化学思想在化学教学中的应用
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5中国科教创新导刊
中国科教创新导刊I2008NO.33ChinaEducationInnovationHerald科教论坛任何领域都有他自己的思想,如抓住这些思想,对于理解掌握这个领域中的知识精髓将有很大的帮助,特别是在化学教学中会起到事半功倍的作用,能够升华化学教学的层次,使学生对学习化学有一种居高临下的感觉,学习化学也就比较简单了。下面我们以守恒思想为例,探讨化学思想在教学中的应用。1质量守恒定律质量守恒定律或者说原子守恒定律,是中学化学最基本的定律之一,有着广泛的应用。1.1直接应用例1在一密闭容器中盛有H2、O2、Cl2组成的混合气体,通过电火花引爆后,三种气体恰好完全反应。经充分反应后,测得所得溶液的质量分数为33.4%,则混合气体中三种气体的体积比为:。思路:三种气体的体积比等于物质的量比,也等于组成气体的原子个数之比,则三种气体恰好完全反应,所得盐酸溶液,其质量分数为33.4%。由质量守恒定律,盐酸中的氢原子、氧原子、氯原子之比等于三种气体的原子个数比,也等于他们的体积比。处理化学问题的方法:化学反应是原子的重新组合,只考虑原子的来龙去脉,将化学问题肢解,做到目无全牛。1.2配平化学方程式的普适方法例如:一种叫“定1代定系数法”。Fe3C+aHNO3—3Fe(NO3)3+bNO2↑+1CO2↑+a/2H2O把最复杂特殊的物质Fe3C系数定为1,则Fe(NO3)3的系数为3,CO2系数为1,设硝酸的系数为a,CO2的系数为b,则水的系数为a/2。根据氮原子守恒:a=3×3+b根据氧原子守恒:3×3×3+2b+2+a/2=3a解得:a=22,b=13。2能量守恒能量守恒是自然界中的普遍规律,也是化学教学中的重要思想,盖斯定律的应用及各种能量之间的转化,是对能量守恒的重要应用。例1已知H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)Δ=242kJ/mol……①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)Δ=285.5kJ/mol……②()摩尔丙烷完全燃烧生成液态水时放出热量K,写出该反应的热化学方程式?生成气态水呢?(2)现有5摩尔H2和丙烷的混合气体,完全燃烧若生成气态水时放出热量为3362KJ,若生成液态水时放出的热量是多少?解:(1)C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(L)Δ=2220kJ/mol……③题干②-①得H2O(L)=H2O(g)Δ=43.5kJ/mol……④④×4+③式得C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)Δ=2046kJ/mol(2)设:H2为X摩尔丙烷为Y摩尔X+Y=5……①242X+2046Y=3362……②解①②得X=3.8Y=1.2则生成液态水时需放热为3362+(3.8+1.2×4)×43.5=3736.1kJ由此外推引申,得到一种处理化学问题的思想方法:只考虑某些过程的始态和终态的办法,而忽略具体的过程。例如:利用等效平衡解决化学平衡中的某些问题、利用电子传递法解决某些氧化还原反应问题、利用关系式法解决工业制硫酸和制硝酸的化学计算问题、开发新能源、化学电池的研发。3得失电子守恒在氧化还原反应中,氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数,利用这一思想,处理化学问题简便、迅速。原电池反应和电解过程,其本质都是氧化还原过程,也可利用这一思想解决问题。例1过量的铜与一定量的浓硝酸反应,得到NO2、NO、N2O4的混合气体若干,这些气体与1.68升O2(标况)混合后通入水中,气体恰好被完全吸收生成硝酸。根据上述条件能否算出参加反应的铜的质量?如不能还需知道什么条件?这个问题的过程是:涉及到两个氧化还原反应,第一,铜失去的电子给硝酸,硝酸被还原成三种气体;第二,三种气体被氧气氧化成同量的硝酸。整个过程硝酸起了传递电子的作用,铜失去的电子最终被氧气得到。所以这个问题很快就可以得到解决:铜的质量为:(1.68L/22.4L/mol)×4/2×64g/mol=9.6g。例2用惰性电极电解V毫升某二价金属的硫酸盐溶液一段时间,阴极有W克金属析出,溶液的PH值从6.5变为2.0(体积变化可忽略不计).析出金属的相对原子质量为。解根据阴阳两极得失电子守恒,有M~2e~2OH~2HAr2molWg10-2mol.L×V/1000解得:Ar=2×105W/V。4电荷守恒电解液中,溶液不论存在着多少种离子,但溶液总是呈电中性的,即阴离子所带负电荷的总数一定等于阳离子所带正电荷的总数,也就是所谓的电荷守恒。如NaHCO3溶液中存在着Na+、H+、HCO3-、CO32-、OH-,据电荷守恒有如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)。5物料守恒电解质溶液中,由于某些离子能够水解,离子种类增多,但某些关键性的原子总是守恒的,如:K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,他们之间有如下守恒关系:c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)6质子守恒任何溶液中水电离产生的H+和OH-的物质的量均相等,在能发生水解的盐溶液中有H+或OH-转化为其他存在形式的情况存在,如:Na3PO4溶液水解成碱性,依据水电离生成的H、OH守恒关系如下列:c(OH-)=c(H+)+c(HPO42-)+2c(H2PO4-)+3c(H3PO4)。以上为守恒思想在化学教学中的应用,还有其他的化学思想,如分类思想、化学反应强者优先的规律、研究问题看本质的思想、规律的普适性与特殊性等思想,如果在中学教学中贯彻这些思想,将有利于学生的化学知识的提高,对于他们分析、判断问题有很大帮助,使学生化学问题的解决能力上升到更高的层次。化学思想在化学教学中的应用付兴强(山东省巨野县高级中学山东荷泽274900)摘要:化学思想是化学教学领域的精髓,对化学教学起到事半功倍的作用,能够升华化学教学的层次,使学生对学习化学有一种居高临下的感觉,学习化学也就比较简单了。关键词:守恒定律应用思想中图分类号:G420文献标识码:A文章编号:1673-9795(2008)11(c)-0150-01
10ChinaEducationnnovationHerald112220J: