化学思想在化学教学中的应用

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3 3.4%, 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3 3.4%。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”。

F e3C+a H N O3—3 F e (N O3) 3+b N O2↑+1 C O2↑+a/2 H2O把最复杂特殊的物质Fe3C系数定为1, 则Fe (NO3) 3的系数为3, C O2系数为1, 设硝酸的系数为a, C O2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……①

(1) 1摩尔丙烷完全燃烧生成液态水时放出热量2 2 2 0 K J, 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3 3 6 2 K J, 若生成液态水时放出的热量是多少?

解: (1) C3H8 (g) +5O2 (g) =3CO2 (g) +4H2O

题干 (2) - (1) 得 H2O (L) =H2O (g)

(4) ×4+ (3) 式得C3H8 (g) +5O2 (g) =3CO2

(2) 设:H2为X摩尔 丙烷为Y摩尔

解 (1) (2) 得X=3.8 Y=1.2

则生成液态水时需放热为 3362+ (3.8+1.2×4) ×43.5=3736.1 kJ

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N O2、N O、N2O4的混合气体若干, 这些气体与1.6 8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

解得:A r=2×1 0 5W/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N a H C O3溶液中存在着Na+、H+、H C O3-、CO32-、O H-, 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S 2-、H S-都能水解, 故S元素以S 2-、H S-、H2S三种形式存在, 他们之间有如下守恒关系:

6 质子守恒

任何溶液中水电离产生的H+和O H-的物质的量均相等, 在能发生水解的盐溶液中有H+或O H-转化为其他存在形式的情况存在, 如:N a3P O4溶液水解成碱性, 依据水电离生成的H、O H守恒关系如下列:

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。

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