啟發(fā)式策略在化學(xué)問(wèn)題解決中的應(yīng)用

陸曄

摘 要：?jiǎn)l(fā)式策略是憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題的一種方法，或者可以說(shuō)是有助于人們找出問(wèn)題解決方法的一種提示或經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。主要的啟發(fā)式策略有四個(gè)，即手段——目的分析策略、反推法策略、簡(jiǎn)化策略、爬山策略。以五個(gè)具體問(wèn)題的分析說(shuō)明每種策略適合解決哪類(lèi)化學(xué)題目以及相關(guān)的具體操作方法。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)l(fā)式策略；問(wèn)題解決；化學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-010X（2017）35-0036-04

高三化學(xué)復(fù)習(xí)進(jìn)入第二輪，學(xué)生對(duì)于基本知識(shí)與基本理論的掌握已經(jīng)比較好了，但還是有很多學(xué)生在考試中拿不到高分，究其原因主要是因?yàn)闀r(shí)間有限不能慢慢思考導(dǎo)致的。另外就是在考試當(dāng)中精神比較緊張思維不夠嚴(yán)密，所以造成了很多不必要的失分，因此在平時(shí)的教學(xué)當(dāng)中進(jìn)行有關(guān)答題策略的指導(dǎo)就很重要。好的策略可以讓學(xué)生在考場(chǎng)當(dāng)中做到心中有底，保持清醒的頭腦，從而能夠在最短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地解決問(wèn)題。

一、手段——目的分析策略

這種策略的核心是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間的差別，并采用一定的步驟來(lái)縮小這種差別。也就是說(shuō)，將需要解決的問(wèn)題的總目標(biāo)分為若干子目標(biāo)，通過(guò)達(dá)成一系列的子目標(biāo)最終達(dá)到總目標(biāo)，使問(wèn)題得到解決。這種策略在一些無(wú)機(jī)推斷尤其是一些沒(méi)有明顯突破口的推斷題中十分有效。

例如：現(xiàn)有A、B、C、D、E五種強(qiáng)電解質(zhì)，它們?cè)谒锌呻婋x產(chǎn)生下列離子（各種離子不重復(fù)）：

H+、Na+、Al3+、Ag+、Ba2+、OH-、Cl-、CO32-、NO32-、SO42-

已知：

①A、B兩溶液呈堿性；C、D、E溶液呈酸性。

②A溶液與E溶液反應(yīng)既有氣體又有沉淀產(chǎn)生；A與C溶液反應(yīng)只有氣體產(chǎn)生（沉淀包括微溶物，下同）。

③D溶液與另外四種溶液反應(yīng)都能產(chǎn)生沉淀。

④在E溶液中逐滴加入B溶液，溶液先出現(xiàn)沉淀，當(dāng)?shù)渭又吝^(guò)量時(shí)，沉淀部分溶解。

試回答下列問(wèn)題：

（1）A、C的化學(xué)式分別為 、 。

（2）A溶液呈堿性的原因 。

。

（3）已知：NaOH（aq）+HNO3（aq）=NaNO3（aq）+H2O（l）；ΔH=-akJ/mol（a>0）。請(qǐng)寫(xiě)出C與B反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。

（4）在100mL0.1mol/L的E溶液中，逐滴加入35mL2mol/LNaOH溶液，最終得到的沉淀的物質(zhì)的量為 。

這道題目學(xué)生乍一看會(huì)覺(jué)得很簡(jiǎn)單，因?yàn)橛嘘P(guān)離子共存不共存的問(wèn)題以及離子之間相互反應(yīng)的問(wèn)題從高一到高三已經(jīng)練習(xí)過(guò)很多，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)已經(jīng)是駕輕就熟的問(wèn)題了。可是仔細(xì)一看，很多學(xué)生又會(huì)感覺(jué)無(wú)從下手，并且三五分鐘后還是沒(méi)有頭緒，因此在考場(chǎng)上就會(huì)出現(xiàn)慌亂的狀況。但是如果學(xué)生會(huì)使用手段——目的分析策略，對(duì)該題抽絲撥繭，就會(huì)找到正確的答案。根據(jù)手段——目的分析策略的一般步驟，我們可以這樣逐步地解決這個(gè)問(wèn)題：

第一，認(rèn)清問(wèn)題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)。

本道題目的初始狀態(tài)就是十種離子，而目標(biāo)狀態(tài)就是由這十種離子組合而成的五種可溶性物質(zhì)，這樣一分析我們就知道了其中有一種物質(zhì)一定是AgNO3。其余的四種物質(zhì)有多種組合，一時(shí)還不能確定，這就需要進(jìn)行下一個(gè)步驟。

第二，分解問(wèn)題的總目標(biāo)為若干小目標(biāo)（每個(gè)小目標(biāo)就是一個(gè)中間狀態(tài)）。

根據(jù)所給信息，我們可以把問(wèn)題分為這樣幾個(gè)小目標(biāo)：（1）它們可以形成哪些呈酸性的物質(zhì)溶液；（2）可以形成哪些呈堿性的溶液；（3）與每種物質(zhì)均能反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的是什么物質(zhì)；（4）能夠反應(yīng)既生成氣體又形成沉淀的有哪些。

第三，選擇手段從初始狀態(tài)向第一個(gè)小目標(biāo)推進(jìn)。

根據(jù)第一個(gè)目標(biāo)學(xué)生可以把這些離子能夠形成的物質(zhì)分成這樣兩組：

酸性：HCl 、H2SO4、AlCl3、Al2（SO4）3、AgNO3（C、D、E）

堿性：Ba（OH）2、Na2CO3（A、B）

第四，達(dá)到第一個(gè)小目標(biāo)后，再選擇手段向第二個(gè)小目標(biāo)推進(jìn)，依次類(lèi)推。

完成了第一個(gè)目標(biāo)后，我們可以向第二個(gè)目標(biāo)推進(jìn)。根據(jù)分析能夠與另外四種均反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的應(yīng)該是AgNO3，由此我們就可以得到D是AgNO3。接著完成下面的目標(biāo)得到A是Na2CO3，那么B就是Ba（OH）2，E是AlCl3或Al2（SO4）3，根據(jù)最后一個(gè)信息E溶液中滴加B（Ba（OH）2）溶液，溶液先沉淀后部分溶解所以E是 Al2（SO4）3，那么C就是HCl。

第五，如果一個(gè)手段行不通，就退回到原來(lái)的狀態(tài)，重新選擇手段，直到達(dá)到總目標(biāo)。

我們?cè)诜治鲞@道題的時(shí)候也可以分成兩組后再進(jìn)行假設(shè)， 因?yàn)锳、B應(yīng)該是Ba（OH）2、Na2CO3，所以可以假設(shè)A是Ba（OH）2，但帶到下面所給的信息中不符，所以A是Na2CO3。

通過(guò)使用這種手段——目的分析策略，把目標(biāo)分成若干小目標(biāo)，并逐步推進(jìn)，就使得這道讓很多學(xué)生暈頭轉(zhuǎn)向的題目變得清晰易懂了。如果教師在課堂中有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握這種解題策略，那么在考試當(dāng)中遇到比較復(fù)雜且容易混亂的題目時(shí)，學(xué)生就不會(huì)出現(xiàn)慌亂的局面，而是信心十足地通過(guò)分小步走找到正確的答案。信心對(duì)于考生來(lái)說(shuō)很重要，因?yàn)橛行判模瑔?wèn)題就已經(jīng)解決一半了。

二、反推法策略

這種策略適合于解決那些從起始狀態(tài)出發(fā)可以有多種走法，但是只有一條路能夠達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的問(wèn)題。最基本的思想是：從目標(biāo)狀態(tài)出發(fā)向初始狀態(tài)反推，直到達(dá)到初始狀態(tài)為止，然后再由初始狀態(tài)沿反推路線一步步正向求解。這種方法比較適合解決一些無(wú)機(jī)框圖或有機(jī)框圖推斷題和有機(jī)合成問(wèn)題。

例：下圖中A、B、C、D、E、F、G均為有機(jī)化合物。

本道題目如果從A的分子式來(lái)看A有很多種結(jié)構(gòu)，從A到B、C的反應(yīng)來(lái)看，也只能知道A 屬于酯，具體的結(jié)構(gòu)也很難推出，但是如果由E、F、G反推回B、C、D就比較容易，從E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可以推出B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為endprint

C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3COOH，D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH3CH2OH，從而推出A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式就是十分容易的事了。推出A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式后再正推一次，看看通過(guò)反應(yīng)①是否可以得到B、C、D，就可以檢查出推斷是否正確。

三、簡(jiǎn)化策略

這種策略就是在問(wèn)題的解決過(guò)程中，先拋開(kāi)問(wèn)題的某些細(xì)節(jié)，直接抓住問(wèn)題的關(guān)鍵信息，將抽象的問(wèn)題簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單的形式，然后解決已簡(jiǎn)化了的問(wèn)題，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的解決的方法。這種方法非常適合一些看起來(lái)非常復(fù)雜的計(jì)算尤其是多步反應(yīng)的一步計(jì)算。還有就是一些看起來(lái)很復(fù)雜但是問(wèn)題卻很簡(jiǎn)單的選擇題，也就是問(wèn)題似乎很難但是有一個(gè)明擺著的正確答案的選擇題。

例：有氧化鐵和氧化銅的混合物ag，加入2mol/L的硫酸溶液50mL時(shí)，恰好完全溶解。若將這種混合物bg在氣流中加熱并充分反應(yīng)，冷卻后剩余固體的質(zhì)量為（ ）。

A.（a-1.6）b/ag

B.1.6b/ag

C.（a-3.2）b/ag

D.0.8b/ag

對(duì)于這道題目很多學(xué)生束手無(wú)策，因?yàn)樵擃}涉及到四個(gè)反應(yīng)方程式，如果分別求出Fe2O3、CuO的質(zhì)量再求出bg混合物后來(lái)生成的Cu和Fe的質(zhì)量當(dāng)然可以算出，但是十分麻煩，要用的時(shí)間也比較多，而且中間過(guò)程容易計(jì)算錯(cuò)誤，故一般不這么做。但如果我們采用簡(jiǎn)化策略就容易多了，本題要求的是bgFe2O3、CuO混合物中Fe和Cu的質(zhì)量，中間還涉及到了一個(gè)混合物與硫酸的反應(yīng)，為求簡(jiǎn)便我們可以忽略中間的一些過(guò)程試著找出它們之間的關(guān)系，然后列出這樣的關(guān)系式：

Fe2（SO4）3—Fe2O3—Fe

CuSO4—CuO—Cu

我們不難看出氧原子的個(gè)數(shù)與硫酸根的個(gè)數(shù)相同，而單質(zhì)的質(zhì)量只要總質(zhì)量減去氧原子的質(zhì)量就可以得到，這樣我們就很容易算出是A答案。應(yīng)用這種策略解決這一問(wèn)題所消耗的時(shí)間肯定不會(huì)超過(guò)2分鐘。

例：2008 年北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)的外形好似“鳥(niǎo)巢”（The Bird Nest）。有一類(lèi)硼烷也好似鳥(niǎo)巢，故稱(chēng)為巢式硼烷。巢式硼烷除 B10H14不與水反應(yīng)外，其余均易與水反應(yīng)生成氫氣和硼酸，硼烷易被氧化。下圖是三種巢式硼烷，有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）。

A.這類(lèi)巢式硼烷的通式是 BnHn+4

B.2B5H9 + 12O2 5B2O3 +9H2O，lmolB5H9

完全燃燒轉(zhuǎn)移25mol電子

C.8個(gè)硼原子的巢式棚烷化學(xué)式應(yīng)為B8H10

D.硼烷與水反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)

這道題目看起來(lái)很復(fù)雜，給出了一些學(xué)生不是很熟悉的信息，又將硼烷比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)畫(huà)出，一眼望去可能有些頭暈，但是想要找到正確的答案卻是十分容易的，只要我們忽略一些不必要，有可能會(huì)造成干擾的信息，比如說(shuō)硼烷的結(jié)構(gòu)式，略讀一遍題后就可以直接看選項(xiàng)，因?yàn)槭菃芜x題，所以很容易看出本A答案是正確的。這是一個(gè)明擺著的正確答案而其他選項(xiàng)我們就不用再去看了，這樣就能快速地解決這道問(wèn)題，所耗時(shí)間不超過(guò)一分鐘。

四、爬山策略

這種策略的名稱(chēng)是一個(gè)形象的比喻。即在問(wèn)題解決的過(guò)程中，假定目標(biāo)是山頂，人們不可能一下子爬到山頂，而是先確定較低處為目標(biāo)，爬上這個(gè)目標(biāo)后，再確定比較高處的目標(biāo)，如此多次循環(huán)，最終到達(dá)山頂。這種策略給人一種成功感，可鼓勵(lì)人們進(jìn)一步解決問(wèn)題，這種方法適合于很多比較復(fù)雜的填空題。

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)的重要性每個(gè)教師都是知道的，在歷年的高考當(dāng)中實(shí)驗(yàn)題也是必考的內(nèi)容。縱觀近幾年各省及全國(guó)高考化學(xué)，實(shí)驗(yàn)題都是一道能力層次相對(duì)要求較高的題目，是一道“拉分題”。且實(shí)驗(yàn)題主要考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)基本知識(shí)的掌握以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，綜合能力要求較高，并且還要求學(xué)生具有扎實(shí)的基本功以及靈活分析、解決問(wèn)題的能力，因此在解決實(shí)驗(yàn)題的過(guò)程中可以把啟發(fā)式策略的各種方法綜合運(yùn)用。

綜上所述，在高三最后階段的復(fù)習(xí)中，不僅要培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)的能力，更要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用解題策略的能力，而且這方面的培養(yǎng)可能更加重要，因?yàn)橹挥姓莆樟撕玫慕忸}策略才能做到事半功倍。endprint