變化中的守恒守恒中的變化

摘要：溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系判斷是高考的必考知識(shí)點(diǎn)，傳統(tǒng)教學(xué)只是對(duì)一個(gè)一個(gè)割裂的例題進(jìn)行分析，本文試圖以一個(gè)情境變化提出多個(gè)問(wèn)題，來(lái)分析反應(yīng)變化過(guò)程中的離子濃度關(guān)系，帶領(lǐng)學(xué)生分析變化過(guò)程中始終存在著守恒，守恒中又滲透著變化，幫助學(xué)生形成變化與守恒相統(tǒng)一的觀念。

關(guān)鍵詞：一題多變;變化與守恒

文章編號(hào)：1008-0546（2019）11-0049-03

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.11.013

一、問(wèn)題的提出

在近幾年的高考化學(xué)試卷中，溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系判斷已然成為一個(gè)必考的知識(shí)點(diǎn)，這也是學(xué)生學(xué)習(xí)電解質(zhì)溶液中離子濃度的一個(gè)難點(diǎn)。此類(lèi)傳統(tǒng)題型的試題，涉及到了電離理論、水解理論、守恒思想、平衡思想、元素觀、微粒觀、定量觀等理論知識(shí)和化學(xué)核心觀念，自從實(shí)施新課程以來(lái)，便賦予了新課程的特色，此類(lèi)題可以有效地測(cè)試學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和處理圖表信息能力。以往，大部分老師在進(jìn)行這部分教學(xué)時(shí)，都是對(duì)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納（兩個(gè)理論、三個(gè)守恒），然后根據(jù)不同的電解質(zhì)溶液類(lèi)型，舉相關(guān)的一個(gè)例題進(jìn)行講解說(shuō)明。其實(shí)對(duì)于大多數(shù)學(xué)生而言，單一溶液中的微粒大小關(guān)系和守恒關(guān)系很容易判斷，難就難在反應(yīng)過(guò)程中的離子濃度變化分析。本文試圖通過(guò)對(duì)一個(gè)反應(yīng)在變化過(guò)程中離子濃度大小進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)即使是變化的反應(yīng)中始終存在著守恒，守恒中又滲透著變化。以一個(gè)情境變化提出多個(gè)問(wèn)題，一題多變來(lái)幫助學(xué)生提升析題解題的能力，幫助學(xué)生形成變化與守恒相統(tǒng)一的觀念。

二、“一題多變”的設(shè)計(jì)原則

“一題多變”相信對(duì)于許多教師而言，都是極為熟悉的詞語(yǔ)。特別是理科教師運(yùn)用得最為廣泛和得心應(yīng)手。一題多變重點(diǎn)在于對(duì)某個(gè)問(wèn)題進(jìn)行多層次、多角度、多方位的探索。一題多變對(duì)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維有極大的幫助，是學(xué)生創(chuàng)新思維的必備前提，也是一種良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)。當(dāng)然，怎么變？問(wèn)題怎么設(shè)置？解決哪些問(wèn)題？恰當(dāng)?shù)囊活}多變，在教學(xué)中起著至關(guān)重要的作用。

1.應(yīng)該體現(xiàn)化學(xué)的層遞性

對(duì)已給的題目進(jìn)行大膽的組合和拓廣，由易到難，由數(shù)字到字母，由等式到復(fù)雜的不等式，每一問(wèn)每一變都體現(xiàn)層層遞進(jìn)、步步深入、環(huán)環(huán)相扣的密切聯(lián)系。這樣不僅鍛煉了學(xué)生用類(lèi)比的方法去思考和學(xué)習(xí)，而且促進(jìn)學(xué)生對(duì)解決問(wèn)題的思路理解得更為透徹。

化學(xué)中的一題多變?cè)O(shè)計(jì)應(yīng)能夠體現(xiàn)知識(shí)的一定規(guī)律和一定的關(guān)聯(lián)，便于學(xué)生思考問(wèn)題時(shí)思路的發(fā)展。用題目的相同、相近、相似這一系列培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，了解溶液中離子濃度大小比較從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從一般到特殊的探索規(guī)律。再?gòu)牟煌乃悸啡シ治觯粌H使得學(xué)生對(duì)思考的問(wèn)題由淺入深，而且極大地鍛煉學(xué)生類(lèi)推能力和梳理思路歸納的能力。

2.應(yīng)該注意題目的前后關(guān)聯(lián)

一題多變，變出的問(wèn)題應(yīng)該與原來(lái)的題目或情境有關(guān)聯(lián)，是在原題上的引申或拓展，或改編了量的變化，或結(jié)合了圖形等，讓學(xué)生可以從不同的角度去審題，得出他認(rèn)為有用的信息來(lái)解決問(wèn)題。

3.應(yīng)該能夠體現(xiàn)命題的前瞻性

結(jié)合圖形題目是近年來(lái)考試比較多的一類(lèi)，這類(lèi)題型往往是先給出一個(gè)離子濃度的分布圖，再讓學(xué)生對(duì)照這個(gè)圖形并結(jié)合題目中信息在不同pH下的離子濃度大小比較。學(xué)生需要先吃透給出的題目和解題方法，領(lǐng)會(huì)后再獨(dú)立解決問(wèn)題。通過(guò)對(duì)這個(gè)題目的解答，可以讓學(xué)生體會(huì)來(lái)源于教材的靈活多變，嘗試通過(guò)總結(jié)題目和思路，真正學(xué)會(huì)解決問(wèn)題。所以在平時(shí)的教學(xué)中設(shè)計(jì)一題多變還應(yīng)貼近高考題型，及早著手培養(yǎng)學(xué)生有良好的思考習(xí)慣和思維品質(zhì)。

三、“一題多變”的案例

案例1：25℃時(shí)，下列有關(guān)溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系是否正確？

20mL 0.1Omol·L-1CH3COONa溶液中通HCl氣體至pH<7：c（CH3COO-）+c（CH3COOH）

分析：這是離子濃度大小比較題目中以“CH3COONa溶液中通HCl”為反應(yīng)情境設(shè)置的問(wèn)題。顯然這道題想讓學(xué)生分析的是物料守恒，在CH3COO-Na溶液中通HCl，隨著HCl的加入，溶液中的物料一直是守恒的，即：c（CH3COO-）+c（CH3COOH）=c（ Na+），這就是變化中的守恒，當(dāng)然只要CH3COONa溶液中有HCl的加入，溶液中必定存在著電荷守恒：c（H+）+c（Na+）=c（OH-）+c（CH3COO-）+c（cl-），那么抓住這兩個(gè)守恒，可以變形出很多的等式與不等式，可以如下設(shè)置問(wèn)題。

變化①：20 mL O.1mol·L-1CH3COONa溶液中通入HCl氣體至pH=7：c（Na+）>c（Cl-）=c（CH3COOH）

分析：想一想，這是一個(gè)不等式大小比較，隨著HCl的加入，溶液由堿性慢慢變?yōu)橹行裕敲慈芤褐械碾x子有怎樣的變化呢？通過(guò)原題的分析，在變化中兩個(gè)守恒是不變的，要讓學(xué)生通過(guò)守恒來(lái)考慮其中的變化，變成中性時(shí)，溶液中必定有c（H+）=c（OH-），這樣由電荷守恒就可以變化出一個(gè)新的守恒：c（Na+）=c（CH3COO-）+c（cl-），讓學(xué)生思考，是不是答案就出來(lái)了呢？

變化②：20 mL 0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液與1OmL 0.1Omol·L-1HCl溶液混合得到酸性溶液：c（CH3COOH）+2c（H+） =c（CH3COO-）+2c（OH-）

分析：把HCl氣體換成具體濃度、具體體積進(jìn)行比較，就會(huì)出現(xiàn)典型的量的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題正好是生成：等體積等物質(zhì)的量濃度的CH3COOH、CH3COONa、NaCl混合溶液，分析其中的守恒，電荷守恒、物料守恒始終不變，但是學(xué)生發(fā)現(xiàn)通過(guò)這兩個(gè)守恒并不能得出這個(gè)結(jié)論，這里其實(shí)隱含了：c（Na+）=2c（Cl-）這樣一個(gè)量的關(guān)系，結(jié)合三個(gè)守恒才可以得出題目設(shè)置的答案。當(dāng)然這道題還可以有另外的思考方法，因?yàn)镹aCl溶液中Na+、Cl-既不電離也不水解，所以我們可以忽略它，把反應(yīng)后的溶液就看成是等體積等物質(zhì)的量濃度的CH3COOH和CH3COONa混合，這樣物料守恒就發(fā)生了變化：c（CH3COO-）+c（CH3COOH）=2c（Na+），再結(jié)合電荷守恒就可以得出。

變化③：20mL 0.1mol·L-1CH3COONa溶液與1OmL0.1Omol·L-1HCl溶液混合得到的酸性溶液：c（Na+）>c（Cl-）>c（CH3COO-）>c（CH3COOH）>c（H+）>c（OH-）

分析：我們還可以圍繞上述的情境比較離子濃度的大小關(guān)系，從而做了上述變化，因?yàn)樽罱K是酸性溶液，在分析時(shí)我們可以采用假設(shè)法，如果CH3COOH不電離、CH3COONa不水解，那么，c（CH3COO-）=c（CH3COOH）=c（Cl-），現(xiàn)在我們可以看出是CH3COOH的電離程度大于CH3COONa的水解程度，Cl-不電離不水解作參照，這樣CH3COOH電離出的c（CH3COO-）>c（cl-）>c（CH3COOH）。

設(shè)計(jì)意圖：“CH3COONa溶液與HCl的反應(yīng)”這一情境在高考命題中多次出現(xiàn)，每次都是以一個(gè)選項(xiàng)的形式出現(xiàn)，能否深入剖析這個(gè)反應(yīng)在隨著HCl的量在變化的時(shí)候里面的離子濃度大小關(guān)系，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在層層遞進(jìn)的問(wèn)題中使學(xué)生的思維得到了多方面的錘煉，讓學(xué)生明白兩物質(zhì)一旦發(fā)生反應(yīng)，不管量如何變化，溶液中的電荷始終守恒，物料守恒會(huì)隨著量的改變?cè)谧兓蟠筇岣吡藢W(xué)生解決問(wèn)題的能力。

案例2：以“25℃時(shí)，向20mLO.1mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴入0.1mol·L-1NaOH溶液”這個(gè)反應(yīng)情境，可以設(shè)計(jì)如下問(wèn)題判斷正誤。

問(wèn)題①：整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中：c（H+）+c（Na+）+c（NH3+）=c（OH-）+c（ SO2-4）

問(wèn)題②：當(dāng)?shù)稳?0mL NaOH溶液時(shí)：2c（ S04-） -c（ NH3-H20）+C（ NH4+）

問(wèn)題③：當(dāng)溶液呈中性時(shí)：c（NH+4）>c（SO2-4）>c（Na+）>c（H+）=c（0H-）

問(wèn)題④：當(dāng)?shù)稳?0 mL NaOH溶液時(shí)（pH>7）：c（NH+4）>c（NH3·H20）>c（OH-）>c（H+）

設(shè)計(jì)意圖：這個(gè)混合溶液的反應(yīng)，問(wèn)題①體現(xiàn)了變化中的守恒，強(qiáng)化了電荷守恒的重要性，后面3個(gè)問(wèn)題不僅考查了守恒的運(yùn)用、離子濃度大小比較的分析，還考查了反應(yīng)的先后問(wèn)題，NH4HSO4溶液電離出的H+先和OH-反應(yīng)，然后才是NH+4和OH-反應(yīng)，讓學(xué)生在變化中學(xué)，在做中學(xué)，體現(xiàn)學(xué)習(xí)的真諦。

案例3：常溫下，O.1OOOmol·L-1NaOH溶液滴定20.OOmL O.1OOOmol1L-1CH3COOH溶液的pH變化如圖

問(wèn)題：分別分析①點(diǎn)、②點(diǎn)、③點(diǎn)、④點(diǎn)和⑤點(diǎn)溶液中的守恒關(guān)系與c （CH3COOH）、c（OH-）、c（CH3COO-）、c（H+）四種離子的大小關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：這一題是通過(guò)動(dòng)態(tài)的滴定關(guān)系圖來(lái)分析不同反應(yīng)點(diǎn)不同溶液中離子濃度的關(guān)系，在這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程中，能夠把圖中5個(gè)關(guān)鍵的點(diǎn)分析清楚，相關(guān)的考查內(nèi)容也就清楚了，所不同的是換成的溶質(zhì)不同而已。教師在學(xué)生分析完以后有意識(shí)地讓學(xué)生貫穿起來(lái)看，在這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)變化中，當(dāng)NaOH溶液開(kāi)始滴定以后直至結(jié)束，電荷守恒是始終不變的，變化中體現(xiàn)著守恒，守恒中蘊(yùn)含著變化[1]。

四、“一題多變”實(shí)施后的思考

1.應(yīng)該體現(xiàn)學(xué)生的主體性

在實(shí)施一題多變時(shí)要充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用，教師切不可自己一變到底，雖然有題目的背景情境，在變化的過(guò)程巾應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、親自實(shí)踐、嘗試命題。教師在教學(xué)中要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生思維的閃光點(diǎn)并進(jìn)行鼓勵(lì)與賞識(shí)，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要鼓勵(lì)學(xué)生合作學(xué)習(xí)、共同探討，來(lái)提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.應(yīng)該做到知識(shí)與能力的同步

設(shè)計(jì)一題多變的目的是為了將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合和遷移。問(wèn)題設(shè)置時(shí)應(yīng)注意知識(shí)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性、發(fā)散性，這樣才有助于引領(lǐng)學(xué)生在層層遞進(jìn)的問(wèn)題中對(duì)知識(shí)進(jìn)行重新的認(rèn)識(shí)與建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自主整合與提升，形成創(chuàng)新的思維方法和良好的科學(xué)素養(yǎng)[2]。

3.應(yīng)該應(yīng)用于不同類(lèi)型的題目

通過(guò)本節(jié)溶液中離子濃度大小比較題目的變化，在以后不同類(lèi)型的題目講解中嘗試一題多變，引出一系列與本例題相關(guān)的題目，形成多變導(dǎo)向，使知識(shí)進(jìn)一步精化的教學(xué)方法。在復(fù)習(xí)的解題過(guò)程中主動(dòng)出擊，運(yùn)用變式，通過(guò)“一題多變”演繹問(wèn)題的產(chǎn)生過(guò)程，能夠擺脫由生活習(xí)慣中原有思維方式和平時(shí)解題所帶來(lái)的思維定勢(shì)，使思維具有變通性。

在化學(xué)教學(xué)中一題多變，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度、不同方位進(jìn)行不同層次的思考，能拓展學(xué)生的解題思路，每一道復(fù)雜的題目都是由簡(jiǎn)單的問(wèn)題復(fù)合而成，因此，在教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生在同樣的條件下多角度提問(wèn)，以開(kāi)拓思路，培養(yǎng)學(xué)生的解題能力。

總之，化學(xué)教學(xué)既要求學(xué)生掌握書(shū)本知識(shí)，更重要的是要掌握科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)，激勵(lì)學(xué)生經(jīng)常提出不同的問(wèn)題，運(yùn)用不同的解題方法，多方位、多角度分析問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題，這樣才能有效提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]馬娟娟.打破常規(guī)體驗(yàn)命題[J].知識(shí)窗，2016（12）：40-42

[2]王小莉.話(huà)題式復(fù)習(xí)在高三課堂中的實(shí)踐與思考[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015（3）：40-42