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摘要文章探讨化学教材中引入H (反应热)的必要性和依据,引入H后,热化学方程式的表示方法的变化,详细介绍了“反应进度”的含义。
关键词反应热;热化学方程式;反应进度
一、教材引入H (反应热)的必要性和依据
化学反应总伴随着能量变化,通常表现为热量的变化。人们用热化学方程式来表示化学反应中放出或吸收的热量。在原教材中热化学方程式这样表示:
C(固) + O2(气) = CO2(气) + 393.5 kJ
上式表示在101 kPa和25 ℃的条件下,1 mol 固态碳和1 mol 氧气反应生成1 mol CO2气体时放出393.5 kJ的热量。这种表示方法写法直观,容易为学生理解。但是因为书写化学反应方程式必须遵守质量守恒定律,这种表示方法把反应中原子结合的变化和热量的变化用加号连在一起是欠妥的。因此,在GB 3102.4~93中规定,热量(Q)“应当用适当的热力学函数的变化来表示,例如T·S,S是熵的变化,或H,焓的变化”。
在中等化学中,一般研究在一定压强下,在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量。因此,根据热力学第一定律U=Q+WQP=U-W=(U2-U1)+(p2V2-p1V1)=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)=H2-H1=H 即QP=H式中QP叫恒压热,是指封闭系统不做除体积功以外的其他功时,在恒压过程中吸收或放出的热量。上式表明,恒压热等于系统焓的变化。所以,在中等化学所研究的反应范围之内,Q=QP=H,这是教材中引入H的依据。
二、引入H以后,热化学方程式的表示方法发生的变化
引入H这个物理量以后,使得热化学方程式的表示方法发生了变化。
1.根据国标,在热力学中将内能U改称为热力学能。其定义为:对于热力学封闭系统,U=Q+W,(式中Q是传给系统的能量,W是对系统所作的功。)Q、W都是以“系统”的能量增加为“+”来定义的。而旧教材中,Q是以“环境”的能量增加(或以“系统”的能量减少)为“+”来定义的,这样,原来的热化学方程式中的“+”“-”所表示的意义正好与国标的规定相反。因此,引入H以后,当反应为放热反应时,H为“-”或H0。
2.在原教材中,热化学方程式中物质的聚集状态用中文表示,如固、液、气等,根据国标,应当用英文字母表示。如s代表固体、l代表液体、g代表气体或蒸气、aq表示水溶液等。
3.热化学方程式中反应热的单位不同。原教材中反应热的单位是J或kJ,而H的单位为J/mol或kJ/mol。根据引入H以后的变化,类似以下热化学方程式的表示法就废除:
C(固) + O2(气) = CO2(气) + 393.5 kJ
C(固) + H2O(气) = CO(气) + H2(气) -131.5 kJ
正确表示法为:先写出反应的化学方程式,并注明各物质的聚集状态。然后写出该反应的摩尔焓[变] rHm(下标“r”表示反应,“m”表示摩尔)。实际上,一般给出的都是反应物和产物均处于标准状态(指温度为298.15 K,压强为101 kPa时的状态)时的摩尔焓[变],即反应的标准摩尔焓[变]rHm(上标“”表示标准),两者之间用逗号或分号隔开。
三、有关反应进度
考虑到中等化学的实际情况,教材没有引入“反应进度(符号为ξ)”这个物理量。但是应该明确,rHm的单位“kJ/mol”中的“mol”是指定反应的反应进度的国际单位制(简称SI)单位,而不是物质的量的单位。国标中,反应进度的定义为:
对于化学反应 0=ΣBνBB nB(ξ) = nB(0) +νBξ式中nB(0)和nB(ξ)分别代表反应进度ξ=0(反应未开始)和ξ=ξ时B的物质的量。由于nB(0) 为常数,因此有dξ=νB-1dnB,对于有限的变化ξ=νB-1nB所定义的反应进度,只与化学反应方程式的写法有关,而与选择反应系统中何种物质B无关。反应进度与物质的量具有相同的量纲,SI单位为mol。由于ξ的定义与νB(化学计量数,对于反应物其为负,对于产物其为正)有关,因此在使用ξ时必须指明化学反应方程式。
反应进度自1982年进入国家标准,ISO国际标准从1992年引入了反应进度。反应进度是化学反应的最基础的量。由于化学中引入了此量,使涉及化学反应的量纲和单位的标准化大大前进了一步,也很好地解决了一系列量在量纲上出现的困难和矛盾。对于化学反应0=ΣBνBB,反应的摩尔焓[变]rH>m,可由测量反应进度ξ1ξ2时的焓变H,除以反应进度变ξ而得,即rHm=H/ξ。由于反应进度ξ的定义与化学反应方程式的写法有关,因此rHm也与化学反应方程式的写法有关,即对同一实验数据,由于计算ξ所依据的化学反应方程式不同,使得rHm也不同。所以在使用rHm时,必须指明对应的化学反应方程式。例如:
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g);rHm =-483.6 kJ/mol ①
H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(g);rHm=-241.8 kJ/mol ②
对于反应①,2mol H2(g)和1 molO2(g)完全反应生成2 mol H2O(g)表示1反应进度的反应,而对于反应②,1mol H2(g)和0.5 mol O2(g)完全反应生成1mol H2O(g)也表示1反应进度的反应,前者放热483.6 kJ,后者放热241.8 kJ。因此,两个反应的rHm不同,反应① 的rHm是反应②的两倍。由此可以看出:
[关键词] 教育教学 中学化学 化学方程式含义
化学方程式的教学是化学教学中最重要的内容之一,也是教学难点之一,是教育教学中老话题。其中化学方程式的含义尤其重要。在对化学方程式的含义的研究中,较多的是关于化学方程式的“质”“量”的两方面的阐述,虽然有许多新成果,但是或多或少具有一定的缺点,不能做到理论清晰,使得学生很难理解、很难掌握。笔者在十几年的教学实践中发现并运用比较研究的方法,通过比较研究揭示化学方程式的含义,理论清晰,易于理解,利于使用,教学实践中简单易学,深受学生欢迎,效果很良好。现将笔者自己的一点所得做个介绍,以期抛砖引玉,供广大同行朋友指正、参考。
一、过去研究中化学方程式表示意义的一般表述
在过去研究中化学方程式表示意义的研究文章中,一般表述化学方程式的含义是从“质”和“量”两个方面表达了化学反应的意义:①“质”的含义 表示什么物质参加了反应,生成了什么物质,以及反应是在什么条件下进行的。②“量”的含义 从宏观看,表示了各反应物、生成物间的质量比。如果反应物都是气体,还能表示他们在反应时的体积比。从微观看,如果各反应物、生成物都是由分子构成的,那么化学方程式还表示各反应物、生成物间的分子个数比。
例如,化学方程式:
“质”的含义:过氧化氢(俗称双氧水)在MnO2存在下,发生分解反应生成水和氧气。 “量”的含义:从宏观看,每68份质量过氧化氢发生分解反应生成36份质量的水和32份质量的氧气,即该化学反应中,过氧化氢、水和氧气的质量比为68:36:32即17:9:8.从微观看,过氧化氢、水和氧气都是由分子构成的,因此,这个化学方程式还表示了每2个过氧化氢分子反应能够生成2个水分子、1个氧分子。
这种对化学方程式的含义表述是缺乏完整性的,比如生成氧气的气体符号的含义没有交代,对等号的含义,对化学式中各个符号的含义都没有交代。再如MnO2的作用没有交代。在教学中,教师一般都会单独做出交代,但是这没有给出一般理论依据,学生感觉琐碎,不系统,缺乏逻辑性。运用比较研究,就能够将化学方程式的含义揭示的深刻、透彻、完整。
二、表示化学反应的三个式子
在现行中学化学教材中一般都出现了如下两种式子:
为了更好的通过比较来彰显、揭示化学方程式的含义,笔者在教育教学实践中提出了另外一种式子:
我把第①种式子叫做化学反应的文字表达式,把第③ 种式子叫做化学反应的符号表达式,第②种式子就是化学反应的化学方程式。通过这三个式子的比较,我们家能够更清晰的解释、揭示化学方程式的含义。
三、通过比较得出化学方程式最难过表示出化学反应的信息
第①种式子即文字表达式能够表示出化学反应的实质是生成了新物质,能够表示出化学反应的条件。但是不能表示出化学反应中各种物质的组成和相互之间的关系,不能表示出各物质是否含有同种元素,不能表示出每种物质是有哪些元素组成,不能表示出每种物质的构成粒子是分子、是原子、还是离子,不能表示出物质中的元素的化合价如何,也不能表示出化学反应的一些现象比如有气体生成……等等。
与第①种式子相比较,第③ 种式子即符号表达式就能够表示出更多的含义。如第③ 种式子能够表示出化学反应有新物质生成,能够表示出反应条件,能够表示出各种物质的组成,能够表示出各种物质是否含有同种元素,能够表示出各种物质是有哪些元素组成,能够表示出各种物质的构成粒子是分子、是原子、还是离子,能够表示出各种物质中的元素的化合价,……等等。但是第③ 种式子不能够表示出化学反应中各物质之间的质量关系,而各物质之间的质量关系是化学反应中最重要的信息或者说含义,不能表示出化学反应中各物质之间的质量关系,就不能够解决实践中的各种计算,因此第③ 种式子不宜用来表示化学反应,需要寻找更适合的式子,这个式子就是第②种式子就是化学反应的化学方程式。
与第③种式子相比较,第②种式子不仅能够表示出第③种式子可以表示出的信息或含义,更能够表示出化学反应中各物质之间的质量关系,元素之间的关系,分子、原子、离子的关系,能够表示出化学方程式遵守质量守恒定律,所以化学方程式中间用=符号,――其他两种式子中间只能用符号。所以能够解决实践中的各种有关化学计算问题。
通过上述比较可以看出,化学反应的含义很丰富,可以通过不同的式子逐层次表示出来。通过上述比较可以看出,只有化学方程式才能够最好的表示出化学反应的信息。
四、揭示化学方程式的含义
化学方程式的含义就是它所表示出来的化学反应的信息,总结上面的比较,可以得出化学方程式具有以下含义:
第一,能够表示出化学反应的本质即有新物质生成,化学反应是不同物质之间的转变。
第二,能够表示出各种物质的组成元素、构成粒子(分子、原子、离子等),能够表示出化学反应中各物质之间的元素关系、粒子关系。
第三,能够表示出反应条件。
第四,能够表示出一定的反应现象,如有气体生成的符号,有沉淀生成等。很多教材没有吧这一问题交代清楚,只是说有时候用符号和,但是为什么用?实际是能够观察出的现象。但是很多能够观察出的现象是无法表示出的,比如颜色的变化。所以,教材没有交代清楚,学生的疑惑就没有办法解决。如果能够指出化学方程式能够表示出一定的现象,而不是表示出全部的现象,学生就容易接受了。
化学学科是一个研究微观世界的科学,而物质的存在状态和相互发生的关系是其研究的主要内容,在看似平凡的世界内部,每时没刻都在发生着怎样的变化,产生什么新物质,或者有什么物质消失了。对这种规律的描述,就是化学语言中的符号样式——化学方程式。
1 了解化学方程式的内涵及意义
1.1 定义及内涵:化学方程式,也称为化学反应方程式,是用化学式表示不同物质之间化学反应的式子。即用化学式(有机化学中有机物一般用结构简式)来表示化学反应的式子,叫做化学方程式。化学方程式反映的是客观事实。
从书写的角度看,化学方程式的书写必须建立在客观事实的基础上,不能凭空去想象物质不存在的物质和化学反应,同时,要能够满足物质守恒的规律,也就是说在化学方程式等号的两边各种原子总类与数量必须相等。
化学方程式不仅表明了反应物、生成物和反应条件,同时,化学计量数代表了各反应物、生成物物质的量关系,通过相对分子质量或相对原子质量还可以表示各物质之间的质量关系,即各物质之间的质量比。对于气体反应物、生成物,还可以直接通过化学计量数得出体积比。
1.2 表示意义:每一个化学方程式,都表示一定的特定意义:表示反应物和生成物;表示化学反应的条件;表示各物质之间的质量比;表示参加反应的各粒子的相对数量;表示化学反应的类型;表示反应前后质量守恒(即反应物的质量总和等于生成物质量总和)。
2 化学方程式的结构依据和正确书写
以客观事实为依据。所谓的事实依据,指的是作为化学反应参与的物质过程,由哪些物质参与化学反应这一行为,从而促进和推动物质间向另外一种状态变化。变化发展的过程,必须是实实在在可以发生,并且条件缺一不可,或者至少能通过某种相关的辅助手段,实现化学反应的实现。这一事实,即是化学反应不可改变的规律。同时,这里的事实是说明反应的过程是客观存在的,而不是主观臆造的,也不会因为我们意志的改变而发生改变。
遵循质量守恒定律。化学方程式遵循质量守恒,是指在方程式两边参与式子反应的物质,在质量、式量和总能量方面,都保持前后一致。这个原则告诉我们,在进行化学方程式复习时,要随时检查是否与质量守恒保持平衡,是否能在能量守恒方面找到恰当的等量关系,以突破解决的最佳方案。
那么,如何才能书写化学方程式呢?
这里,总结一个四字步骤:写——配——注——等。
写——写出反应物和生成物的化学式并用短线或箭头相连。写方程式,首先保证所写的物质的化学式书序正确,包括所描述的元素符号、下角线要保持一致,如果书写的式子不是所描述的物质,那么,描述的反应过程就会产生与化学事实不符的情况,造成记录和科学实验的严重后果。
配——配平化学方程式。书写化学方程式的第二个重要步骤,就是在书写好的反应式两端,寻找恰当的系数与等号两边相配合,在配平方程式的过程中,可以使用观察法、最小公倍数法、奇数偶配法、定一法(把其中某个式子系数假定为“1”)、待定系数法、分数法、化合价升降法、得氧失氧法等方法。
注——注明反应条件,生成物的状态。
等——将短线或箭头改为等号。
3 化学方程式的分类复习
3.1 按照教材知识编排:这是根据所使用的教材知识结构顺序,分门别类地进行复习,这个方法适合于高三年级第一轮复习使用。在梳理教材知识点的过程中,每个一个化学知识最基本的线索就是具体看似分散的一个个化学方程式组成的。
应该说,化学方程式是化学语言中最基础的语言符号,它直观地描述了某种化学物质的特征,性质,同时,也真实地反映了某一化学现象产生、变化和发展的动态改变过程。所以,学生在做第一轮复习时,不仅仅是回忆老师讲授过的内容,更要把知识中的文字叙述部分,与化学符号语言的关联部分进行配合理解,做好分析整理,明白每个化学方程式是如何推演而来,又描述一件什么样惊人的物质变化。
在按照教材复习化学方程时要注意每个知识点与方程式之间的对应,做到准确务实,包括化学方程式的书写,条件的生成,以及反应结果的文字描述等,一定要忠诚于教材的观点,不能想当然地发挥。
3.2 按照物质分类来复习
3.2.1 非金属单质:高中阶段常见的非金属单质有F2、Cl2、O2、S、N2 、P 、C 、Si、 H等。这几种单质有可以根据反应条件的不同,而有所区别。
假如是氧化反应。
【关键词】化学方程式 配平 化合价
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)35-0129-01
一次偶然帮同事上了一节化学课,不了解这个班学生学习情况的我,随机叫几个学生写碳酸钠与稀盐酸反应的化学方程式,这令我哭笑不得,我只举其中一位同学默写的化学方程:NaCO3+HCl = NaCl+H2O+CO2,大家不难发现这位学生犯了三处错误:(1)不懂化合价的如何正确运用或者说根本就不懂化合价,对于学生来说Na显+1价,CO3显-2价,所以,碳酸钠的正确化学式应为Na2CO3;(2)不会正确运用气体或沉淀符号,如果反应物和生成物中都有气体,气体生成物就不需要注“”号,同样,对于溶液中的反应,如果反应物和生成物中都有固体,固体生成物也不需要注“”号;(3)不知化学方程式要配平,甚至不会写化学方程式。
如:H2O2 = H2+O2,NaOH+H2SO4 = NaSO4+H2O,2H2O = 2H2+O2,不难发现,第一个方程式产物错误,产物应为水和氧气,写第二个方程式的同学对化合价知识和配平都非常混乱,第三个方程式缺少条件。这需要老师去引导,以第三个方程式为例,可以让学生考虑我们面前水杯里的水是不是一会儿都变成氢气和氧气了呢?促使他们提高对化学反应条件的重视。学生提到化学方程式就会抱怨老师教得不好,教学过程中老师也抱怨过学生学得不扎实,笔者将在教学中的心得与大家分享。
在教学中,化合价与化学式就是化学方程式的前期知识铺垫,如果学不好这里的知识,那么学好方程式简直几乎不可能。如果学生不会元素的化合价就不会写由元素组成的物质化学式,因为化学式的正确书写是建立在对化合价的正确掌握上,如生活中的钡餐(硫酸钡),因为钡显正二价,硫酸根显负二价,化合物的整体化合价代数和为零,所以硫酸钡的化学式为BaSO4,此时我会用一些例子训练学生用他们已掌握的化合价口诀写出我所提出的各种各样物质的化学式,如写“硝酸钙”,他们可以利用自己掌握的化合价口诀中的钙元素+2价和硝酸根显-1价,从而写出“Ca(NO3)2”,可见,化合价对化学式的重要性,而化学方程式就是靠不同物质的化学式连接起来的,所以化合价知识掌握不牢,化学方程式一定学不好。
很多老师喜欢用现成的化合价口诀让学生快速掌握,很多参考资料都是这样写的,“一价氯氢钾钠银,二价氧钡钙镁锌,三铝四硅五氮磷,二三铁,二四碳,二四六硫价齐全。铜汞二价最常见,化合价要记清,莫忘单质价为零!”但在教学中我发现学生总是分不清正负价,只有成绩中等偏上的学生能灵活运用化学方程式,为了学生能清楚地区分正负价,我做了如下修改:“氢、钠、钾、银正一价,钙、镁、钡、锌正二价,氟、氯、溴、碘、负一价,氧负二铜有正一和正二,铝正三铁有正二和正三,二四六硫二四碳,负一硝酸氢氧根,负二硫酸碳酸根,负三记住磷酸根,正一价的是铵根”,这样就囊括了中学所有常用的化合价!
在化合价的基础上,教师要对学生进行简单化学式的书写训练,并且展示给他们为什么要背诵化合价,他们记忆的化合价有什么作用,让他们感到在掌握了化合价之后他们可以自己展示内心想写的物质符号,这样他们就会感到原来记忆化合价还有这么多的好处。如写个化学式让他们求其中一种元素的化合价,给出两种元素的化合价让他们写出组成的化学式:已知某物质化学式为Ca(ClO)2,求元素Cl的化合价,这也是化学的重要考查题型,我们可以这样对学生讲要求Cl的化合价,就说明除此之外的元素化合价就是我们默认的化合价(前面对全书常用的化合价口诀已进行了整合)。所以,学生可以很快求出Cl的化合价为+1,这与口诀相违背,这样的题目可以提示学生化合价口诀是我们默认的,关于这个知识一定要训练,只要是重点内容,不要吝啬时间,如果重点内容学不好,学生分数提升档次就不太可能。
关键词:化学用语;物质组成;物质结构;物质变化;易错分析
文章编号:1005C6629(2015)7C0083C03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
化学用语通常是用来表示物质的组成、结构和变化规律的符号或表示方式,是学生进一步学习、掌握其他化学知识,解决化学问题的基础,其作为化学教学的重要工具,是化学领域的国际用语,也是化学学科特有的特征。所以,在中学阶段教好和学好化学用语,就显得非常重要了。下面笔者就对在教学过程中发现的化学用语问题和解决方法进行简单的阐述和分析。
1 中学化学用语的学习
1.1 中学常用化学用语
在中学阶段,化学用语涉及内容很多,有表示物质组成的,有表示物质结构的,还有表示物质变化的。具体有元素符号、离子符号、同位素符号、原子结构示意图、原子和离子的轨道表示式、电子排布式、电子云图、晶体结构图、化学式、最简式、分子式、结构式、结构简式、电子式、同分异构式、氢键表示的化合物、配位键表示的配合物、化学方程式、可逆反应方程式、电离方程式、电极反应式、氧化还原反应方程式、离子方程式、热化学方程式、盐类水解反应方程式、用电子式表示分子形成过程的式子等。
1.2 化学用语的再认识
中科院院士、国家最高科技奖获得者、北京大学徐光宪教授就将“化学”定义为:19世纪的化学是“原子的科学”、20世纪的化学是“研究分子的科学”、21世纪的化学是“研究泛分子的科学”。并将“泛分子”分为原子、分子片、结构单元、分子、超分子、高分子、生物分子和活分子、纳米分子和纳米聚集体、原子和分子的宏观聚集体、复杂分子体系及其组装体等10个层次[2]。可见,随着学科的迅猛发展,化学用语的范围是非常宽泛的。这就需要在学生的学习过程中,教师必须要给出清晰的、合适合理的化学用语,用来正确地描述、解释一些现象和解决问题。
2 化学用语书写中的易错问题及成因
中学化学用语教学的现状并不令人满意,学生在学习过程中,存在着一定的学习困难和背负着大量知识记忆的负担。在解答问题时,总会出现这样那样的书写错误,影响了其他化学知识的学习、理解和运用,同时也降低了学生学习化学的兴趣。下面对在教与学中发现的易错问题和解决策略,笔者提出几点浅见。
2.1 书写化学用语的常见问题
(1)元素符号大小写不分,大小比例不协调,元素符号相互混淆的问题。例如:NaCL mgSO4 Ca写成Cu或Co
(2)书写粗心,化学式角码错写,电荷符号漏写,结构简式官能团丢失问题。例如:NaCO3 AgCl2 OH CH2CH2
(3)各种化学反应式中,反应式条件的错写、漏写及没配平等问题。例如:
(6)用电子式表示化学键的形成过程书写错误。例如:H++[:O:H]-H:O:H
(7)不以客观事实为依据,反应方程式书写错误。例如:2Fe+6H+=2Fe3++3H2
(8)表示意义,应用范围不清,符号使用错误。例如:CH3COO-+H2O=CH3COOH+OH-
(9)原子书写顺序及连接方式表示错误。例如:AlK(SO4)2・12H2O CH3COOCH3CH2
(10)化学专有名词汉字书写错误。例如:铵盐写成氨盐,油脂写成油酯,活性炭写成活性碳,二肽写成二酞,明矾写成明钒,苯写成笨,催化剂媒写成煤以及硝化写成消化等
2.2 书写化学用语的常见问题成因
化学用语在书写上的错误是经常出现的,纠其原因:学习方面,一是由于学生对化学用语的知识规律认识不到位,对所学知识领会不清,课后又缺少及时的复习和练习巩固,作业出现的问题没能及时作出思考、反思和纠错,长此以往,这些看似简单的基础知识就会频频出错。二是在学习过程中,学生缺少基本的化学素养,不能规范书写,不遵守化合价法则,不尊重科学事实等一些不良习惯,想当然或不以为然的不认真态度,书写后未能做到认真的检查,出现错误后又没能加以遏制,久而久之,这些不好的学习习惯造成了化学用语的错误书写,同时也给后续问题的解决和研究带来不必要的麻烦;教学方面,一是教师对化学用语的教学没能做到正确的把握,对学生的理解程度了解不足,学生书写上出现的错误,没能在第一时间进行必要的纠正和指导,延误了改错的最佳时机。二是教不得法,未能对难点问题采取有效的教学,造成学生理解困难,产生事倍功半的效果。三是对学生学习化学用语的学习方法,缺乏行之有效的引导和检查,没做到因循善诱,这些都成为学生书写化学用语易错的原因。
3 化学用语书写中易错问题解决策略
3.1 优化学习素养,加强书写训练
一个好的习惯,使我们终生享用它的利息,同样,一个坏的习惯,使我们终生背负它的债务。在平时的学习中,一道题内容的陈述,问题的提出和设置,让学生做到慢阅读、快解题,审题认真的好习惯,标记出重要的知识点和关键的语句,这样减少了把名称写成化学式,结构示意图写成结构式等错误。一方面,可以锻炼学生集中注意力的学习品质,另一方面避免了非智力因素的影响。
在学习中对于易混淆的化学用语,例如,离子符号与元素化合价的区别,各种粒子符号的书写问题,有机结构简式的正确书写,无机化学式中的括号问题等等,采用先看清、后思考、再写出、终检查的训练方法,勤练习,多巩固,来加强这类化学用语的规范书写训练。
3.2 做好演示实验,分散理论难点
学至学会需要时间来完成这一过程,学会到会学需要能力提升达到一定阶段。化学是一门以实验为基础的学科,一个成功的实验能很好地验证反应原理,而实验原理往往又需要用方程式等化学用语来呈现,方程式的记忆和书写,对于大部分学生来说都是一件难事。在教学中,注重每一个实验,认真设计、准备、改进每一个演示实验、分组实验,让教与学收获其高效性。同时,理论与实验相结合,可以有效地帮助学生理解反应原理,领会理论上的难点。例如,在完成电解CuCl2(带盐桥)实验和演示铅蓄电池工作原理动画实验后,学生就能更好地理解电解质的电离,明白电化学产物的形成原因,同时也强化了氧化还原反应的理论规律。之后,对于写出电离方程式、电极反应式、电解方程式也变得容易了许多。再如,设计和组装SO2气体的制备、性质以及尾气处理的一系列实验,SO2气体经过发生装置-溴水溶液-品红溶液-高锰酸钾溶液-氢硫酸溶液-氢氧化钠溶液等过程,学生通过认真观察,积极思考和判断,加快了学生对物质性质的理解,同时也减轻了学生对知识的机械记忆的负担,强化了学生对相关的反应方程式的书写。再如,学生做过葡萄糖与银氨溶液、新制氢氧化铜的实验后,欣赏银镜反应之余,小组成员可轻松完成从实验现象分析出反应产物,思考之下,也能正确写出这个较难书写的反应方程式。
3.3 抓好知识整合,强化基础练习
做好一件简单的事容易,坚持做好每一件简单的事却很难。化学用语的特点正是易学好理解,遗忘易失望。作业中,书写化学反应式出现不配平,化学式符号中离子所带电荷、原子个数、电子排布式等数字的错写、遗漏,都反映出平时练习不扎实,不熟练。化学用语的宽泛和琐碎,需要学生在学习中做好每个知识点的内容理解,关联好不同知识点的联系,及时整合所学的相关知识,正确使用这些化学用语去解答化学问题,持之以恒地做一些练习,养成规范使用、书写化学用语的好习惯。如练习书写物质的结构、组成时,结合物质的性质、制备和应用等内容进行练习,长此以往就能达到熟能生巧的目的,那学习化学用语就真是一件简单的事了。
3.4 完善自我检测,提升综合能力
有人说,一个动作重复21天,它将成为一个习惯。在教学中,学过的知识是否扎实,只有不断地去抽查、检测;对作业中出现的错误,要及时指出、纠正,强化记忆,深入理解,反复书写和训练,避免出现错误搁置、延续,养成不好的习惯。万丈高楼平地起,夯实基础是大楼建造的根本。学习化学用语也是如此,只有反复练习,自检他查,打好基础,准确、清楚、深刻地掌握所学知识,久而久之才可能很好地完成知识的链接,达到知识的综合应用之目的。
参考文献:
一、联想物质的化学性质来记忆
物质的化学性质是要通过化学变化表现出来的。化学方程式是表示化学反应的式子。因此学生在记忆化学方程式时,要联想教材中所学过的重要物质有哪些,它们有哪些化学性质。比如:学习第六单元《碳和碳的氧化物》后,单质碳、一氧化碳和二氧化碳是本单元的三种重要物质,碳和一氧化碳都具有可燃性和还原性,可用下列方程式体现:C+O2=CO2;C+CuO=Cu+CO2;2CO+O2=2CO2;CO+CuO=Cu+CO2;二氧化碳也能与水、石灰水等反应,化学方程式为:CO2+H2O=H2CO3;CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O
二、联想物质的用途来记忆
物质的性质决定用途,用途反映性质。物质的用途都是由该物质的某一性质所决定的。因此可以密切联系日常生活、生产来记忆,比如:工人师傅在切割钢板时,常用硫酸铜溶液画线,是因为发生CuSO4+Fe=Cu+FeSO4的反应,钢板上会出现一条红线;生活中烧水的水壶,时间长了在壶底会有一层厚厚的锅垢,如何除掉它,我们可以用锅垢的主要成分(CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O);其实在生活、生产中有很多这样实例帮助记忆化学方程式,只要我们时常做一个有心人。
可以采用对比、归纳的方法来记忆。比如:对比单质碳、氢气和一氧化碳的化学性质;归纳可以通过哪些化学反应生成二氧化碳;联想可以通过哪些途径来制取氧气?
2H2O=H2+O2;
2H2O2=2H2O+O2;
2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2;
2KClO3=2KCl+O2;
2HgO=2Hg+O2;
与次同时还可以分析出在实验室条件下制取氧气的原理;同样可以归纳酸、碱、盐之间的反应规律来帮助记忆。通过这些方法可以提高自己分析、对比能力和加深对化学方程式的认识、理解,也加深对化学方程式的印象。
三、按照反应规律记忆
化学反应的种类很多,但每一类都有一定的规律,这些规律也就是我们巧记化学方程式的依据.例如,金属跟酸溶液发生的置换反应,要服从金属的化学活动性顺序,根据这一顺序,很容易记住金属与酸反应的化学方程式.这就是在金属的化学活动性顺序中,位于氢(H)以前的金属跟盐酸、稀硫酸反应时,要产生氢气并生成该金属的离子与参加反应的酸的酸根构成的盐.如:Mg+HZSO=MgSO+H;zn+HZS0;==znS04+H;Fe+ZHCI……
掌握化学反应规律,必须记住化学方程式。如何做到化学方程式过目不忘呢?首先要记主要生成物。
实例:①Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O
②2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2
③2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2
过目不忘原理:减少记忆量。化学反应方程式是由反应物、生成物和计量数三部分构成的,反应物由信息提供,计量数通过观察法和得失电子守恒配平。因此任何化学反应方程式只需记住主要生成物即可。
适应范围:少数需要死记硬背的化学方程式,如:
①同类反应中的典型反应
②同类反应中的特例反应
③第一次见到的新反应(通常也是同类反应中的典型反应)。
其次,利用反应原理确定生成物。
实例1:SO2通入酸性KMnO4溶液中的化学反应方程式
①判断反应物:反应前体系中存在的物质有KMnO4、SO2、H2SO4和H2O,一定参加反应的是KMnO4、SO2,可能参加反应的是H2SO4或H2O。
可先写出反应物。
四、按常规记忆
常见的化学方程式,可按下列五个方面进行记忆。
(一)可燃性(都是在点燃的条件下)
(1)镁条在空气中燃烧
(2)铁在氧气中燃烧
2Mg+O2点燃2MgO3Fe+2O2点燃Fe3O4
(3)氢气在氧气中燃烧
(4)一氧化碳在空气中燃烧
2H2+O2点燃2H2O2CO+O2点燃2CO2
(5)红磷在氧气中燃烧(6)木炭在氧气中充分燃烧
4P+5O2点燃2P2O5C+O2点燃CO2
(二)物质用途
(1)用稀HCl除水垢2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2
(2)用稀HCl除铁锈6HCl+Fe2O3=2FeCl3+3H2O
(3)泡沫灭火器的原理(检验久置于空气中的NaOH是否变质)
2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2
(4)氢氧化钠必须密封保存的原理2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
(5)湿法冶铜原理、铁与硫酸铜反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
(6)熟石灰改良酸性土壤Ca(OH)2+H2SO4==CaSO4+2H2O
(7)氢氧化铝治疗胃酸Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
(8)除水垢,检测鸡蛋壳、珍珠成分CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
(三)物质相互鉴别
(1)石灰水中通入二氧化碳变浑浊Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
(2)盐酸与硝酸银反应生成白色沉淀HCl+AgNO3=HNO3+AgCl
(3)硫酸与氯化钡反应生成白色沉淀H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
(4)烧碱与硫酸铜溶液反应生成蓝色沉淀2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2
(四)气体制备
(1)加热高锰酸钾制氧气2KMnO4加热K2MnO4+MnO2+O2
(2)加热氯酸钾和二氧化锰制氧气2KClO3MnO2加热2KCl+3O2
(3)分解过氧化氢溶液制氧气2H2O2MnO22H2O+O2
(4)用锌和稀硫酸制氢气Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
(5)用大理石(石灰石)制二氧化碳CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
(五)其它
(1)高温煅烧石灰石CaCO3高温CaO+CO2
(2)电解水2H2O通电O2+2H2
(3)氢氧化钠溶液与盐酸反应NaOH+HCl=NaCl+H2O
(4)石灰水与碳酸钠的反应Ca(OH)2+Na2CO3=2NaOH+CaCO3
(5)高温下一氧化碳还原氧化铁(炼铁原理)
【关键词】化学方程式;记忆;方法
在中考中,化学方程式所占的比例较大,这充分说明了化学方程式在化学教学中的重要性,所以在教学中应该注重化学方程式的教学。
化学方程式既是重要的化学用语,又是化学计算应用的基础,而且它还是国际上通用的表示化学反应的一种简明语言。因此,化学方程式的各类知识便成为中考考查的重点。但化学方程式的记忆和正确书写始终是初中学生学习的难点,在教学中我总结了如下的方法进行教学:
一、夯实利用化合价书写化学式的基础
化学式是书写化学方程式的重要基础,如果在利用化合价书写化学式的教学过程中没有打牢基础,那么学生越往后学习书写化学方程式就越为困难,以至于到后期复分解反应的化学方程式的书写始终难以攻克,成为夹生饭。因为,利用化合价口诀,根价口诀正确书写化学式显得尤为重要,一定要夯实基础,让学生切实掌握,以便于学生学习、记忆化学方程式时能够有充足的知识储备。
二、依据实验现象记忆化学方程式
1、磷和氧气反应,这个实验的现象是产生大量的白烟,白烟是五氧化二磷,学生就可以知道磷和氧气反应后的产物是一种白烟,而白烟是五氧化二磷,这样反应物和产物就记住了,在进行配平。
2、硫和氧气反应,这个实验的现象是有刺激性气味的气体产生,这种气体是二氧化硫,那么硫在氧气中燃烧生成了一种刺激性气味的气体,这种气体是二氧化硫,这样学生记记住了现象,又同时记住了反应物和产物。
3、铁和硫酸铜溶液的反应,实验现象是铁的表面有红色物质析出,溶液变为了浅绿色。红色的物质是铜,浅绿色的溶液是硫酸亚铁,这样产物就记住了。当然这个反应,用置换反应来记忆也是很简单的。
4、电解水的反应:可以连着实验室制取氧气的三个化学方程式进行配平的记忆,反应物都是配2,通过电解水的实验现象,两只试管产生两种气体,氢气和氧气的体积比是2:1,那么产物就是氢气和氧气,化学计量数比也是2:1。
三、据共同特点进行记忆
1、实验室制取氧气的化学方程式有三个:首先记住反应物的化学式,过氧化氢(H2O2),高锰酸钾(KMnO4),氯酸钾(KClO3),这个三个化学方程式的共同特别,都是分解反应,反应物都配2,都要制出氧气。那么从第一个开始,H2O2中加入催化剂二氧化锰开始反应,那么H2O2和谁长得像呢?H2O,那么第一个产物就是水,这个反应要制什么呢?制O2,于是产物就都写出来,同时反应物已经配2,分解反应,后面就很好配平了。
第二个利用KClO3制氧气,条件是加入二氧化锰并加热,产物的记忆方法,把“KCl/O3”分成两部分,前一半变成氯化钾,后一半变成了O2,再根据已经配平的反应物就可以配平了。第三个,高锰酸钾制氧气,让学生读出化学式,KMnO4,那么请同学们记住KMnO4(按字母读)加热后分解出K2MnO4,那么这个反应为什么没有加二氧化锰呢?因为它自己产生了二氧化锰,最后制出氧气,这样产物就都出来了。
2、Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O对学生来讲记忆是比较困难的,我是这样帮助学生记忆的,把反应物分成三部分,钙离子,氢氧根离子,二氧化碳分子,前面有二氧化碳,后面容易出现碳酸根离子,那么先写出CO3,但是碳酸根是阴离子,需要得到阳离子,那么只有钙离子可以和它配对,于是得到了碳酸钙,也就是看见的浑浊物,还有氢氧根离子没有去处,于是变成了和它很像的水分子。同理推出2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O,二氧化碳变成碳酸根离子,带两个单位的负电荷,结合阳离子钠离子,带一个单位正电荷,所以钠离子需要两个,氢氧根离子还是变成水。
3、Ca(OH)2 + SO2 =CaSO3 + H2O
二氧化硫的反应教给学生去想二氧化碳,例如上面这个反应先写二氧化碳和氢氧化钙反应Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O,第二步,把C改成S就好了。同时练氧化硫和氢氧化钠的反应。
四、依据反应类型进行记忆
化合反应和分解反应在初中阶段特点比较显著,可以用现象,特点等方面帮助学生巧记。
置换反应可以用字母表示为A+BC=AC+B,如:Fe + CuSO4=FeSO4 + Cu简单的看,就是铁和铜交换了位置,再从现象上帮助学生理解,正二价的铜离子形成的溶液都是蓝色或蓝绿色(如硫酸铜、氯化铜、硝酸铜),正二价的亚铁离子形成溶液都是浅绿色(如硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁)。铁表面析出的红色物质是因为生成了铜单质。
复分解反应可以用字母表示为AB+CD=CB+AD,两端结合,中间结合,例如,HCl + NaOH = NaCl +H2O,两端的氢离子和氢氧根离子结合生成水,中间的氯离子和钠离子结合生成氯化钠,这样就很容易记忆了。
还原反应的记忆,还原反应是一种夺氧的反应。
例如: H2+ CuO =Cu+H2O,还原剂要夺氧,氢气夺走了氧化铜的氧,变成了水,氧化铜被夺走了氧元素,变成了铜。
五、利用反应实质进行记忆并配平
1、酸碱中和反应的实质是H++OH-=H2O,那么让学生练习NaOH和H2SO4反应的书写,由于一个氢离子结合一个氢氧根离子生成一个水分子,那么一个氢氧化钠分子中只有一个氢氧根离子,而一个硫酸分子中有两个氢离子,怎么办,学生可以得出给氢氧化钠配2,这样就是两个氢氧根离子和两个氢离子反应得到两个水分子,再练习Fe(OH)3和H2SO4反应,学生很快可以得出需要六个氢氧根离子和六个氢离子反应得到六个水分子,这样就使得中和反应很容易配平并记忆。
2、碳酸盐和酸反应的实质是CO32-+2H+=H2O+CO2,例如:Na2CO3和HCl反应,一个碳酸根离子带两个单位的负电荷,一个氢离子带一个单位的正电荷,那么一个碳酸根离子肯定需要两个氢离子,所以HCl的前面肯定需要配2,得到一个水分子和一个二氧化碳分子。再如:Na2CO3和H2SO4反应,一个硫酸分子已经提供了两个氢离子,那么反应物就不用配了,已经平了。
3、碳酸氢盐和酸反应的实质是HCO3-+H+=H2O+CO2,例如:NaHCO3和H2SO4的反应,是一个碳酸氢根离子和两个氢离子的反应,那么根据1:1的关系,碳酸氢根离子就需要两个,于是生成两个水分子和两个二氧化碳分子,再根据复分解反应的原理得到另一个产物硫酸钠。
六、熟读化学方程式的宏观读法
其实很多化学方程式,学生只要会读就能很容易掌握它的书写,当然需要有利用化合价书写化学式的基础,在读出宏观物质的同时,还可以强化学生正确书写化学式的基础,例如,硫和氧气在点燃的条件下生成二氧化硫,这样简单的化学方程式,学生基本会读就会写,不失为是记忆化学方程式的一种较好的方法。
在化学方程式的教学中,有些老师教完后就让学生强记化学方程式,在老师的督促下,学生用自己的方法进行记忆,聪明的学生总结出适合自己的记忆方法,还有为数不少的学生只能死记硬背,效果非常差,甚至就像被单词句子一样,用字母数字从头背到尾,然后很快又忘记,完全不懂化学方程式的含义。如果老师没有在化学方程式的记忆上帮助学生归纳总结方法或技巧,那么对于不少学生来讲,化学方程式无形的加重了学生的课后负担,反复记忆,却不牢固,甚至到后期学生对放弃记忆化学方程式,以至于失去学习化学的信心。有些我们觉得很简单的东西,但是对学生来讲却很难,所以,在教学中,老师帮助学生寻找规律,总结技巧,帮助学生记忆化学方程式,是十分重要的。
参考文献: