以大概念(大觀念)引領(lǐng)學(xué)生思維發(fā)展
——中學(xué)化學(xué)濃度教學(xué)探討

劉海民

(內(nèi)蒙古赤峰二中 024005)

新頒布的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)中“重視了以學(xué)科大概念為核心，使學(xué)科內(nèi)容結(jié)構(gòu)化”.有了大概念(大項(xiàng)目)視角，項(xiàng)目教學(xué)才可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)， 項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行本源化和結(jié)構(gòu)化處理，提供真實(shí)情境和自主探究空間，構(gòu)建解決具體學(xué)科問題的思路和方法，學(xué)以致用.

本文以濃度及相關(guān)知識(shí)為例闡述項(xiàng)目學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生思維發(fā)展和在學(xué)科學(xué)習(xí)中的重要性.

濃度及其表示方法：中學(xué)化學(xué)中濃度的概念和表示方法內(nèi)容較少而且分散，在教學(xué)中把相關(guān)內(nèi)容按濃度概念進(jìn)行整合.

廣義上凡混合物均有濃度(豐度、純度)概念，自然界中的純凈物少之又少，混合物中某物質(zhì)在總量中所占的分量即為濃度，濃度在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都非常重要.濃度中總量(混合物或整體)一般用質(zhì)量或體積表示，某物質(zhì)是一種具體物質(zhì)(或分量)，可以是質(zhì)量、體積、物質(zhì)的量、分壓(氣態(tài)混合物)等.

濃度表示方法可以是表示總量的量和表示某物質(zhì)的量的組合，例如：質(zhì)量濃度(如質(zhì)量分?jǐn)?shù))、體積濃度(如物質(zhì)的量濃度)和質(zhì)量——體積濃度三類.常用的濃度表示法有:質(zhì)量分?jǐn)?shù)(m/m)；體積分?jǐn)?shù)(V/V):常用于酒類；百萬分濃度(ppm):指每1kg溶液所含的溶質(zhì)質(zhì)量(以毫克計(jì))，如空氣中二氧化碳濃度在本世紀(jì)末前不能高于400ppm.

根據(jù)需要，兩個(gè)量可以任意組合，如：在水處理中的質(zhì)量-體積濃度：1L含六價(jià)鉻廢水中六價(jià)鉻的質(zhì)量為1.8mg，則六價(jià)鉻的濃度為1.8mg/L.飲料的成分說明多用這種濃度方法表示；質(zhì)量摩爾濃度(毫摩、微摩)，每1kg溶劑中溶質(zhì)物質(zhì)的量，單位為mol/kg，體檢報(bào)告常用.

濃度是強(qiáng)度量，沒有加和性.溶質(zhì)含量越多，濃度越大.

濃度的不同表示方法間換算及溶液濃縮和稀釋：

1.同樣一種溶液，可以有多種濃度表示方法，這些表示方法之間可以進(jìn)行換算 ，中學(xué)要求掌握的是物質(zhì)的量濃度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)及相互的換算關(guān)系：c=ρ·w·1000/M其中，c:物質(zhì)的量濃度(單位mol/L)，w:溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，(形式為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，<1)，ρ:密度(單位g/mL)，M:物質(zhì)的摩爾質(zhì)量(單位g/mol)

2.有關(guān)溶液稀釋和濃縮的計(jì)算(假設(shè)過程中沒有溶質(zhì)析出):

V1ρ1×w1=V2ρ2×w2(溶質(zhì)的質(zhì)量守恒)

c1V1=c2V2(溶質(zhì)的物質(zhì)的量守恒)

3.有關(guān)兩種不同濃度溶液混合的計(jì)算:

c3V3=c1V1+c2V2(混合前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量總和不變)

已知一定溫度下某物質(zhì)的溶解度(s)可以用關(guān)系式直接求出飽合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

理解了這些模型的建立依據(jù)，不論是在學(xué)校還是進(jìn)入社會(huì)到工作崗位，濃度和濃度的相關(guān)計(jì)算就能得心應(yīng)手了.

在濃度問題中出現(xiàn)“混合”特征的時(shí)候，可以采取十字交叉法來進(jìn)行求解，減少列方程、解方程的計(jì)算量，規(guī)避了復(fù)雜的計(jì)算，將復(fù)雜的濃度問題變得簡(jiǎn)單，起到事半功倍的作用，以減少解題時(shí)間.

例將5%的氫氧化鈉溶液與20%的氫氧化鈉溶液混合，配成15%氫氧化鈉溶液的600g，需要5%的氫氧化鈉溶液和20%的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量是( ).

A. 200，400 B.250，350 C.360，240 D.370，230

解析設(shè)分別應(yīng)取20%的氫氧化鈉溶液與5%的氫氧化鈉溶液質(zhì)量為x、y，則根據(jù)溶質(zhì)量建等式關(guān)系：20%x+5%y=15%×(x+y)，由此可得出濃度分別為20%和5%的氫氧化鈉溶液質(zhì)量之比為2∶1，然后得出x為600g×3÷2=400g，y為600g÷3=200g，即取含氫氧化鈉20%的氫氧化鈉溶液400g，取含氫氧化鈉5%的氫氧化鈉溶液200g，答案為A.

一定濃度溶液配制及濃度測(cè)定：一定物質(zhì)的量濃度的溶液配制： 1.計(jì)算；2.稱量或量取；3.溶解或稀釋；4.復(fù)溫；5.轉(zhuǎn)移(移液)；6.洗滌；7. 初混；8.定容；9.搖勻；10.由于容量瓶不能長(zhǎng)時(shí)間盛裝溶液，故將配得的溶液轉(zhuǎn)移至試劑瓶中，貼好標(biāo)簽.濃度表示方法不同配制過程也不同，但只要掌握濃度表示方法的意義，就能配制溶液.

在容量分析實(shí)驗(yàn)中可以用標(biāo)準(zhǔn)液滴定未知液的方法來測(cè)定未知液的濃度.

濃度在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用：醫(yī)用酒精有效濃度是75%；福爾馬林為35%～40%的甲醛水溶液；二氧化碳能滅火的濃度約大于26% ；當(dāng)空氣中水蒸氣濃度達(dá)到35%時(shí)，燃燒即停止；一般情況氧氣濃度低于15%時(shí)，不能維持燃燒，帶火星木條復(fù)燃的氧氣濃度要在48%～49%，濃度概念無處不在.

氫氧化鐵膠體的制備：把1～2mL的氯化鐵飽和溶液加入20mL沸水中煮沸至呈紅褐色停止加熱，即制得了氫氧化鐵膠體.在該實(shí)驗(yàn)中對(duì)氯化鐵濃度有嚴(yán)格要求，在其它膠體制備時(shí)也要嚴(yán)格控制深度.

在某些化學(xué)反應(yīng)中對(duì)反應(yīng)試劑濃度常有要求，如實(shí)驗(yàn)室制氯氣，鹽酸要用濃的，金屬銅和硝酸反應(yīng)時(shí)，硝酸濃度不同產(chǎn)物不同，配制銀氨溶液時(shí)對(duì)氨水和硝酸銀濃度和用量有嚴(yán)格要求.

可逆反應(yīng)、鹽的水解、弱電解質(zhì)電離等過程中的平衡常數(shù)及平衡移動(dòng)的判斷都是用相關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度代數(shù)式及相對(duì)大小來表征和判斷；在沉淀反應(yīng)中某物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度≤10-5時(shí)認(rèn)為沉淀完全；pH是根據(jù)稀溶液中氫離子的物質(zhì)的量濃度定義和確定取值范圍的.

豐度又稱天然存在比，是某同位素在這種元素的所有天然同位素中所占的比例(類似濃度概念).元素的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)原子量就是根據(jù)該元素的各核素相對(duì)原子量和在自然中的豐度加權(quán)平均得到的.

雜質(zhì)，一種物質(zhì)中所夾雜的不純成分，一般擁有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，可以是固體、液體或氣體，含量不超過0.03%的認(rèn)為無雜質(zhì)，雜質(zhì)含量就是雜質(zhì)濃度.郭沫若《中國(guó)史稿》第三編第一章第四節(jié):"經(jīng)化驗(yàn)含銅量在82%以上，含錫15%左右，還有其他雜質(zhì)."，紅寶石和藍(lán)寶石都含雜質(zhì)，各種礦的貧富也是根據(jù)含雜質(zhì)量來區(qū)分的，鐵合金分成熟鐵、鋼、生鐵是根據(jù)含碳量多少.

藥物在人體血液中的穩(wěn)態(tài)濃度稱為血藥濃度，每種藥物需服用一定時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)濃度.相同體重的患者服用相同的藥量效果不同，其中血藥濃度不相同是原因之一，因?yàn)閷?duì)不同患者血藥濃度的影響因素很多，所以醫(yī)療中需要測(cè)定血藥濃度達(dá)到用藥個(gè)體化目的.

社會(huì)學(xué)中人口出生率、老齡化率，經(jīng)濟(jì)學(xué)中的二八定律：20%的人擁有80%的財(cái)富，日常生活中如自來水的消毒劑濃度在一定時(shí)間內(nèi)要保持一定范圍，美學(xué)中的黃金分割線：部分在整體中占到61.8%時(shí)最美，這些都可以理解為總量中某物質(zhì)占的分量，《道德經(jīng)》上說名可名、非恒名，濃度、豐度、純度、比例只是名不同，本質(zhì)基本相同，這樣整合達(dá)成原認(rèn)知，學(xué)生的綜合素質(zhì)就會(huì)有提高，能較好掌握知識(shí)并進(jìn)行遷移和拓展.

對(duì)濃度及濃度的相關(guān)知識(shí)本源化和結(jié)構(gòu)化處理并適當(dāng)拓展，以大概念為統(tǒng)領(lǐng)學(xué)習(xí)和掌握，領(lǐng)悟思維方法，提高能力和素質(zhì).在教學(xué)中根據(jù)大概念創(chuàng)設(shè)情境并給學(xué)生有效的活動(dòng)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過自學(xué)自知其未知，在活動(dòng)過程中建構(gòu)知識(shí)，是一種行之有效的教學(xué)方法.