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【摘 要】学生能否学得新信息,很大程度上取决于他们认知结构中已有的观念。有意义的学习是通过新信息与学生认知结构已有的有关观念的相互作用才得以发生的,因此帮助学生提炼知识,形成一定的结构,形成一定的思想方法将有利于学生对故有知识信息的记忆和新知识信息的获取。
【关键词】提炼整理 认知结构 思想方法 取中
中学化学有几块重要的主干知识,元素及其化合物、有机化学、物质结构理论、化学平衡理论、电解质溶液、化学实验和化学计算等,在不同的知识块上有不同的知识、技能、思想方法,“取中”的化学思想在很多知识块上得到体现和应用,并给我们分析解决问题提供了规律性的预测,现举例如下:
一、元素及其化合物部分
物理性质
元素符号 单质 颜色 状态 熔点 沸点
F F2 浅黄色 气 -219.6 -188.1
Cl Cl2 黄绿色 气 -101 -34.6
Br Br2 红棕色 液 -34.6 58.78
I I2 紫黑色 固 193.5 184.8
“取中”体现在: 1、颜色:Br2比Cl2 深比I2 浅; 2、状态: 处于气态与固态之间的液态;3、熔沸点Br2大于Cl2 而小于I2
化学性质:
(1)AgF AgCl AgBr AgI对光稳定性渐差,应用:AgF、AgCl对光分解不灵敏,AgI见光分解太灵敏,均不适合做感光材料,利用“取中”思想选择AgBr图在照相胶片上,作为感光材料最合适;(2)苯的性质预测:苯的结构是一种特殊的结构,是介于碳碳双键和碳碳单键之间的一种特殊键(居于C=C与C-C中间),所以苯的性质兼具碳碳双键和碳碳单键的特征性质。既可以发生取代反应又可以发生加成反应。
二、实验设计
胶体的配制
分散系 溶液 胶体 浊液
分散质直径 d<10-9m 10-9m10-7m
分散质粒子 小分子或离子 高分子或分子集合体 大量分子集合体
稳定性 稳定 较稳定 不稳定
体现在:胶体的分散质直径介于溶液和浊液之间,所以其分散系的稳定性“居中”较稳定或介稳定。应用:Fe(OH)3是一种常见的液溶胶,可从两条途径制备。FeCl3溶液中滴入NaOH溶液:该方法由于Fe3+与OH-反应迅速并聚集成颗粒直径大于胶体的范围而沉淀,根据胶体颗粒直径“居中”的思想指导要设法减小Fe(OH)3颗粒直径,因此常在很稀的FeCl3溶液中滴入很稀的NaOH溶液(0.01mol/L)来配制。目的是为了减小胶体粒子的直径。FeCl3水解法:水解是微弱的,吸热的,水解得到的Fe(OH)3不能达到胶粒直径的要求,为了增大Fe(OH)3的聚集度以达到胶粒直径,采用了饱和FeCl3溶液和沸水加热两种措施,都是为了促进FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3+3HCl-Q 向右移动,以增加Fe(OH)3颗粒直径。
三、氧化还原反应
在多价态的元素中,高价态与低价态在一定条件下都有向“取中”价态的反应趋势。
如;KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O(Cl-Cl0Cl+5)
2H2S+SO2=3S+2H2O(S-2S0S+4)
5NH3+3HNO3=4N2+9H2O(N-3N0N+5)
CO2+C=2CO(C0C+2C+4)
2FeCl3+Fe=3FeCl2(Fe0Fe+2Fe+3)
四、化学计算
有机组成分析:常温下,1体积的某气态烷烃和某气态烯烃的混合气体,完全燃烧后产生同温同压下的CO2气体2.4体积,试判断气态烷烃和气态烯烃可能是什么?他们的体积比是多少?
解析:根据题意,其平均组成为C2.4Hy,2.4为“取中”值,因为气态烃,故可推知是CH4 和 C3H6, CH4和 C4H8, C2H6和 C4H8,C3H8和 C2H4,C4H10和C2H4共六种情况,其各组成成分的比例可按十字交叉法求解。
极值法:在500ml CuSO4 和 Fe2(SO4)3的混合溶液中加入21.7克铁粉,待反应完全后,得到16.8颗残留固体,在滤液中加入400ml,4mol/L的 BaCl2溶液,恰好使溶液中的SO42-完全沉淀,求原混合溶液中CuSO4 和 Fe2(SO4)3的物质的量的浓度。
解析:本题的关键是弄清16.8克固体的成分,我们可以设溶液完全是CuSO4 和 Fe2(SO4)3分别计算需铁的量,再利用“取中”法求解。
∵n so42-=nBa2+=4mol/L×0.4L=1.6mol
当原溶液全部是CuSO4时:
Fe + CuSO4 = Cu + Fe SO4
需WFe = 1.6mol ×56g/mol = 89.6g
当原溶液全部是Fe2(SO4)3时:
Fe + Fe2(SO4)3 = 3 Fe SO4
需WFe = 1.6mol÷3 ×56g/mol = 29.9g
“取中” 法可知:实际需铁量在29.9 g—89.9 g之间,加入的Fe为21.7克,故Fe不足,所以 16.8 g 全部是Cu。
设原溶液中Fe2(SO4)3的物质的量为x,因为氧化性Fe3+>Cu2+,故Fe 先与Fe3+,n cu=16.8÷64g/mol=0.2625 mol
根据反应Fe + CuSO4 = Cu + Fe SO4
生成铜消耗的铁的物质的量为0.2625 mol
Fe +Fe2(SO4)3=3 Fe SO4
1 mol 1 mol
(21/56 -0.2526)mol x mol
X= 0.125 mol
根据n so42-=1.6mol 可得 n CuSO4=1.6 -3×0.125 = 1.225 mol
所以C[Fe2(SO4)3] = 0.125 ÷0.5 L = 0.25 mol/L
C[CuSO4] = 1.225 ÷0.5 L = 2.45 mol/L
从以上事例可以看出,中学化学中利用“取中”的方法解决问题的地方很多,但由于学习时空跨度大,学生头脑中很难将前后知识联系并上升为一种化学思想方法,在化学复习课教学中,教师应引导学生围绕知识间的内在联系,及时的对知识进行综合整理,形成网络,不断提高知识的结构化水平。同时,在知识整理过程中,引导学生对自己的学习活动进行反思,帮助学生对知识和方法进行再提炼,在知识上不断积累,在方法上不断总结并形成一种思想方法,那么学生将会终身受益。
【关键词】提炼整理 认知结构 思想方法 取中
中学化学有几块重要的主干知识,元素及其化合物、有机化学、物质结构理论、化学平衡理论、电解质溶液、化学实验和化学计算等,在不同的知识块上有不同的知识、技能、思想方法,“取中”的化学思想在很多知识块上得到体现和应用,并给我们分析解决问题提供了规律性的预测,现举例如下:
一、元素及其化合物部分
物理性质
元素符号 单质 颜色 状态 熔点 沸点
F F2 浅黄色 气 -219.6 -188.1
Cl Cl2 黄绿色 气 -101 -34.6
Br Br2 红棕色 液 -34.6 58.78
I I2 紫黑色 固 193.5 184.8
“取中”体现在: 1、颜色:Br2比Cl2 深比I2 浅; 2、状态: 处于气态与固态之间的液态;3、熔沸点Br2大于Cl2 而小于I2
化学性质:
(1)AgF AgCl AgBr AgI对光稳定性渐差,应用:AgF、AgCl对光分解不灵敏,AgI见光分解太灵敏,均不适合做感光材料,利用“取中”思想选择AgBr图在照相胶片上,作为感光材料最合适;(2)苯的性质预测:苯的结构是一种特殊的结构,是介于碳碳双键和碳碳单键之间的一种特殊键(居于C=C与C-C中间),所以苯的性质兼具碳碳双键和碳碳单键的特征性质。既可以发生取代反应又可以发生加成反应。
二、实验设计
胶体的配制
分散系 溶液 胶体 浊液
分散质直径 d<10-9m 10-9m
分散质粒子 小分子或离子 高分子或分子集合体 大量分子集合体
稳定性 稳定 较稳定 不稳定
体现在:胶体的分散质直径介于溶液和浊液之间,所以其分散系的稳定性“居中”较稳定或介稳定。应用:Fe(OH)3是一种常见的液溶胶,可从两条途径制备。FeCl3溶液中滴入NaOH溶液:该方法由于Fe3+与OH-反应迅速并聚集成颗粒直径大于胶体的范围而沉淀,根据胶体颗粒直径“居中”的思想指导要设法减小Fe(OH)3颗粒直径,因此常在很稀的FeCl3溶液中滴入很稀的NaOH溶液(0.01mol/L)来配制。目的是为了减小胶体粒子的直径。FeCl3水解法:水解是微弱的,吸热的,水解得到的Fe(OH)3不能达到胶粒直径的要求,为了增大Fe(OH)3的聚集度以达到胶粒直径,采用了饱和FeCl3溶液和沸水加热两种措施,都是为了促进FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3+3HCl-Q 向右移动,以增加Fe(OH)3颗粒直径。
三、氧化还原反应
在多价态的元素中,高价态与低价态在一定条件下都有向“取中”价态的反应趋势。
如;KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O(Cl-Cl0Cl+5)
2H2S+SO2=3S+2H2O(S-2S0S+4)
5NH3+3HNO3=4N2+9H2O(N-3N0N+5)
CO2+C=2CO(C0C+2C+4)
2FeCl3+Fe=3FeCl2(Fe0Fe+2Fe+3)
四、化学计算
有机组成分析:常温下,1体积的某气态烷烃和某气态烯烃的混合气体,完全燃烧后产生同温同压下的CO2气体2.4体积,试判断气态烷烃和气态烯烃可能是什么?他们的体积比是多少?
解析:根据题意,其平均组成为C2.4Hy,2.4为“取中”值,因为气态烃,故可推知是CH4 和 C3H6, CH4和 C4H8, C2H6和 C4H8,C3H8和 C2H4,C4H10和C2H4共六种情况,其各组成成分的比例可按十字交叉法求解。
极值法:在500ml CuSO4 和 Fe2(SO4)3的混合溶液中加入21.7克铁粉,待反应完全后,得到16.8颗残留固体,在滤液中加入400ml,4mol/L的 BaCl2溶液,恰好使溶液中的SO42-完全沉淀,求原混合溶液中CuSO4 和 Fe2(SO4)3的物质的量的浓度。
解析:本题的关键是弄清16.8克固体的成分,我们可以设溶液完全是CuSO4 和 Fe2(SO4)3分别计算需铁的量,再利用“取中”法求解。
∵n so42-=nBa2+=4mol/L×0.4L=1.6mol
当原溶液全部是CuSO4时:
Fe + CuSO4 = Cu + Fe SO4
需WFe = 1.6mol ×56g/mol = 89.6g
当原溶液全部是Fe2(SO4)3时:
Fe + Fe2(SO4)3 = 3 Fe SO4
需WFe = 1.6mol÷3 ×56g/mol = 29.9g
“取中” 法可知:实际需铁量在29.9 g—89.9 g之间,加入的Fe为21.7克,故Fe不足,所以 16.8 g 全部是Cu。
设原溶液中Fe2(SO4)3的物质的量为x,因为氧化性Fe3+>Cu2+,故Fe 先与Fe3+,n cu=16.8÷64g/mol=0.2625 mol
根据反应Fe + CuSO4 = Cu + Fe SO4
生成铜消耗的铁的物质的量为0.2625 mol
Fe +Fe2(SO4)3=3 Fe SO4
1 mol 1 mol
(21/56 -0.2526)mol x mol
X= 0.125 mol
根据n so42-=1.6mol 可得 n CuSO4=1.6 -3×0.125 = 1.225 mol
所以C[Fe2(SO4)3] = 0.125 ÷0.5 L = 0.25 mol/L
C[CuSO4] = 1.225 ÷0.5 L = 2.45 mol/L
从以上事例可以看出,中学化学中利用“取中”的方法解决问题的地方很多,但由于学习时空跨度大,学生头脑中很难将前后知识联系并上升为一种化学思想方法,在化学复习课教学中,教师应引导学生围绕知识间的内在联系,及时的对知识进行综合整理,形成网络,不断提高知识的结构化水平。同时,在知识整理过程中,引导学生对自己的学习活动进行反思,帮助学生对知识和方法进行再提炼,在知识上不断积累,在方法上不断总结并形成一种思想方法,那么学生将会终身受益。