“母題”切入，“變式”發(fā)散

　　摘 要： 本文探究化學(xué)習(xí)題教學(xué)的方法，列舉實(shí)際案例，論述“變式”教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維方面的功能。
　　關(guān)鍵詞： 化學(xué)習(xí)題教學(xué) 變式教學(xué) 替換 恒等
　　課題：計(jì)算中的“替換”和“守恒” 思想
　　教學(xué)目標(biāo)：
　　1.掌握“替換”方法并能夠熟練運(yùn)用于相關(guān)的化學(xué)計(jì)算；
　　2.理解“守恒”在計(jì)算中的應(yīng)用。
　　教學(xué)過(guò)程：
　　提出問(wèn)題：
　　母題：向6.4g CuO和FeO的混合物中，加入2mol/L的硫酸溶液50mL，混合物恰好完全溶解。若將等質(zhì)量該混合物在足量氫氣中加熱并充分反應(yīng)，冷卻后剩余固體質(zhì)量為多少？
　　學(xué)生讀題后，第一反應(yīng)是去解決混合物的組分問(wèn)題，再根據(jù)得出的各組分的量分別計(jì)算其與氫氣反應(yīng)后還原得到的金屬單質(zhì)質(zhì)量。此時(shí)，不必立刻遏制學(xué)生的思維，先讓學(xué)生用自己的方法計(jì)算出結(jié)果。
　　學(xué)生板書(shū)：
　　解：設(shè)CuO和FeO的物質(zhì)的量分別為x和 y
　　根據(jù)總質(zhì)量：80x+160y=6.4 ①
　　根據(jù)反應(yīng)方程式：CuO + HSO = CuSO + HO
　　x x
　　FeO + 3HSO = Fe（SO） + 3HO
　　y 3y
　　x+3y=0.1 ②
　　由①②得：x=0.04 y=0.02
　　混合物跟氫氣反應(yīng)后還原得到金屬單質(zhì)總質(zhì)量
　　m（Cu）+m（Fe）=0.04mol×64g/mol+0.02mol×2×56g/mol=4.8g
　　教師板書(shū)：m（Cu）+m（Fe）=6.4g—0.1mol×16g/mol=4.8g
　　對(duì)比之下，學(xué)生方法較為繁瑣，對(duì)教師的快速解題感到十分驚訝，于是產(chǎn)生強(qiáng)烈好奇心和求知欲。
　　之后，將題目作如下調(diào)整。
　　變式1：向ag CuO和FeO的混合物中，加入2mol/L的硫酸溶液50mL，混合物恰好完全溶解。若將等質(zhì)量該混合物在足量氫氣中加熱并充分反應(yīng)，冷卻后剩余固體質(zhì)量為多少？
　　學(xué)生進(jìn)入思考狀態(tài)：將質(zhì)量變?yōu)樽帜福c前題相比，增加了計(jì)算的難度。又假如所給質(zhì)量的數(shù)據(jù)并不湊巧，計(jì)算時(shí)會(huì)更困難，浪費(fèi)時(shí)間也易算錯(cuò)。
　　教師點(diǎn)撥：要求銅、鐵單質(zhì)的質(zhì)量，可否換個(gè)思路？即鐵、銅總質(zhì)量 = 氧化物總質(zhì)量 — 氧原子質(zhì)量？
　　教師板演解題過(guò)程：
　　CuO + HSO = CuSO + HO
　　FeO + 3HSO = Fe（SO） + 3HO
　　分析：觀察反應(yīng)方程式，會(huì)發(fā)現(xiàn)CuO→CuSO，F(xiàn)eO→Fe（SO），這過(guò)程其實(shí)是氧原子與硫酸根位置的互換，即硫酸根“替換”了氧原子，母題的思路其實(shí)就來(lái)源于此。
　　板書(shū)：
　　n（O） = n（SO） = 2 mol/L×0.05 L = 0.1 mol
　　m（O） = 0.1 mol×16g/mol = 1.6g
　　m （Cu）+ m（Fe）= 6.4g—1.6g = 4.8g
　　當(dāng)總質(zhì)量為ag時(shí)，m （Cu）+m（Fe）= （a—1.6）g
　　經(jīng)過(guò)此題的練習(xí)，學(xué)生鞏固了質(zhì)量守恒原理，了解了“替換”的方法，超越了傳統(tǒng)的通過(guò)反應(yīng)歷程計(jì)算。學(xué)生看見(jiàn)簡(jiǎn)潔的過(guò)程，省時(shí)省力，于是感覺(jué)有必要了解更多更好的解題思想。
　　變式2：向6.4 g CuO和FeO的混和物中，加入200mL的鹽酸恰好使混合物完全溶解。若在反應(yīng)后的溶液中加入0.4mol/L氫氧化鈉溶液500mL時(shí)，生成的沉淀最多，則鹽酸溶液的物質(zhì)的量濃度是多少？
　　學(xué)生受到變式1的啟發(fā)，從相似處著手分析題目。該題仍可用“替換”方法來(lái)解：混合物在鹽酸中恰好完全溶解得到CuCl和FeCl，加入氫氧化鈉溶液至沉淀最多時(shí)，CuCl和FeCl全部轉(zhuǎn)變?yōu)镃u（OH）和Fe（OH）。
　　板書(shū)：
　　n（NaOH） = n（OH） = n（Cl） = n（HCl） = 0.4mol/L×0.5L = 0.2 mol
　　c（HCl）=0.2 mol/0.2L = 1 mol/L
　　運(yùn)用科學(xué)巧妙的方法，原本看似復(fù)雜的題目被“秒殺”，學(xué)生的思維開(kāi)始閃現(xiàn)燦爛的火花，學(xué)習(xí)熱情被大大地調(diào)動(dòng)起來(lái)，想要了解更多題型。
　　變式3：向a g Fe、FeO、FeO的混合物中，加入100mL1mol/L的鹽酸恰好使混和物完全溶解，放出224mL（STP）的氣體，所得溶液中，加入KSCN溶液無(wú)血紅色出現(xiàn)，那么若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的該混合物，得到鐵的質(zhì)量是多少？
　　有了前幾題的鋪墊，很容易就能挑出題目中的有用數(shù)據(jù)“a g Fe、FeO、FeO的混合物”， “100mL1mol/L的鹽酸”，隱去無(wú)用的數(shù)據(jù)“224mL（STP）的氣體”，找到快捷的路徑。
　　“加入KSCN溶液無(wú)血紅色出現(xiàn)”，說(shuō)明Fe、FeO、FeO最終全部轉(zhuǎn)化為FeCl。根據(jù)鐵元素守恒：
　　板書(shū)：
　　n（Fe）= n（FeCl） = 1/2 n（HCl）= 1/2×1mol/L×0.1L = 0.5mol
　　m（Fe）= 0.5mol×56g/mol = 28g
　　此類題目還可繼續(xù)拓展，讓學(xué)生的思路多向發(fā)散。
　　變式4：往由鐵的氧化物組成的樣品中加入一定量的鹽酸，該樣品恰好與鹽酸完全反應(yīng)而溶解。再往溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣0.56L，氯氣完全轉(zhuǎn)化為Cl，所得溶液中溶質(zhì)僅為FeCl，且Cl的物質(zhì)的量為0.75mol。則該樣品中Fe與Fe物質(zhì)的量之比是多少？
　　學(xué)生再次運(yùn)用守恒思想求解：氧化物當(dāng)中鐵元素全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e，設(shè)氧化物中含有xmolFe、ymol Fe，由鐵元素守恒，知x+y= 0.75/3 = 0.25 ①。已知參加反應(yīng)的氯氣為0.025mol，由得失電子守恒，得x（3—2） = 0.025×2×1 ②。解得x = 0.05，y = 0.2。從而確定樣品中Fe與Fe物質(zhì)的量之比：
　　n（Fe）/ n（Fe）= 0.05/0.2 =1/4
　　小結(jié)：貫穿本節(jié)課的思想即是“替換”和“守恒”，通過(guò)觀察反應(yīng)的特點(diǎn)，巧妙地將微粒進(jìn)行互換，從而省去了繁瑣的過(guò)程，節(jié)省了時(shí)間。其實(shí)大部分的化學(xué)計(jì)算都有其獨(dú)特的方法和思路，要發(fā)現(xiàn)這些巧妙的方法，就必須具有敏銳的觀察力和勇于突破的精