初中化學守恒思想的教學研究

王一凡

(上海市宜川中學附屬學校，上海 200065)

初中化學守恒思想的教學研究

王一凡

(上海市宜川中學附屬學校，上海 200065)

守恒思想是初中化學中非常重要的思想方法，無論是化學方程式的記憶和書寫還是化學反應原理的推理和計算等初中化學的核心內容都是建立在守恒思想的基礎之上的.本文將結合初中化學教學中經常涉及到的幾種守恒思想方法的分類作出解析，并對化學教學中如何培養學生守恒思想方法進行了一定的教學研究和思考，目的是為以后的教學中更好的幫助學生獲取知識、培養學生分析問題和解決問題的能力.

初中化學；守恒思想；教學研究

化學學科思想的化學教學會造成學生學習化學浮于表面，增加了學生在學習化學的難度和困惑，嚴重限制了學生科學素養，探究學習的能力和創新性思維的發展.而守恒思想又是諸多化學思想中應用最多涉及最廣的學科思想，因此培養學生守恒思想的教學研究尤為重要.

一、初中化學守恒思想主要分為以下幾個方面

1.質量守恒

當物質之間發生化學反應時，其實質就是分子獲得一定的能量，拆分成原子，原子不能穩定的存在，又重新組合成新的分子.從宏觀角度來看化學反應前后元素的種類不變；從微觀的角度來看某種元素的原子無論是在哪種物質中，反應前后原子的種類、質量及個數都不會改變，即總質量守恒.

2.電荷守恒

在書寫化合物的化學式時，一個重要的原則就是化合物中各元素化合價代數和為零.其實質就是在化合物中，陰、陽離子所帶總電荷電量相等而電性相反，即電荷守恒.

3.得失電子守恒

在化學反應中，如果有物質得到電子同時一定有物質失去電子，電子不會憑空產生也不會憑空消失，電子只會從一種物質轉移到另一種物質，也就是說得失電子數一定是守恒的.

二、守恒思想在初中化學中的應用

1.質量守恒思想的應用

(1)便于學生記憶和書寫化學方程式

化學方程式的學習是初中學生用化學的語言來認識和了解物質世界的重要途徑,是打開化學世界大門的鑰匙和進入微觀世界的必經之路,當然也是中考化學的重點和難點,所以化學方程式的書寫顯得尤為重要,而化學方程式的書寫的重要原則就是質量守恒定律,所以質量守恒思想就貫穿于化學學習的始終.化學方程式的書寫對學生來說，難點就是沒有很好的用守恒思想來理解而是用背誦單詞的方法來記憶.

師：同學們生活中大家把可樂、雪碧、鹽汽水等飲料稱之為什么飲料？

生：碳酸飲料.

師：為什么稱為碳酸飲料啊？

生：飲料中含有碳酸.

師：碳酸哪里來的呢？

生：不清楚啊.

師：同學們，其實在碳酸飲料的制取過程中，就是把二氧化碳壓入飲料中制成汽水的.二氧化碳怎么會變成碳酸了呢？接下來就來研究一下二氧化碳和水的反應.

師：反應物如下：CO2+ H2O →

請大家觀察反應物含什么元素？

生：共有碳氫氧三種元素.

師：所以生成物中也一定什么元素？

生：一定含碳氫氧三種元素.

師：你們猜想生成物是什么？

生：碳酸.

師：怎么證明我們的猜想呢？

生：滴加石蕊，溶液變紅

二氧化碳和水的化學性質的學習就在這輕松愉快的探究過程中結束了,如果堅持這種用元素守恒的思想方法來學習化學性質的話，相信學生對于化學方程式的書寫便水到渠成了.(2)便以學生理解和推導計算關系式

守恒法也是初中中學化學計算中一種很重要的技能與方法，也是各類模擬試題或者中考試題中應用最多的方法之一，其特點是抓住有關變化的始態和終態，忽略中間過程，利用某種不變量建立關系式，從而簡化思路，化難為易，快速解題.這里以一道關于質量守恒定律的壓軸選擇題為例：

例1 (12年中考壓軸選擇題46題)取一定量的氧化鐵與氧化銅的混合物，加入稀硫酸(含0.1 mol H2SO4)，恰好完全反應生成鹽和水.原混合物中氧元素的質量是( ).

A．6.4g B．3.2g C．1.6g D．0.8g

做這道題的時候有些同學寫了一大堆的方程式，然后設未知數，解方程，繞了一大圈也沒有理清計算的思路.顯然根據酸溶液和堿性氧化物反應生成鹽和水的性質，稀硫酸的氫元素全部變成水中的氫元素，由元素守恒可知稀硫酸0.1mol，則生成水也是0.1mol，而水中的氧元素又全部來自于氧化鐵和氧化銅中的氧元素，因此水中的氧元素是0.1mol，所以原混合物中的氧元素也是0.1mol，根據反應前后氧元素守恒的關系便很容易解決了.

(3)便于學生猜想和推斷物質的化學式

根據質量守恒定律可知，化學反應前后元素種類不變的思想，給我們研究一些物質的組成指明了方向.比如教材中提到的無論水的電解,還是氫氣在氧氣中燃燒,都證明了水是由氫元素和氧元素組成的化合物.人們經過了大量的實驗測定,確認了水的化學式是H2O.

2.電荷守恒思想的應用

(1)便于學生根據化合價書寫化學式

化學式的書寫是初三化學中第一次用化學語言認識和學習化學物質，也是為書寫化學反應方程式做準備的，如果化學式書寫不來，那就制約了化學學習的發展，因此理解化學式書寫中電荷守恒的思想就避免了學生死記硬背的弊端，特別是書寫帶原子團的物質化學式時，不妨讓學生先書寫部分酸堿鹽的化學式如下：

HCl HNO3H2SO4H2CO3

NaOH KOH Ca(OH)2Al(OH)3

NaCl NaNO3Na2CO3Na2SO4

學生書寫好這些化學式之后，筆者還會引導學生來觀察和思考從上面這些酸、堿、鹽的化學式的書寫中我們發現了哪些規律：討論后我收集了他們的答案：

“老師我們發現了酸根結合的氫原子數是由酸根的化合價決定的，如果酸根顯-1價，則酸根結合一個氫原子；如果酸根顯-2價則酸根結合兩個氫原子，依次類推……”

“老師我們發現了金屬元素結合的氫氧根數是由金屬元素的化合價決定的，如果金屬元素顯+1價，則金屬元素結合一個氫氧根；如果金屬元素顯+2價，則金屬元素結合兩個氫氧根，依次類推……”

“老師我們發現了……”

聽到同學們精彩的發言，筆者深信他們用電荷守恒思想來書寫化學式已經融入了自己的思想觀念.

(2)便于學生根據化學式計算元素的化合價

例2 求KMnO4中錳元素的化合價

求解如下：設錳元素化合價為x

1+x+ 4×(-2)=0

1+x-8=0

x=+7

3.得失電子守恒思想的應用

(1)便于學生配平氧化還原反應

在氧化還原反應中，氧化劑得電子總數和還原劑失電子總數相等，即得失電子數守恒；因此氧化還原反應的配平就是建立在得失電子守恒的基礎之上的，筆者舉例如下：

例3 配平下面的化學方程式

2.便于學生建立計算關系式

對于比較復雜的計算或者涉及方程式數目比較多的時候，可以根據得失電子守恒這一思想快速地建立一種關系式.

例4 (2009年中考壓軸選擇題46．)將物質的量相等的鋁粉和鐵粉分別與同體積、同濃度的稀硫酸反應，反應情況如下圖所示.有關敘述中正確的是( ).

A．鋁粉、鐵粉和硫酸均有剩余

B．鋁粉、鐵粉均反應完，硫酸有剩余

C．硫酸、鋁粉均反應完，鐵粉有剩余

D．硫酸、鐵粉均反應完，鋁粉有剩余

分析如下：由圖像可知，最終生成等質量的氫氣

根據得失電子守恒建立關系式如下：

Fe→2H→H23Fe→6H→3H2

Al→3H→1.5H22Al→6H→3H2

由上述關系式可知消耗的鐵和鋁的物質的量之比一定是3∶2，而最初鋁粉和鐵粉物質的量相等，所以可推知金屬鋁一定有剩余(和鋁反應的硫酸就不會剩余)答案選D

三、對守恒思想在初中化學中的應用的思考

“守恒思想”是人們在認識化學這一學科實踐活動中應用得最重要的思想方法之一，是對化學的本質、特征、價值的基本認識.從以上例題可以看出，利用守恒思想可以使初中化學的學習化難為易、化復雜為簡單、化抽象為具體，同時還能體會到守恒之妙處、培養學生多角度思考問題等.培養化學學科的思想不僅是學習化學的需要，也是將來孩子們走向社會的需要.

[1]上海市教育委員會.上海市中學化學課程標準(試行稿)上海教育出版社，2004(10).

[2]上海市教育委員會教學研究室.上海市初中化學學科教學基本要求(試驗本)上海：上海科學技術出版社，2017(1).

[3]上海市中小學課程改革委員會.九年級義務教育課本(化學)，2007(8).

[責任編輯：李璟]

G632

A

1008-0333(2017)26-0088-02

2017-07-01

王一凡(1981.05-)，女，河南商丘，中學一級，本科，從事初中化學教學.