学生在应试情景下解决化学问题,并不按逻辑分类的解题方法进行思维,而是依据阅读题目时对题目问题产生的总体知觉和原潜在的思维意识作出解题反映的。学生解决化学问题,不仅需要相关的化学知识,还要有正确的解题观点,明确的思维意识。学生解决化学问题应具备的思维意识主要包括 : 守恒意识、类比意识、分类意识、整体意识、肯否意识 、直观化意识、假设意识等。
一. 守恒意识.
根据某些量守恒的关系进行解题,思路清晰,条理分明,解题快速是中学化学计算中最常用的一种方法。守恒法的最基本原理为——质量守恒定律,并由此衍生出来:一切化学变化中都存在的——微粒守恒,氧化还原反应中存在的——得失电子守恒,化合物的化学式存在的——正、负化合价总数相等,电解质溶液中存在的——阴、阳离子电荷守恒
【例】一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250 ml 2 mol/L硝酸溶液中,反应完全
后,生成1.12 L NO(标况),再向反应后的溶液中加入1mol/LNaOH溶液,要使铁元素完全沉淀下来,所加入的NaOH溶液体积最少是( )
A.450 ml B.500 ml C.400 ml D.不能确定
【析】本题涉及到的反应较多,况且铁最终是以Fe(OH)3还是Fe(OH)2形式沉淀,难以确定;硝酸是否过量也不能确定,看来计算很困难。但若从NaOH考虑,加入的NaOH恰好使铁元素沉淀,溶液为硝酸钠溶液。利用原子守恒不难得出:
n(NaoH)=n(NO3-)=n(HNO3)-n(NO)= 0.25LΧ2 mol/L—0.5 mol=0.45mol
V(NaoH)=0.45L=450 ml
【例】(09全国卷Ⅱ6) 物质的量之比为2:5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是
A. 1:4 B.1:5 C. 2:3 D.2:5
【析】设2molZn参与反应,因Zn无剩余,则最终生成了2molZn(NO3)2,显然含有4molNO3- ,这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3,根据得失电子守恒有:2×n(Zn)=n(HNO3)×4,则n(HNO3)=1mol,即有1molHNO3被还原。
二. 类比意识
在学习化学知识和解答化学问题时,将所接触的新物质、新问题进行归类比较,根据同类物质的性质及递变规律来认识新物质,模仿同类问题的处理方法来解决新问题,这种思维意识就是类比意识。类比是学习化学知识和解决化学问题的重要思维方法 ,同一类物质、同一类型的化学反应、同主族元素及其化合物都可进行类比.
【例】已知PH3在溶液中呈弱碱性,下列关于PH4Cl的叙述不正确的是
(A)PH4Cl水解呈酸性 (B)PH4Cl含有配位键
(C)PH4Cl是分子晶体 (D)PH4Cl与NaOH溶液共热可产生PH3
【析】:NH3和NH4Cl的性质我们已经学过,N和P是同一主族元素性质相似,PH4Cl类比于NH4Cl则答案为:C
【例】.镭是元素周期表中第七周期ⅡA族元素,下列有关镭的性质描述不正确的是( )
A.在化合物中呈+2价. B. 氢氧化物呈两性
C.单质使水分解,放出氢气 D.碳酸盐难溶于水
【析】::依据元素周期表元素性质规律类比钙镁可选B
三:分类意识
当问题情景中包含有不确定因素,不能用统一的方法处理时,能自觉将不确定因素进行分类,并分别对各种可能出现的情况进行分析,然后再综合各种情况下得到的结论,从而对问题作出完整回答,这种思维意识就是分类意识。包括(物质类别不确定, 物质组成不确定,元素化合价不确定, 物质发生的反应不确定, 哪一种反应物过量不确定,溶液是否饱和不确定.此时要分析 按物质类别进行分类, 按物质组成进行分类, 按物质的变化进行分类, 按元素化合价进行分类, 按所讨论对象的相互关系进行分类, 按物质变化过程进行分类, 按反应物的相对量进行分类, 按溶液饱和与不饱和情况进行分类 .
四. 整体意识.
用整体的思想去把握问题的结构,发掘各种因素相互作用的综合结果,而不拘泥于问题的某些细节和个别因子,这种思维意识就是整体意识。
五:直观化意识
用图示、表格、模型等直观方法表达问题背景中的抽象信息,从而降低问题难度的思维意识,称为直观化意识。
六、肯否意识:在解答离子共存,物质一定有或可能有,气体可否存在的问题中,肯定某离子、气体、物质存在时与之不共存者就可否定。
七.假设意识:当两种或多种混合物无法确定其成份、含量时,将数据假设推向极端进行分析计算,假设不成立,但可有出奇制胜效果。
(例):在K2CO3样品中含Na2CO3、KNO3、Ba(NO3)2中的一或二种杂质.将13.8 g该样品溶于足量水中得到澄清溶液,再加入过量CaCl2溶液,可得9.0 g沉淀,则原样品中含有的杂质会是( )
A.肯定有Na2CO3,没有Ba(NO3)2 B.肯定有KNO3,没有Ba(NO3)2,可能还有Na2CO3
C.肯定没有Na2CO3,Ba(NO3)2 D.无法判断何种为肯定或否定的杂质
【分析】由样品可全部溶于水中可知肯定没有Ba(NO3)2,假设样品全部为K2CO3时,13.8g应生成沉淀10g,故样品中肯定含有同为13.8g时不生成或生成沉淀小于10g的杂质,即肯定含有KNO3,而13.8g的Na2CO3反应生成的沉淀大于10g,应为可能有。
【答案】B