为B。
二、在氧化还原反应类计算题方面巧用守恒思想
氧化还原反应也是高中化学学习中的一个重点与难点,在解决这一类试题时,通常的做法是写出化学方程式并配平,再运用电子得失守恒进行计算。因此可以毫不夸张地说涉及到氧化还原反应的化学计算题必然要运用守恒思想。
例3. 将标况下3.36 L的Cl2通入100mlFeBr2溶液中,Cl2全部被还原,并且溶液中Br-的溶度与Cl-的溶度相等,那么原FeBr2溶液的物质的量浓度为( )
解析:这是关于氧化还原反应知识点的计算题,在解题时要抓住题干中的关键点:Cl2被全部还原,且c(Cl-)=c(Br-);同时题干中还有隐含的条件:FeBr2中的Fe2+被全部氧化,而Br-被部分氧化。在分析出这些已知条件之后,可以运用不同的守恒方法进行解题:
方法一 电荷守恒法
由反应可以得知氧化还原反应的产物为FeCl3、FeBr3以及Br2,根据电荷守恒定律:电解质溶液中阳离子所带电荷总数等于阴离子所带电荷总数,可知所得电子的总物质的量等于×2×1 = 0.3mol。由于溶液中c(Cl-)=c(Br-),根据电解质溶液中正电荷总数等于负电荷总数,得出关系式:c(Fe3+)×0.1L×3 = 0.3mol×2,从而得出c(Fe3+) = 2mol/L。由于溶液中的Fe3+全部来源于Fe2+,且是等物质的量转化,所以可以得到原FeBr2溶液的物质的量浓度也等于2mol/L。
方法二 电子得失守恒
在氧化还原反应中,存在着得失电子相等的定律,也就是还原反应所得电子总数与氧化反应所失电子总数相等。假设FeBr2的物质的量浓度是x mol/L,那么:还原剂所失电子总数=氧化剂所得电子总数。由于反应中存在未被氧化的Br-,Cl2全部被还原,因此Cl2所得电子的总物质的量=Fe2+所失电子的总物质的量+Br-的总物质的量未被氧化的Br-的总物质的量,即:×2×1 = x mol/L×0.1L×1+2x mol/L×0.1L×1-×2×1。得出x为2mol/L。
此外,这一题目还可以运用原子守恒以及质量守恒方法进行求解,但是其计算过程较为繁冗,且计算原理与电荷守恒以及电子得失守恒相近,因此这里不再进行赘述。
例4. 将1.92g的Cu加入到一定量的浓HNO3中进行反应,在反应过程中,随着反应的不断进行,Cu含量不断减少,反应所得到的气体颜色逐渐变浅。当Cu反应完全时,共得到标准状况下1.12L的气体。那么参加反应的HNO3的物质的量为多少。
解析:在反应开始时,Cu与浓HNO3反应生成NO2气体,但是随着反应的进行,HNO3的浓度逐渐降低,所得到的气体为NO。因此在本题中所生成的气体为NO2与NO的混合气体,根据氮原子守恒可以得出:n(HNO3) = 2n[Cu(NO3)2]+n(NO)+n(NO2)=2n[Cu(NO3)2]+n(气体),代入已知数据可以解得参与反应的HNO3的物质的量为0.11mol。
三、在解决混合气体分子量方面巧用守恒思想
例5.把33.6L的 NO2、NH3以及O2混合气体通过稀H2SO4后,混合气体的总体积减小为11.76L,气体体积均在标准状况下测得,而溶液质量则增加了26.4g,同时通过稀H2SO4之后的混合气体仍然可以让带火星的木条复燃。求之前的混合气体平均相对分子质量。
解析:这一计算题如果按照常规的做法,需要先写出反应方程式并根据已知关系式列出等式,再代入数值得到混合气体的平均相对分子质量。这样计算时过程非常繁琐,且涉及到的计算量很多,容易出错。但是如果运用质量守恒定律,那么这道题就会变得非常简单,其计算过程为:
由于混合气体在通过稀硫酸之后没有其他新的气体产生,因此根据质量守恒定律可知,原混合气体的总质量为26.4g加上11.76L气体的质量,可以得到以下关系式:
r(混)==28.8
即原混合气体的平均相对分子质量为28.8。
四、在解决溶液中离子浓度关系问题方面巧用守恒思想
不论是何种类型的电解质溶液,都存在着下述的等量关系,即:阳离子带的正电荷总量=阴离子带的负电荷总量的等量关系,化合物中离子(或原子)个数固定的比例关系以及酸失去的质子和碱得到的质子数目相同的关系。对于涉及到电解质电离方面的计算题时,只要巧用这三种关系式就可以轻松得出题目的答案来。
例6. 在1mol/L的Na2S溶液中,以下关系式中错误的是( )
A.c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=c(Na+)
B. c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
C.c(NaHS)+2c(H2S)=c(NaOH)
D.c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-)
解析:在Na2S当中,存在着关系式n(Na+)=2n(S2-),当Na2S溶于水形成水溶液时,硫元素以三种形式存在,分别是S2-、HS-以及H2S。根据物料守恒定律可以得出c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=c(Na+),因此A选项正确。
在Na2S溶液中存在着Na+、H+、OH-、HS-以及S2-离子,而阳离子所带电荷总量等于阴离子所带电荷总量,溶液呈现电中性,从而可以得出1×c(Na+)×V+1×c(H+)×V+(-1)×c(OH-)×V+(-1)×c(HS-)×V+(-2)×c(S2-)×V=0。式中V为溶液的总体积,经过简化以后可以得到c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-),因此B选项也正确。
在Ns2S溶液当中,其H+与OH-都是由水电离所得到的,同时得到的H+与OH-是等物质的量的关系,因此n(H+)= n(OH-),而H+在溶液中存在的形式有三种,分别是H+、HS-以及H2S,因此可以得出c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-),即D选项正确。D选项运用的是“酸失去的质子和碱得到的质子数目相同”这一等量关系,而在C选项中缺少c(H2O)这一项,因此是错误的,答案为C。
总而言之,守恒思想在整个高中化学解题与学习中都是非常重要的一种手段,同时也是最为行之有效的一种方法。如果我们学生勤加训练,平时注意多运用守恒思想来解题,那么定会起到事半功倍的效果,在提高解题效率之余也能够培养起对于化学学习的兴趣。此外,将守恒思想与其他方法相结合运用到高中化学学习中,也是未来高中化学课改的必然趋势,值得我们广大的高中学生去多加思考与摸索。
【参考文献】
[1]刘万清.浅谈用守恒思想解决高中化学计算题[J].教育教学论坛,2013.27:253-254
[2]张昊.守恒思想在高中化学教学中的应用――探讨守
恒法解题技巧[J].理科考试研究,2015.05:45
[3]王旭瑞.高中化学守恒思想的应用[J].课程教育研究,2014.32:180
从教师的教授与分析来看,高中化学实验题是当前高考中的重点类型,不过因为涉及的考点多且难度大,所以会给学生带来一定的压力。而根据我的学习经历来看,实验题的失分也是令人头疼的事情。所以,笔者针对高中生化学实验题的解题思维训练,总结出合理的学习方法,以期为提高我们的化学解题能力以及学习成绩做好铺垫。
一、排除技巧
作为体现辩证性思维的排除法,很多时候都是以去伪存真的推理方式来解题。去伪存真就是将那些错误、虚假的剔除,保留正确、真实的事物。当我们在进行辩证思考时,尤其要注意对那些不同物质间存在性质差异的事物要有较好的把握,正确区分相同物质的普遍性和特殊性。比如,在溶液里稀释硫酸,此时出现的电离反应是H2SO4=2H++SO2-4 ,所以体现的是H+和SO2-4 的性质,也就是酸的通性。不过在超过96%的浓硫酸里硫酸一般没有电离,而其存在形式是H2SO4分子,有着脱水性、强氧化性的特征。稀硫酸和活泼金属的反应是最好的例子,它们结合能释放氢气,但浓硫酸和活泼金属加热反应时金属被H2SO4氧化,而不是H+,SO2被H2SO4还原。
在排除法的运用过程中应该十分小心题目里的隐藏条件,或者是一些对条件有延伸的叙述,我们在做题时应该仔细思考,这是运用好排除法的关键。比如,将“无色溶液加入一种悬浊液里面,沉淀部分溶解”,而“部分溶液”就有多层隐含条件,其一是加的无色液体能够和悬浊液里的固体发生反应并溶解,不过量不足,所以有些固体不会溶液;其二是固体物质可能会溶于液体,而另一种则不会。
二、归纳技巧
实验仪器与基本操作是高中化学实验的基本知识。在我们的日常学习中,我们能够利用归类法来建造自己的知识网络。比如,普通玻璃仪器里按照直接加热来划分有三种:一是直接在灯焰上加热的试管、硬质玻管等;二是隔着石棉网加热的烧瓶、烧杯等;三是不能加热的U型管、冷凝管、滴定管等。还有在收集气体时,按照气体的物理或化学性质有排水集气法、向上(下)排空气集气法等。化学实验双基知识能够按照知识的共性或特性来分类,而实验问题也能采取该种方法来解决。因此,归类法是符合我们学生的知识体系的一种解题方法,平时我们必须要认真地跟着老师学。比如,有几组仪器分别是:(1)漏斗;(2)容量瓶;(3)滴定管;(4)分液漏斗;(5)大平;(6)量筒;(7)胶头滴管;(8)蒸馏烧瓶。那么常用的物质分离是哪些?
A.(1)(3)(7) B.(2)(6)(7)
C.(1)(4)(8) D.(4)(5)(8)
此题应先注意题中的“物质分离”这几个字,根据所学的知识进行分类:一是以过滤法分离悬浊液里的固体和液体;二是以分液法分离乳浊液里不相容的两种液体;三是以蒸馏法分离液体溶质和溶剂。那么再看题目条件,就可以知道答案是C。
三、直接记忆技巧
所谓直接记忆,就是对知识的直接记忆。不少化学实验题都会提到实验现象、步骤、仪器和试剂使用等条件,而这些都必须依靠我们平时的记忆去积累。做这种题目,最有效的技巧就是根据自己的知识记忆去回想和题目情境相关的内容。由此来看,直接记忆法解题存在很多技巧。因此,日常训练是帮助我们运用好直接记忆法的有效途径,也就是老师常说的“知其然且知其所以然”。比如,仪器和试纸使用过程中,根据容量瓶配制具体的物质的量浓度的溶液,先用自来水再通过蒸馏水来洗净,此外还需要注意什么?
A.容量瓶必须干燥 B.要在室温下操作
C.用欲配液润洗两次 D.飘瓶塞应不漏水
此题考的是容量瓶使用知识。溶液的配制会用到专门的容量瓶,而使用容量瓶需要注意四个方面的要点:一是容量瓶规格要合适,原因在于容量瓶属于定容的容器;二是室温中使用的要是不离开室温,那么会让容量瓶的容积出现变化,或者造成仪器损坏;三是检查会不会漏水,原因是溶液配制时及配制完成以后,应震荡或者摇均溶液,要是漏水,就会让溶质的量发送损耗;四是容量瓶可以不是干燥的,用蒸馏水洗一洗就好,注意不要用待配溶液来润洗,不然会增加溶质的量,并提高溶液浓度。直接回忆上述学过的相关知识,然后再看答案,即正确的是B、D。
总之,尽管高中化学实验题侧重考查我们的知识点和实验能力,且难度较大,但如果我们深入反思的话,也并非没有很好的解决办法。对于学生来说,化学知识的学习应该认真做好实验基本操作和实验学习,不断训练自己的实验技能,反复理解实验原理,在日常训练中多发挥自己的发散思维,提升实验设计能力,了解实验命题特征,跟着老师的思路认真梳理重点知识,注重知识的归纳总结,就会逐渐提高自己分析、解决问题的能力,从而学好化学实验知识。
参考文献:
一、高中化学实验题的主要类型
化学实验题是高考必考题型,而且其分值占有的比重相对来说是比较大的,考察学生化学实验主要通过两个方面:选择题和综合题。选择题一般考的内容知识点比较简单,主要是考察某个单一的知识点,例如某些实验过程需要注意的事项,某个步骤的作用等,这类实验题型,只要我们熟悉实验内容,掌握好实验过程中的一些细节,就能够答出来的。综合化学实验题对很多学生来说,答题的过程中如果不能掌握好答题技巧,会相当吃力,而且就目前高考化学的实验题来分析,考的内容并不一定是学生在平时实验中都接触过的东西,就某种程度上来说,化学实验考的不仅是学生对化学知识的掌握程度,而是更加重视对学生实验能力的培养,一个实验题,里面涉及的内容往往会有:实验的基础操作还有其中涉及的一些基本反应原理,某步反应的化学方程式,还有涉及到的一些相关计算,一般这类题目总的来说是比较复杂的,我们如果没有掌握好理论知识,面对这类题目是心有余而力不足的。
二、高中化学实验题的主要特点
高考题目有一个很大的特点,就是绝不会出现学生见过的原题,当然,还是会出现相似题型的题目,但是学生也应该知道,高中三年的学习,每门科目做过的题目,见过的题目数不胜数,而且并不是每个学生都能将这些题型、课本上的知识点通通吃透的。化学对我们很多人来说是一个比较难学的科目,加上化学很多知识点都是相互关联的,一个实验题中如果融合了多方面的知识点,也就意味着其难度不低。
三、高中化学实验题的解题思路和方法
要保证化学实验题的正确率,首先当然需要我们熟悉掌握课本上有关实验的实验步骤、原理、目的,以及实验的相关要求和一些注意事项等,这些基础知识是解答化学实验题的基石,此外,我们应该学会举一反三,因为很多物质都有其相似点,学生要学会自主思考,在实验课上遇到问题的时候,及时向老师提问,并得以解决,不能将问题越积越多。我们只有充分了掌握了那些应该要掌握的知识,在做试卷的过程中遇到化学实验题的时候才能有正确的解题思路。有了思路之后,还需要注意解题方法,高中化学实验题一般都是考综合题,看到题目后,要认真的审题,分析考题主要考察的知识点是什么,在确定正确的解题思路后,结合自己的解题习惯,找到最好的解题方法。通过平时考试中总结出的一些错题,总结经验,此外,要注意答题的规范性,化学实验题在解题过程中有很多细节是需要特别注意的,例如:化学反应中,一些产物的状态,沉淀需要沉淀符号(),气体需要气体符号(),实验过程中的条件也是需要在反应式中标明的,很多同学对考试内容非常熟悉,但是就是因为没有注意这些小细节,所以造成失分的后果。
四、高中化学实验题例题解析
制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。
(1)写出实验室制取氨气的化学方程式:_____________。
(2)收集氨气应使用______________法,要得到干燥的氨气可选用____________做干燥剂。
(3)用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已装满干燥氨气,引发水上喷的操作是____________。该实验的原理是____________。
(4)如果只提供如图2的装置,请说明引发喷泉的方法。