幫助學(xué)生簡化思維 提高學(xué)生計算能力-鄭州市第一〇二高級中學(xué)

在平時涉及定量計算的教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)一部分學(xué)生思考問題時，思維比較慢，不能很快地解決。當(dāng)老師提出問題后，只有很少一部分學(xué)生能夠很快回答出問題，并且回答出問題的同學(xué)表現(xiàn)得神采飛揚(yáng)，自豪感油然而生，學(xué)習(xí)興趣高漲。不能回答出來的同學(xué)就會覺得老師進(jìn)度太快，甚至部分學(xué)生還埋怨自己笨，智力不好，不是學(xué)習(xí)這一學(xué)科的料，從而產(chǎn)生自卑心理，降低對化學(xué)學(xué)科的興趣。對于后一部分學(xué)生，我是急在心頭，考慮到問題的嚴(yán)重性，我產(chǎn)生這樣的想法，何不把學(xué)科中許多學(xué)科思想告訴學(xué)生，讓學(xué)生有意識利用一些比較簡單或比較直接方的法來解決問題，來幫助學(xué)生盡快形成良好的思維方法和思維習(xí)慣，一是把復(fù)雜問題簡單化，讓學(xué)生在考慮問題時簡化思維，二來可以提高學(xué)生的思維能力和計算能力，第三也讓他們自己嘗到能很快回答出問題的甜頭，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，從而培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科的興趣。

在中學(xué)階段，我們把一些淺顯易懂的基本化學(xué)思想告訴學(xué)生，讓學(xué)生理解一些基本化學(xué)原理，從而培養(yǎng)運(yùn)用化學(xué)思想的意識。簡單來說，中學(xué)生在平時學(xué)習(xí)中所用到化學(xué)思想主要包括守恒思想（質(zhì)量守恒、原子或離子守恒、電子守恒、電荷守恒）、數(shù)形結(jié)合思想、平衡思想、定量思想、微觀思想等。

例1、用下列方法制取氧氣：①KClO₃(MnO₂)受熱分解?、谶^氧化鈉和水?、跭MnO₄受熱分解，若制得相同質(zhì)量的氧氣，上述各物質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目之比為

A．3︰2︰4      B ．1︰1︰1

C ．2︰1︰2     D ．1︰2︰2

常規(guī)思路：先寫出三個反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式，分別標(biāo)出每個反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移，然后根據(jù)生成氧氣的質(zhì)量相同，即生成氧氣的物質(zhì)的量相同，再計算電子轉(zhuǎn)移數(shù)目。這樣做題的弊端在于：寫方程式，標(biāo)電子轉(zhuǎn)移需要花費(fèi)大量的時間，而且過氧化鈉與水反應(yīng)無法直接利用方程式標(biāo)電子轉(zhuǎn)移，造成解題困難。

簡化思維：引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)入手，制得相同質(zhì)量的氧氣，即生成的氧原子數(shù)也相同。其中①③反應(yīng)制得的氧是從－２價到零價，生成一個氧原子轉(zhuǎn)移２個電子，②反應(yīng)制得的氧是從－１價到零價，生成一個氧原子轉(zhuǎn)移１個電子。故可以很快得出結(jié)論，三者轉(zhuǎn)移電子數(shù)目之比為２︰１︰２。

例2、向15mL 0.1mol/L的H₂SO₄溶液中加入20mL0.1mol/L 的NaOH溶液后，反應(yīng)混合液呈

A．堿性       B．中性          C．酸性        D．無法判斷

常規(guī)思路：許多學(xué)生都是先計算出H₂SO₄和NaOH物質(zhì)的量，然后根據(jù)反應(yīng)方程式判斷出哪一種物質(zhì)過量，從而判斷溶液的酸堿性。這樣做題的弊端在于：一是計算稍繁，二是容易錯把H₂SO₄和NaOH物質(zhì)的量看成1︰1 。

簡化思維：從離子反應(yīng)角度來看，酸堿中和反應(yīng)的實質(zhì)是H⁺+OH^－＝H₂O  ，我們可以直接比較H⁺和OH^－多少，由于學(xué)生一般是先把體積單位mL轉(zhuǎn)化成L，再進(jìn)行計算，得出的數(shù)據(jù)比較小，而且容易出錯。所以我建議學(xué)生進(jìn)一步簡化思維，由于是比較二者的多少，我們可以不用再轉(zhuǎn)化體積單位，直接得出H⁺和OH^－物質(zhì)的量（單位按毫摩mmol計算），由于n(H⁺)=15 mL×0.1mol/L×2=3mmol,  n(OH^－)=20 mL×0.1mol/L=2mmol,  這樣的數(shù)據(jù)是很容易口算出來的，H⁺過量，故顯酸性。

例３、同溫、同壓下，某容器充滿O₂重116g，若充滿CO₂122g，現(xiàn)充滿某氣體重114g，則某氣體的相對分子質(zhì)量為

A.  28      B.  60      C.  32     D.  44

常規(guī)思路：由于瓶內(nèi)所裝三種氣體體積相等，在同溫同壓下，氣體的物質(zhì)的量也相同，可設(shè)瓶重為a，氣體的物質(zhì)的量為n，根據(jù)質(zhì)量列方程組，
計算出瓶重與氣體的物質(zhì)的量，從而確定相對分子質(zhì)量。

簡化思維：在相同溫度和壓強(qiáng)下，O₂和CO₂兩種氣體體積相同，物質(zhì)的量也相同，借助數(shù)學(xué)比例關(guān)系 ，從而可以計算瓶的質(zhì)量，及某氣體的相對分子質(zhì)量。如果本題沒有思路，也可以多觀察一下所給數(shù)據(jù)，116(O₂)、122(CO₂)、114(?)，容易猜測瓶重100g，氣體為N₂、相對分子質(zhì)量為28。

 再舉一例：某氮的氧化物中氮元素和氧元素的質(zhì)量比為7︰16，該氧化物的化學(xué)式可能為

A．NO    B.  N₂O₄   C.  NO₂   D.  N₂O₅

簡化思維：我們可以把氮元素和氧元素的質(zhì)量比為7︰16，擴(kuò)大二倍為14︰32，從而可推知為NO₂ 或N₂O₄。此類問題可以理解成為湊數(shù)據(jù)，根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)，結(jié)合相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量，有意識去做出判斷．尤其是當(dāng)學(xué)生沒有思路時，這種方法準(zhǔn)確率還是相當(dāng)高．

例4、有一在空氣中暴露過的 固體，經(jīng)分析知其含水7.65%，含Na₂CO₃ 4.32%，其余是NaOH。若將1g該樣品放入含有3.65g HCl的鹽酸中，使其完全反應(yīng)后，多余的酸再用50g濃度為2%的NaOH溶液恰好中和完全，蒸發(fā)所得溶液至干，求所得固體的質(zhì)量。

常規(guī)思維：分析固體物質(zhì)成分，計算NaOH、Na₂CO₃的質(zhì)量，然后利用方程式計算生成氯化鈉的質(zhì)量，再計算多余NaOH中和鹽酸生成的氯化鈉，最后得出固體的質(zhì)量。這樣做的弊端在于計算過程復(fù)雜，計算量大，并且題中所給數(shù)據(jù)多、數(shù)值小，容易出現(xiàn)錯誤。

簡化思維：如果引導(dǎo)學(xué)生從反應(yīng)終態(tài)與始態(tài)關(guān)系角度考慮，利用原子守恒思想，反應(yīng)后所得固體為NaCl，根據(jù)Cl^－守恒，可推知n(NaCl)＝n(HCl)＝0.1mol，從而很容易得到氯化鈉的質(zhì)量為5.85g。類似的問題還有：

有5.1g鎂、鋁合金，投入500mL 2mol/L 鹽酸中，金屬完全溶解后，再加入4 mol/L NaOH溶液。若要達(dá)到沉淀最大值，則加入的NaOH溶液的體積為多少毫升？

簡化思維：我們可以引導(dǎo)學(xué)生思考，鎂、鋁完全溶解于鹽酸后，當(dāng)沉淀達(dá)最大值時除了生成Mg(OH)₂和Al(OH)₃外，同時溶液溶質(zhì)一定為NaCl，根據(jù)n(Na⁺)＝n(Cl^－)，則有n(NaOH)

＝n(HCl)=1mol，所以NaOH溶液的體積為250 mL。實際上守恒思想，就是抓住物質(zhì)變化中的某一個特定恒量進(jìn)行分析，不探究某些細(xì)枝末節(jié)，不考慮途徑變化，只考慮反應(yīng)體系中某些組分相互作用前后某種物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)。

例5．現(xiàn)向300mLNaOH溶液中緩慢通入一定量的CO₂氣體，充分反應(yīng)后，在減壓低溫下蒸發(fā)溶液，得到白色固體。請回答下列問題：

（1）由于CO₂通入量的不同，所得到的白色固體的組成也不同，試推斷有幾種可能的組成，并分別列出。

（2）若通入CO₂氣體為2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），得到11.9g白色固體。請通過計算確定此白色固體是由哪些物質(zhì)組成的，其質(zhì)量各為多少？所用的NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？

常規(guī)思維：學(xué)生根據(jù)方程式2NaOH + CO₂===Na₂CO₃ + H₂O　進(jìn)行討論，如果二者恰好反應(yīng)，則白色固體為Na₂CO₃，若CO₂不足時，白色固體為Na₂CO₃和NaOH,，若CO₂過量時，則按Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O ==2NaHCO₃再對CO₂是否過量進(jìn)行討論，若CO₂不足，白色固體為Na₂CO₃和 NaHCO ，若CO₂仍過量，則白色固體為NaHCO₃。這樣做感覺非常復(fù)雜，一部分學(xué)生會漏掉一些情況，甚至出現(xiàn)NaOH 和NaHCO₃錯誤組合。

簡化思維：如果引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)形結(jié)合思想，借助于數(shù)學(xué)中的數(shù)軸，利用方程式計量數(shù)關(guān)系，很容易找到兩個特殊點，在數(shù)軸上分為三個區(qū)間，得到白色固體有四種不同的組成。然后根據(jù)碳原子守恒，可以計算出兩個特殊點固體的質(zhì)量分別為8.4g和10.6g，而11.9g大于二個數(shù)據(jù)，從而可以確定11.9g白色固體為NaOH和Na₂CO₃的混合物，且Na₂CO₃質(zhì)量為10.6g， NaOH為11.9g－10.6g＝1.3g。根據(jù)鈉守恒即可確定NaOH的物質(zhì)的量及濃度。用這樣的思路解題會思路清淅，準(zhǔn)確全面。

數(shù)形結(jié)合的思想,就是把問題的數(shù)量關(guān)系和空間形式結(jié)合起來考查的思想,根據(jù)解決問題的需要,可以把數(shù)量關(guān)系的問題轉(zhuǎn)化為圖形的性質(zhì)問題去討論。可以使使問題更直觀，思維更簡潔。

在平時的教學(xué)中，教師經(jīng)常啟發(fā)學(xué)生，有意識運(yùn)用化學(xué)思想，不斷簡化思維，提高解決定量問題的能力。而且在快速解決問題的同時，讓學(xué)生得到了成功的體驗，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。