活用思維意識(shí) 突破實(shí)驗(yàn)推理

樓建清

摘 要：實(shí)驗(yàn)推理題是考查化學(xué)核心素養(yǎng)中的實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新意識(shí)的主要題型。本文嘗試解題思維過(guò)程中采用“三句話(huà)兩個(gè)干擾”的五個(gè)意識(shí)，針對(duì)三種題型，通過(guò)獨(dú)立思考和處理信息來(lái)提高解題能力。

關(guān)鍵詞：思維意識(shí);情景干擾;信息處理

實(shí)驗(yàn)推理題是浙江化學(xué)選考中的重要題型，一般出現(xiàn)在選擇題25題號(hào)的地方。主要用來(lái)考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰屯评砟芰Γ_(dá)到評(píng)估考生的創(chuàng)新和分析信息能力、探究和邏輯思維能力、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)改進(jìn)能力的目的。常見(jiàn)題干以混合物的組成和溶液中的離子分析形式出現(xiàn)，命題者精心創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景，讓學(xué)生聯(lián)想已經(jīng)學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)原理和方法，遷移到新情景解決問(wèn)題。本人在教學(xué)實(shí)踐中，依據(jù)建構(gòu)主義、心理學(xué)、哲學(xué)原理，歸納出“三句話(huà)，兩個(gè)干擾”的思維意識(shí)，來(lái)突破這類(lèi)題型的思維陷阱，完成解決問(wèn)題。

“三句話(huà)”是指（1）一步一回頭。取意于“回眸一笑百媚生”，追求美學(xué)基礎(chǔ)的趣味形式進(jìn)入反思意境。依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原的條件，每斷定一種離子，就啟動(dòng)邏輯反思，回頭排除與它不共存的離子。這種思想符合哲學(xué)上的矛盾論，古代“五行學(xué)”上也稱(chēng)之為“相克”。（2）有陰必有陽(yáng)。根據(jù)電中性原理，溶液中陰陽(yáng)離子必須相依為命。符合中國(guó)特色的“陰陽(yáng)論”，孤陰不生，孤陽(yáng)不長(zhǎng)，陰陽(yáng)調(diào)和，萬(wàn)物生長(zhǎng)。古代“五行學(xué)”上也稱(chēng)之為“相生”。（3）數(shù)據(jù)用守恒。題目中出現(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)，學(xué)生會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)視而不見(jiàn)，誤入精心設(shè)計(jì)的情景。數(shù)據(jù)用守恒的意識(shí)，會(huì)喚醒學(xué)生領(lǐng)悟命題者的意圖，采用電荷守恒的方法，來(lái)判斷是否還有其他離子存在。所謂“兩個(gè)干擾”是指（1）帶入干擾。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中添加試劑帶來(lái)的干擾，命題者會(huì)故意設(shè)計(jì)“量的問(wèn)題”和原有離子，干擾學(xué)生對(duì)原來(lái)組成中的成分判斷。（2）現(xiàn)象干擾。產(chǎn)生現(xiàn)象，可以有不同原因造成，思維定勢(shì)會(huì)被假象迷惑。活用思維意識(shí)可以提醒自己，必須透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，實(shí)事求是。看破紅塵干擾，方得慧眼清心。

（一）混合物組成型推斷

2020年1月浙江化學(xué)選考25題：某固體混合物X，含有AI2（SO4）3、、FeCI3、Na2CO3和CuSO4中的幾種，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，

①X與水作用有氣泡冒出，得到有色沉淀Y和弱堿性溶液Z;

②沉淀Y與NaOH溶液作用，無(wú)變化。

下列說(shuō)法不正確的是

A.混合物X中必定含有Na2CO3，不含AI2（SO4）3

B.溶液Z中溶質(zhì)主要是鈉鹽，卻含有NaHCO3

C.灼燒沉淀Z，可以得到黑色物質(zhì)

D.往溶液Z中加入 Cu粉，若不溶解，說(shuō)明X中不含F(xiàn)eCI3

【解題分析】通過(guò)信息分析，精確提取關(guān)鍵詞，合理進(jìn)行推理判斷。“氣泡”有碳酸鈉，“有色”含硫酸銅，“無(wú)變化”排除硫酸鋁。回頭看并挖掘隱含條件，“堿性溶液”推測(cè)水解可產(chǎn)生碳酸氫鈉。脫離沉淀Y是碳酸銅還是氫氧化銅的猶豫，走出氧化銅分解生成氧化亞銅的誤區(qū)，找到命題者設(shè)計(jì)的“可以”二字。再回首聯(lián)想已學(xué)過(guò)水解知識(shí)，發(fā)現(xiàn)弱堿性溶液Z中，F(xiàn)e3+ 恰似“黃鶴一去不復(fù)返”，無(wú)法說(shuō)明X中不含氯化鐵。答案選D

（二）溶液里離子型推斷

2018年4月浙江化學(xué)選考25題：某綠色溶液A含有H+、Na+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、SO42-、Clˉ、CO32-和HCO3-離子中的若干種。取該溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（已知Ag2SO4微溶于水，可溶于酸）：

①向溶液中滴加Ba（OH）2溶液，過(guò)濾，得到不溶于酸的白色沉淀和綠色濾液B;

②取濾液B，先用HNO3酸化，再滴加0.001 mol·Lˉ1AgNO3溶液，有白色沉淀生成。

下列說(shuō)法不正確的是

A.溶液A中一定存在H+、SO42-和Clˉ

B.溶液A中不存在Mg2+、CO32-和HCO3-，不能確定Na+的存在

C.第②步生成的白色沉淀中只有AgCl，沒(méi)有Ag2CO3

D.溶液A中存在Fe2+與Cu2+中的一種或兩種，且可以用NaOH溶液判斷

【解題分析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)合題給信息，判斷一定含Clˉ，肯定選項(xiàng)C正確。“不溶于酸”確定有SO42-，不知碳酸鋇和硫酸鋇溶解度的信息，只能初步排除CO32-和HCO3-離子。水合銅離子是藍(lán)色的，學(xué)生容易被Cu2+藍(lán)色的思維定勢(shì)所欺騙，命題者設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)新情景，氯化銅高濃度溶液時(shí)綠色的，學(xué)生必須掌握拓展信息才能理解D的正確， “綠色”至少含有Fe2+、Cu2+中的一種，“一步一回頭”，再次排除CO32-和HCO3-離子。激發(fā)思維意識(shí)，挖掘題目的創(chuàng)新意圖，你會(huì)發(fā)現(xiàn)氫氧化鋇前少了平時(shí)常見(jiàn)的“過(guò)量”二字，反思意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)隱含條件“濾液”，激活“帶入干擾”思維，提醒你氫氧根離子哪里去了？驀然回首可見(jiàn)“燈火闌珊處”的H+，繼而想到氫氧化鋇“量的問(wèn)題”，酸性介質(zhì)中Mg2+不可能沉淀，得出無(wú)法判斷的結(jié)論。答案選B

（三）實(shí)驗(yàn)流程型推斷

例3，已知：SO32-的還原性強(qiáng)于Iˉ，HN03具有強(qiáng)氧化性。某溶液X可能含有NH4+， Na+、Ba2+、Fe3+、Iˉ、SO32-、SO42-中的幾種，為確定其組成，某同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

由上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，原溶液X中一定沒(méi)有的離子是____________一定含有的離子是_____________________

【解題分析】定性推斷，“帶入干擾”意識(shí)發(fā)現(xiàn)，SO42-與SO32-至少有一種。“一步一回頭”思想，刪除Ba2+、 Fe3+ 。根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程圖可知，一定含NH4+。到此學(xué)生容易感到“山重水復(fù)疑無(wú)路”，思路受阻心茫然。被學(xué)生忽略的數(shù)據(jù)，在“數(shù)據(jù)用守恒”的潛意識(shí)作用下被激活，定量計(jì)算可知SO42-與SO32-兩者物質(zhì)的量之和是0.02摩，NH4+物質(zhì)的量為0.05摩，利用電荷守恒，發(fā)現(xiàn)“柳暗花明又一村”，推斷出Iˉ肯定存在。至于Na+是否存在要看Iˉ物質(zhì)的量多少，故無(wú)法判斷。此時(shí)“無(wú)色”兩字又讓人迷惑，碘水不是有顏色嗎？反思“還原性順序”的新信息，守恒定律又會(huì)再度讓人想到“量的問(wèn)題”，感悟“少量”可以避免Iˉ氧化為碘水，豁然開(kāi)朗。活用思維意識(shí)，解題過(guò)程也升華為一種藝術(shù)和享受。

參考文獻(xiàn)：

[1]近五年浙江省選考化學(xué)試卷。

[2] 《怎樣解題：數(shù)學(xué)思維的新方法》 波利亞（美國(guó)）? 2011上海科技出版社

[3]《思維導(dǎo)圖》? ?東尼.博贊（美國(guó)）? 化學(xué)工業(yè)出版社