關于化學習題的教學計劃
化學習題教學是將學生應當掌握的化學教材內容以問題的形式,通過課堂答問和練習、課外作業和測試等方式進行的教學活動。它以信息反饋為特征,了解和評價學生的學習質量和水平,具有及時了解教師教學效果的功能。
化學習題教學是化學教學不可缺少的組成部分。科學地實施化學習題教學,對加深學生對所學知識、技能的理解與掌握,對發展他們的思維能力與表達能力,具有十分重要的作用。
當前,化學習題教學存在的主要問題是:很多學生的課業負擔過重,挫傷了學生做作業和學習化學的積極性,影響了學生素質的全面發展;一部分教師對學生解題缺乏指導或不善于指導,導致解題與落實知識、技能及培養智能脫節,影響了化學教學質量的提高。
因此,有必要對化學習題教學的基本要求,習題教學的一般過程,以及對一些重要題型的解題方法進行認真的研討。
一、化學習題教學的基本要求
1.教師要有目的、有計劃、由淺入深地布置數量適當、富有啟發性的化學習題,以調動并保持好學生學習化學的積極性。
2.為使學生全面掌握基礎知識和基本技能,在使用習題時,要注意習題的多樣性、綜合性和適度的靈活性,并控制習題的數量。
3.教師要重視解題的示范,加強各類典型例題的指導,使學生懂得解各類題的基本思路、過程、格式與方法。通過適當的練習培養和鞏固學生審題、析題的能力。
4.嚴格要求學生獨立完成作業,培養學生對習題進行自我檢查的習慣。
二、化學習題教學的一般過程
(一)創設積極思維的情景
教師要緊密結合所教的知識、技能,適時地提出要求學生解答的習題或實際課題,吸引學生思考。如果習題的難度大,綜合性較強,教師可以用恰當的質疑問難的提問,對學生的思維進行啟示、引導,使學生處于積極思考而又未搞通,整理思維準備表達而又不知怎樣確切表達的狀態,產生解題的強烈愿望。
(二)指導學生認真讀題、審題、析題
這是完成解題的基礎。學生往往不會或者不去認真讀題、審題、析題,就忙于著手解答。因此,指導好讀題、審題、析題是培養學生解題能力和完成解題的關鍵。
讀題——要求學生認真閱讀化學習題。復雜的題目,更要努力把各層意思看明白。必要時可讓學生復述題意。讀題時一般不必聯系所用的概念、原理。
審題——要指導學生把已知條件、未知條件和要回答的中心問題或關鍵問題找出來。必要時可在題目上做不同的標記加以明確。
析題——要幫助學生分析題目的知識結構。知識是指化學概念、原理、物質性質、化學用語、化學實驗現象等知識技能。結構是指各有關知識和技能因素在題目中的關系。對于難度較大的綜合題,在質疑設問的基礎上,可引導學生重點研究怎樣把復雜問題分解為若干個簡單問題,以及簡單問題的相互關系,為實施解題奠定基礎。
例1 實驗中A、B兩試管中沉淀分別達到最多時,沉淀的質量是否相等?為什么?
讀題:學生讀題,復述題意。找出重要用詞“沉淀”、“最多”和“質量”。
審題:找出已知條件。應該找出原來在A、B試管中AlCl3和NaOH物質的量及其關系。在A試管中AlCl3物質的量等于在B試管中NaOH物質。
管中沉淀是什么物質,質量是否相等;找出中心問題與關鍵問題。沉淀物是何種物質,它與A、B兩支試管中AlCl3、NaOH物質的量有何關系。
析題:首先研究涉及的化學反應。然后,引導學生研究在A、B兩支試管中沉淀物質的量與起始AlCl3或NaOH物質的量的關系。這是研究題目中知識的結構。此題的綜合程度較大,可以提出若干問題質疑和研討。
第一組問題:
①A試管中發生哪些反應?
②實驗現象是什么?
③沉淀是何種物質?
①它與A試管中AlCl3物質的量有什么關系?
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl
Al(OH)3物質的量增加。Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
Al(OH)3物質的量減少。
NaAlO2與繼續加入的NaOH溶液不再反應。
沉淀物是Al(OH)3。沉淀最多時,在A試管中Al(OH)3的物質的量等于原AlCl3的物質的量,也等于在B試管中NaOH物質的量
第二組問題:
①B試管中是否發生A試管中的兩個反應?
②實驗現象與A有何不同?
③沉淀是怎樣產生的?
④沉淀是何種物質?
⑤它與B試管中NaOH物質的量是什么關系?
發生與A試管中相同的兩個反應。析出的沉淀隨即與NaOH溶液反應生成NaAlO2。向NaAlO2溶液中繼續滴加AlCl3溶液時,發生完全水解而析出Al(OH)3沉淀。
AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
從各步化學方程式可以看出,在B試管中Al(OH)3的物質的量
因此,A、B兩支試管中Al(OH)3沉淀的物質的量相等。又因沉淀均為Al(OH)3,所以沉淀的質量也相等。
(三)指導學生實施解題
指導實施解題,是在讀題、審題、析題的基礎上,幫助學生找出解題的關鍵和突破口,選擇解題的思路與方法,規范地表達解題的全過程。
例如,解答上題的關鍵和突破口是確定依次發生的各步化學反應,確定沉淀是何種物質。解題的思路和方法是綜合每個試管中的各步反應中有關物質的量,分別找出Al(OH)3物質的量與B試管中NaOH的物質的量或A試管中AlCl3的物質的量的關系。解題過程應規范表達,不再贅述。
三、化學習題解法示例
(一)化學選擇題常用的解題方法
1.直接法此法常用于解答計算型和實驗操作排序型的選擇題。解這類題的基本方法是先做后選。在審清題意的前提下,運用關系量、公式和數據進行推導,計算得出結果,或者根據實驗目的及操作要求排出正確順序,直接找出正確答案。
例2 為證明氯乙烷含氯元素但不含氯離子,供選擇的操作及現象包括:a.取適量氯乙烷樣品; b.加熱; c.加NaOH溶液; d.加AgNO3溶液; e.加過量稀HNO3;f.有白色沉淀; g.無白色沉淀。正確的操作順序觀察的現象是( )
(A) a—c—b—d—e—f
(B) a—d—e—g
(C)a—d—e—g—a—c—b—e—d—f
(D) a—d—e—g—c—b—e—d—f
此題若將各備選答案與題干的背景及要求一一對照,閱讀量太大。題中的實驗有兩項基本要求:證明氯乙烷不含Cl-;經化學變化產生Cl-并加以檢驗,以證明氯乙烷含氯元素。可以根據這兩項要求排出操作步驟及觀察實驗現象的正確順序,然后與備選答案比較,直接找出正確答案。
證明氯乙烷不含Cl-的操作步驟及現象是a—d—e—g。
水解產生Cl-并檢驗Cl-的操作步驟及現象是 a—c—b—e—d—f。
因此,答案為(C)。
2.淘汰法這是選擇題最常用的一種解題方法。廣泛應用于解答最佳選擇題和多解選擇題。其基本方法是從問題的反面入手,只要找出一個例子或一條理由跟備選答案明顯不符合,即可將其淘汰。通過對這類答案的否定,便能獲得符合題意的正確答案。
例3 右圖表示溫度、壓強變化對于下列反應的影響:
L(固)+G(氣)2R(氣)-熱量
圖29中y軸可代表的含義是( )
(A)平衡混合氣中R%
(B)平衡混合氣中G%
(C) G的轉化率
(D) R的轉化率
本題的圖示可概括為:升高溫度y值減小;增大壓強y值增大。這是判斷備選答案是否正確的依據。用淘汰法解此題,是將各備選答案與以上兩條判斷依據分別對照,凡有不符,即予淘汰。在上述可逆反應中,正反應是氣體體積增大的吸熱反應。增大壓強,R%減小,(A)應淘汰。增大壓強,G%增大;升高溫度,G%減小,(B)完全符合題意。
G%的轉化率高低決定R%的大小。(A)不正確則(C)也不正確。
R%的轉化率高低決定G%的大小。(B)正確則(D)也正確。因此,答案為(B)和(D)。
若解答題干中提供了兩重或兩重以上前提條件的選擇題。可依次將每一重條件與備選答案對照,將不符者逐級篩選去掉,以獲得正確答案。
3.分析推理法
此法常用于解答背景材料較豐富,涉及的概念、原理或元素化合物知識較多,綜合性較強的選擇題。其基本方法是從已知條件出發,正確運用有關概念、原理或規律等,對題目涉及到的內容做全面而周密的分析、推理。在研究眾多因素時,往往需要找準解決問題的突破口,再擴大戰果,帶動整個問題的解決。
例4 有A、B、C三種微粒,其核電荷數依次增大。A的'最外層電子數為2n2個; B有兩層電子,次外層有2個電子。 C和B電子層數相同。A的核外電子數等于其核內質子數,B的核外電子數比其核內質子數多一個。C和B結合成離子化合物時,其個數比為1∶2。則A、B、C正確順序是( )
(A)H、Cl、Mg2+ (B)He、F-、Mg2+
(C)He、 F-、 Na+ (D) Ne、Cl-、Ca2+
①分析題意,確定解答問題的突破口。將涉及A的條件、B的條件和C的條件分別歸結起來,并加以分析,找出A、B、C中的哪一個能夠先解決,以確定出解答本題的突破口。
A的最外層電子數為2n2,核外電子數等于質子數。質子序數A<B<C。因此,A的電子層數只能是1或2,最外層電子數是2或8。又因為A是中性原子,它可能是氦原子,也可能是氖原子。A不是突破口。
B的次外層有2個電子,核外電子比其核內質子多1個。原子序數B>A。因此,該微粒只有兩個電子層,且為帶一個負電荷的離子。B只能為F-。B是解答此題的突破口。
若B仍不能準確判定,則再分析歸納C的條件,從C突破。
②運用推理,實現問題的解決。
原子序數A<B,A的原子序數必小于9,A必為He。C的原子序數大于B,C與B電子層數相同。C與B結合成離子化合物時個數比為1∶2。C應為帶兩個正電荷的、有兩個電子層的陽離子,C為Mg2+。
因此,正確答案為(B)。
(二)化學綜合題的解題思路與方法
大型化學綜合題對幫助學生理解和運用化學基礎知識與基本支能,對培養學生思維能力和表達能力等,具有特別重要的作用。提高解答綜合題的能力,是教師習題教學基本功訓練的重要內容之一。現以實驗設計型綜合題為例,研究綜合題的信息接受與信息加工的一般過程與方法。
化學實驗設計題,重在培養學生把已有的知識和實驗技能運用于新情境的能力,它所選擇的課題大多是學生沒有直接實踐過的。完成這樣的任務,不僅要求學生較扎實地掌握實驗知識和較熟練地掌握實驗技能技巧,還要能從題目中敏捷地接受信息,分析和評價信息,以及選擇、調用自己貯存的知識,將新信息與已有知識有機地結合起來,并對舊有知識進行加工和強化,以解答實驗設計的新問題。解答這類問題的大致過程與思路如下:
1.接受、分析、篩選信息,明確實驗設計的課題、條件和要求
學生閱讀習題,要較迅速完全地吸收題目中的新信息,分析提供這些信息的目的并把信息歸類,還要對各個信息在實現實驗設計中的有效性、重要性做初步的判斷,以明確實驗課題、實驗條件和設計要求。
2.通過對新舊信息的加工,實現指定的實驗設計
學生要在把握實驗課題、條件和設計要求的基礎上,廣泛聯系舊知識,篩選并提取有關的舊知識,經過思維活動把它們與新信息進行比較、歸納、組織等信息加工,以選定實驗方法,完成實驗裝置與實驗操作的設計。
例5 有2瓶pH=2的酸溶液,一瓶是強酸,一瓶是弱酸。現只有石蕊試液、酚酞試液、pH試紙和蒸餾水,而沒有其它試劑。簡述如何用最簡單的實驗方法來判別哪瓶是強酸。
[簡析]實驗課題:判別pH=2的酸溶液中的強酸和弱酸。實驗條件:題目限定4種備選用的試劑、試紙。石蕊試液和酚酞試液通常只能定性地區別溶液呈酸性或堿性,它們可能是題設的干擾條件。具體要求:設計實驗方法和步驟(簡明回答)。基本思路:本題主要涉及強電解質、弱電解質的知識和pH值的概念。要把這些舊知識和本實驗課題的對象、條件與要求有機結合,經過幾步判斷組成的推理來選定實驗方法。
因此,解決本實驗課題的方法是將這兩種溶液稀釋相同倍數,再測定和比較它們的pH值。實驗操作步驟的設計,要保證稀釋的倍數相同。由于pH試紙只能粗略地測量pH值的近似值,溶液稀釋的倍數不能太少。
[答案]各取等體積酸液用蒸餾水稀釋相同倍數(100倍),然后用pH試紙分別測其pH值,pH值變化大的那瓶為強酸。
例6 將氯氣用導管通入較濃的NaOH和H2O2的混合液中,在導管口與混合液的接觸處有閃爍的紅光出現。這是因為通氣后混合液中產生的ClO-被H2O2還原,發生激烈反應,產生能量較高的氧分子,它立即轉變為普通氧分子,將多余的能量以紅光放出。
進行此實驗,所用的儀器及導管如圖31:
根據要求填寫下列空白:
(1)組裝氯氣發生器時,應選用的儀器及導管(填寫圖中編號)是____。
(2)實驗進行中,按氣流方向從左到右順序;氣體流經的各儀器及導管的編號依次是___。
(3)儀器①的橡皮塞上應有____個孔。
(4)實驗時,儀器①中除觀察到紅光外,還有____現象。
(5)實驗需用約10%H2O2溶液100ml,現用市售30%(密度近似為1g/cm3)H2O2來配制,其具體配制方法是____。
(6)實驗時儀器①中ClO-與H2O2反應的離子方程式是____。
[簡析]實驗課題:實現Cl2與較濃NaOH和H2O2混合液的反應。實驗條件:題目限定使用編號①~⑥的儀器和導管,且④、⑤只限用1次。具體要求:設計實驗裝置——確定組裝Cl2發生器的儀器和吸收Cl2裝置的橡皮塞上打孔的數目,以及整套儀器的連接順序。基本思路:先要區別實驗設計問題與其它問題。本大題中的(4)題考查根據化學反應敘述實驗現象,第(5)題考查百分比濃度溶液稀釋的計算和基本操作,第(6)題寫出離子方程式,不屬于實驗設計問題。
從題目提供的實驗事實和給定的條件判斷,本套裝置實質是制Cl2裝置跟用溶液吸收Cl2裝置的組合。實驗室制Cl2和吸收Cl2都是已掌握的舊知識,關鍵是結合給定的條件選擇、改造和應用。由于吸收Cl2時玻璃管要插到液面下,要求玻璃管的一端要長,必須用④。④、⑤兩管各只有1個,制Cl2裝置只能用⑤作氣體導管。由于Cl2跟較濃NaOH和H2O2混合液反應產生氣體,且吸收Cl2很難保證完全,一定有大量氣體逸出,設計裝置①時必須留有氣體出口。
[答案](1)③、②、⑤;(2)②⑤⑥④①或②⑤⑥④;(3)2,使瓶內外壓強相等;(4)冒氣泡;(5)用量筒量取 33(或 34) ml30%H2O2溶液加入燒杯中,再加入67(或66)ml水(或加水稀釋至100ml),攪拌均勻;(6)ClO-+H2O2=Cl-+O2↑+H2O。
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