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關鍵詞:離子方程式書寫;離子方程式正誤判斷;離子共存;離子推斷
【中圖分類號】G633.8
一、離子方程式的書寫及正誤判斷
1、離子方程式的書寫步驟:寫、拆、刪、約、查
書寫注意:拆--易溶強電解質(強酸、強堿、可溶鹽);約--各項同時約簡;查--守恒(質量、電荷、電子)
⑴微溶物:如Ca(OH)2作為反應物,若是澄清溶液寫離子符號,若是懸濁液寫化學式;作為生成物,一般寫化學式(標號)。
⑵氨水:作為反應物寫NH3?H2O;作為生成物,若有加熱條件或濃度很大時,應寫NH3(標號)。
⑶多元弱酸酸式根離子:在離子方程式中不能拆開寫,如HCO3- 不能寫成 CO32- +H+。
⑷固體間反應:不能寫離子方程式,濃H2SO4與固體的反應不能寫離子方程式。
⑸溶液性質(介質--離子方程式中不同時出現H+和OH-)
例1、 書寫下列反應的離子方程式:
①氯化鐵和亞硫酸鈉溶液混合:2Fe3++SO+H2O==2Fe2++SO+2H+(中性(鹽)溶液中的離子反應反應物加H2O,生成物根據電荷守恒加H+或OH-);②氯化亞鐵溶液中加入硫酸酸化的過氧化氫:2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O(酸性溶液中,根據電荷守恒及質量守恒加H2O 和H+);③乙醇和氧氣堿性燃料電池的負極反應式:C2H5OH+16OH--12e-==2CO32-+11H2O(堿性溶液中,根據電荷守恒及質量守恒加H2O 和H+);
2、離子方程式正誤判斷(五查三看)
⑴看離子反應是還符合客觀事實(原理、產物種類);⑵看表達 "==" "" " " ""等是否正確;
⑶看表示各物質的化學式或離子符號是否正確;⑷看是否漏掉離子反應;⑸看是否守恒;⑹看反應物與產物的配比是否正確(某物質陰陽離子完全參與反應時其系數比符合物質組成);⑺看是否符合題設條件及要求。如"過量" "少量" "等物質的量" "適量" "任意量" "滴加順序"對反應方式或產物的影響。
例2、下列離子方程式書寫正確的是 ( ①⑥ )
①向明礬溶液中加入過量的氫氧化鋇溶液:Al3++2SO+2Ba2++4OH-==2BaSO4+AlO+2H2O;
②向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸:Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O(不符合客觀事實;硝酸將Fe2+氧化為Fe3+,硝酸被還原為NO);③向磷酸二氫銨溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液:NH+OH-==NH3?H2O(漏寫離子方程式;足量的氫氧化鈉,磷酸二氫根離子中的氫將被中和);④向CH2BrCOOH中加入足量的氫氧化鈉溶液并加熱:CH2BrCOOH+OH-(C)CH2BrCOO-+H2O(漏寫離子方程式;-COOH發生中和反應,-Br發生水解反應);⑤Cl2溶于水:Cl2+H2O==2H++Cl-+ClO-(表示錯誤;"HClO"不能拆開);⑥氨氣通入醋酸溶液中:CH3COOH+NH3==CH3COO-+NH;⑦向Ca(ClO)2溶液中通入SO2氣體:Ca2++2ClO-+SO2+H2O==CaSO3+2HClO(原理錯誤;CaSO3可被HClO氧化);⑧鋁片投入稀硝酸中:2Al+6H+==2Al3++3H2(原理錯誤;不生成H2);⑨稀H2SO4和Ba(OH)2溶液反應:H++SO+OH-+Ba2+==BaSO4+H2O(反應物與產物的配比是不正確;2H++SO+2OH-+Ba2+==BaSO4+2H2O);
二、離子共存(相互間不反應)
1、離子反應歸納(順序:氧化還原反應、復分解反應、雙水解反應、絡合反應)
⑴陽離子:H+、Ca2+(Ba2+)、Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+、NH4+、Ag+、Cu2+;⑵陰離子:OH-、NO3-(H+)、MnO4-(H+)、ClO;⑶SO32、S2- 、H+不大量共存。
2、"一色、二性、三特、四反應"規律
⑴一色:溶液顏色Fe3+(黃色)、Fe2+(淺綠色)、Cu2+(藍色)、MnO4-(紫紅色);⑵二性:溶液的酸堿性指示劑、C(H+)、C(OH-)、水電離的C(H+)或C(OH-)、PH值、c(H+)/c(OH-)=1012;⑶三特:AlO2與HCO3;NO3-(H+)強氧化性;NH4+與CH3COO- 、CO32-、HCO3大量共存(加熱促水解完全);Mg2+與HCO3大量共存(加熱反應得Mg(OH)2);⑷四反應:氧化還原反應、復分解反應、雙水解反應、絡合反應。
3、離子共存題型中的"審題"
⑴題目的附加條件:加入物質"能在加入鋁粉后放出可燃氣體(或H2)的溶液"、"能與NH4HCO3反應放出氣體的溶液"、"加入Na2O2"等;⑵題目要求:屬何類原因(如發生氧化還原反應或復分解反應或水解反應等)而不能大量共存;⑶注意題目要求"一定大量共存"、"可能大量共存"、"不能大量共存"、"一定不能大量共存"等。
例3、常溫下,下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是( ③ )
①pH=1的溶液中:Fe2+、NO、SO、Na+(H+、NO與Fe2+發生氧化還原);
②由水電離的c(H+)=1×10-14 mol?L-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCO(抑制了水的電離,溶液中存在大量的H+或OH-,HCO不存在);③c(H+)/c(OH-)=1012的溶液中:NH、Al3+、NO、Cl-(溶液中的c(H+)=0.1 mol/L,能與本組離子共存);④c(Fe3+)=0.1 mol?L-1的溶液中:K+、ClO-、SO、SCN-(Fe3+與SCN-發生絡合反應);⑤加鋁粉產生氫氣的溶液中:Al3+、AlO、Cl-、Mg2+(Al3+和AlO雙水解;若溶液呈酸性,AlO不能共存;若溶液呈堿性,Al3+不能大量共存);
⑥含有大量Cu2+的溶液中:Ca2+、Fe3+、HCO、NO(含Cu2+的溶液呈酸性, HCO不能大量存在,且Fe3+與HCO發生雙水解)。
三、離子推斷
⑴審題干條件:"色、性、澄清透明",據所給離子判斷可能的離子反應;⑵由實驗條件判斷一定存在的離子,結合共存關系判斷一定沒有的離子。推斷中應特別注意:①"溶液電中性"應用:定性溶液中至少一種陽離子或一種陰離子;定量題中給出相關量的數據;②加入試劑的方式:分別取液分別加入檢驗試劑;一次取液連續加入檢驗試劑加入試劑的干擾。
例4、今有一混合物的水溶液,只可能含有以下離子中的若干種:K+、NH、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32、SO42,現取三份100mL溶液進行如下實驗:(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀產生;(2)第二份加足量NaOH溶液加熱后,收集到氣體0.04mol(3)第三份加足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,經足量鹽酸洗滌、干燥后,沉淀質量為2.33g。根據上述實驗,以下推測正確的是( A C )
A、K+一定存在 B、100mL溶液中含0.01mol CO32
C、Cl-可能存在 D、Ba2+一定不存在,Mg2+可能存在
關鍵詞:離子反應;三重表征;三重表征心智模型;問題解決能力
文章編號:1008-0546(2017)04-0027-03 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.010
“離子反應”研究的是水溶液中物質微粒間的相互作用及其規律,在建立x子反應知識體系過程中,要辨析的概念相當多,如電解質與非電解質、強電解質與弱電解質、電離,同時在學習過程中經常要與電荷守恒、離子共存情況分析、離子方程式正誤判斷、離子反應條件分析及元素化合物知識建立聯系,這部分內容涉及到大量微觀表征和符號表征,對學生而言存在相當大的學習困難。造成這種現象的原因何在?本文就利用三重表征優化“離子反應”教學進行探討。
一、三重表征相關理論及“離子反應”問卷
⒈ 三重表征及三重表征心智模型簡介
經過三十多年的發展,約翰斯頓教授(A.H. Johnstone)提出的三重表征已經成為化學教育研究的理論基礎。從宏-微-符三種表征水平上認識和理解化學知識,并建立三者之間的內在聯系,是化學學習特有的思維方式,我們稱之為三重表征。[1]
三重表征的重要性決定了化學學習要從宏-微-符等方面對物質及其變化進行多種感知,在學生的頭腦中形成化學三重表征心智模型。張丙香經過研究提出,化學三重表征心智模型是個體對化學概念進行三重表征后在頭腦中形成的概念框架,影響著個體對外在事物進行描述、解釋和預測的行為與方式。三重表征具有內部表征和外部表征兩重含義,表征心智模型屬于三重表征的內部表征,學生的化學三重表征心智模型會不斷完善[2]。那么,在“離子反應”教學過程中,我們怎樣幫助學生形成三重表征心智模型,優化三重表征能力呢?
2. “離子反應”三重表征問卷綜述
為了解離子反應學習中學生具有的三重表征能力,我們進行了匿名問卷。在分析學生問卷中我們發現,許多學生認為氯化氫溶于水會發生反應,認為H+和Cl-不能共存,對電離過程不能順利實現三重表征的轉換;學生不能理解兩兩反應,對現象不知道有條理敘述,能準確完成方程式,但是不會分析前后現象,離子方程式書寫錯誤,碳酸根寫成CO32+。
綜合分析可知,學生在離子反應學習中,只有宏觀表征能力較強,微觀和符號表征能力較弱,三重表征的融合和轉換能力更弱。后期教學重點放在豐富同學們宏觀表征能力的基礎上,加強同學們想象力的培養,促進同學們微觀表征能力的形成,借助符號表征的橋梁作用,形成離子反應概念系統,幫助學生形成三重表征心智模型,促進三重表征轉換能力的形成,優化學生的離子反應學習能力,提高教學效果。
二、三重表征訓練融入“離子反應”教學訓練
⒈ 充分利用實驗,培養學生微觀世界的想象力
為了培養對微觀反應進程的想象力,設計了以下幾組探究實驗,目的是循序漸進地培養學生借助宏觀現象想象微觀世界的想象力。探究實驗及表征訓練內容見表1。
通過典型的離子反應之間對照分析和實驗探究,借助顏色變化、沉淀生成及溶解、氣體產生等特征各異的反應,可以在同學們頭腦里面建立較豐富的化學反應宏觀表征儲備,為同學們進行科學地微觀表征想象和準確地完成符號表征打下基礎,為解決較為復雜的離子反應定量問題和過程性問題提供了可能。
2. 學會量化分析,提高離子反應問題解決能力
離子反應之所以讓學生感到困難,一是因為反應內容概念多,內容抽象,二是反應過程中數量關系不會分析。我們可以充分挖掘離子反應中隱藏的量化素材,培養學生思維能力和探究能力。學生只有具有量化分析能力,離子反應的學習才能由定性拓展到定量,問題解決能力才能增強。為了幫助同學理解離子反應中量的關系,加深對離子反應的深層認識,設計探究實驗二。
在上述探究二實驗1過程中,通過Ba2++SO42-[=]BaSO4與H++OH-[=]H2O各自獨立還是存在關聯?如果存在關聯,怎樣關聯?H++OH-+Ba2++SO42-[=]BaSO4+H2O、2H++2OH-+Ba2++SO42-[=]BaSO4+2H2O誰更符合事實,通過實驗就能找到答案。
分析圖像可知,當pH=7和電導率近似為零幾乎是同時出現的!說明兩個反應存在著聯系,OH-耗完時Ba2+也耗完,依據硫酸和氫氧化鋇的電離方程式,故正確的離子方程式只能是2H++2OH-+Ba2++SO42-[=]BaSO4+2H2O[3]。借助數字化手段顯示的離子反應情況,讓我們深刻認識到宏觀反應現象中蘊含的微觀反應本質和數量關系,有助于我們認識離子反應中存在的客觀事實。
上述探究二實驗2過程中,通過酚酞這一將宏觀現象與微觀離子結構相聯系的指示劑,使學生通過宏觀現象之間的聯系,真的“看見”了溶液中H+與CO32-反應的階段性和過程性,通過對實驗微觀反應過程的想象和理性思考,學生對實驗過程理解更加深入。通過不同典型離子反應實驗呈現,借助離子方程式這一符號表征載體形成“宏微符”三重表征就會非常自然,不會覺得突兀。
3. 通過圖形表征,形成離子反應問題解決模型
當我們的頭腦里有足夠的離子反應表征儲備,并不意味著我們的三重表征能力有了很大的提高,問題解決能力有了進步。要能熟練解決問題,需在頭腦里面形成合理的三重表征心智模型。利用這些心智模型適時把我們頭腦里面所具不同的表征形式(文字的、圖畫的、圖表的、實物的、符號的)按照我們的需要進行描述。有助于學生從三重表征的視角思考問題。在幫助同學們形成離子方程式書寫模型過程中,以 NaOH+HCl[=]NaCl+H2O 離子反應方程式的書寫為例,其圖形表征過程如下所示:[5]
通過圖形表征,學生建立起具體的思維過程:
(1)分析 NaOH 和HCl在水中的存在形式:
NaOH[=]Na++OH- HCl[=]H++Cl-
(2) 分析離子間作用
(3)寫出離子方程式 H++OH-[=]H2O。
在x子反應學習過程中,我們以離子方程式書寫這一核心知識點建立圖示,借助圖示將離子方程式書寫、電離方程式書寫這些典型的符號表征聯系到一起,幫助學生形成離子反應概念系統,形成三重表征心智模型。將復雜的問題形象直觀化,建立有序思維,提高學生三重表征能力,形成離子反應問題解決能力。
通過幫助同學們形成正確的問題解決原型,對原型問題的情景變化修正,學生內部三重表征心智模型不斷由不完善變得完備,由不合理走向科學。在學生心智模型不斷完善的過程中,三重表征能力和問題解決題能力不斷優化。
三、離子反應教學情況總結及分析
半年教學實驗后,筆者班級“離子反應”知識點得分率由開始的比對照班低7%,到后期比對照班高24%,班級均分由實驗前的低4分,到實驗后的高8分,總體取得了較好的效果。
通過研究看出,學生對離子反應三重表征的質量決定了心智模型的優劣,對解題能力產生直接影響。解題能力存在差異的原因主要在于微觀表征,對離子反應的微觀表征不足,導致學生不能將一種表征轉化為另一種表征,在兩種表征之間的關系建立聯系,從而導致學生在解題能力方面存在不足。本研究通過在“離子反應”問題解決過程中引入三重表征訓練,提高了學生宏觀-微觀-符號三重表征意識和能力,優化了三重表征心智模型,對提高問題解決能力具有積極影響。
培養將宏觀現象與微觀結構有意識建立聯系的能力。利用宏觀表征作為基礎支撐,促進微觀表征的有意義學習,促進學生對化學概念的有意義理解;合理使用微觀模擬,增強微觀世界的可視化,通過想象這一工具,豐富關于離子等微粒世界認識,增強對微觀表征的理解。進行三重表征訓練和注重學生三重表征思維方式的培養,把三重表征心智模型培養和提高學生問題解決能力進行自然銜接。
參考文獻
[1] 畢華林,黃婕,亓英麗.化學學習中“宏觀-微觀-符號”三重表征的研究[J].化學教育,2005,5
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[3] 保志明.運用實驗體現概念的建構過程[J]. 中學化學教學參考,2012,3
關鍵詞: 高考化學試題 離子反應 離子共存 解題技巧
有關離子反應的題目是高考化學試題中的熱點題型,在高考中保持了良好的連續性和穩定性,多以判斷離子能否在溶液中大量共存等題型出現。為幫助同學們解決這類題目,我在此談談高考中離子反應的解題技巧。
一、離子反應
1.離子反應的概念
在反應中有離子參加或有離子生成的反應稱為離子反應。在中學階段僅限于在溶液中進行的反應,可以說離子反應是指在水溶液中有電解質參加的一類反應。因為電解質在水溶液里發生的反應,其實質是該電解質電離出的離子在水溶液中的反應。
2.離子反應的類型
(1)復分解反應
在溶液中酸、堿、鹽之間互相交換離子的反應,為非氧化還原反應。
復分解反應發生的條件:
①生成難溶的物質。如生成BaSO、AgCl、CaCO等。
②生成難電離的物質。如生成CHCOOH、HO、NH?HO、HClO等。
③生成揮發性物質。如生成CO、SO、HS等。
只要具備上述三個條件之一即可發生反應。這是由于溶液中離子間相互作用生成難溶物質、難電離物質、易揮發物質時,都可使溶液中某幾種、自由移動離子濃度減小。若不能使某幾種自由移動離子濃度減小,則該離子反應不能發生。如KNO溶液與NaCl溶液混合后,因無難溶物質、難電離物質、易揮發物質生成,Na、Cl、K、NO濃度都不減少,四種離子共存于溶液中,故不能發生離子反應。
(2)有離子參加的氧化還原反應
①置換反應的離子反應。金屬單質與金屬陽離子之間的置換反應,如Fe與CuSO溶液的反應,實際上是Fe與Cu之間的置換反應。非金屬單質與非金屬陰離子之間的置換反應,如Cl與NaBr溶液的反應,實際上是Cl與Br之間的置換反應。
②其它一些有離子參加的氧化還原反應。如MnO與濃HCl反應制取Cl;Cu與FeCl溶液反應生成FeCl、CuCl;Cl與NaOH溶液反應生成NaCl、NaClO和水,等等。
這些離子反應發生的條件是:比較強的氧化劑和較強的還原劑反應,生成氧化性較弱的氧化產物和還原性較弱的還原產物。因此掌握一些常見離子的氧化性或還原性的相對強弱,是判斷這一類離子反應能否發生的重要依據。
(3)離子間能相互促進水解,則這些離子間能發生反應。
常見的能發生“雙水解反應”的離子對有:Al與HCO、CO、HS、S;Fe與HCO、CO;NH與SiO,等等。例如Al和CO發生雙水解,離子反應為2Al+3CO+3HO=2Al(OH)+3CO。
二、關于溶液中離子共存問題解題技巧
在溶液中離子共存問題的實質是哪些離子之間不能發生反應。能夠發生反應的離子就不能共存,不能發生反應的離子才可以共存。
1.離子間能結合生成難溶性物質,則這些離子不能大量共存。例如SO與Ba、Pb、Ag;OH與Cu、Fe、Mg、Al、Zn;Ag+與Cl、Br、I、S;Mg、Ca、Ba、與CO、SO、PO;S與Cu、Pb等不能大量共存。
2.離子間能結合生成難電離物質,則這些離子不能大量共存。例如H與、OH、ClO、CHCOO、HPO、HPO;OH與HCO、HS、HSO、HPO、HPO、H等不能大量共存。
3.離子間能結合生成揮發性物質時,則這些離子不能大量共存。例如H與CO、SO、HCO、HSO、S、HS;OH與NH等不能大量共存。
4.離子間能發生氧化還原反應,則這些離子不能大量共存。一般說來,有氧化性的離子(例如MnO、ClO、Fe、NO等)與有還原性的離子(例如S、I、Br、SO、Fe等)不能大量共存。
5.離子間能相互促進水解,則這些離子不能大量共存。例如Al和CO因互促水解不共存。
6.注意以下幾種情況
(1)在有H存在的情況下,MnO、ClO、NO、CrO的氧化性會增強。如Fe、Na、NO可以共存;但Fe、H、NO不能共存,Fe被氧化成Fe。
(2)Fe與Fe可以共存,因為它們之間不存在中間價態。
(3)還應注意題目是否給出溶液的酸堿性,是否給定溶液是無色的。在酸性溶液中除題給離子外,還應有大量的H;在堿性溶液中除題給離子外,還應有大量的OH。若給定溶液為無色時,則應排除Cu(藍色)、Fe(淺綠色)、Fe(黃棕色)、MnO(紫色)。
三、典型實例
1.(2010安徽卷)在pH=1的溶液中能大量共存的一組離子或分子是(?搖?搖)。
A.Na、Mg、ClO、NOB.Al、NH、Br、Cl
C.K、CrO、CHCHO、SOD.Na、K、SiO、Cl
答案:B。
解析:pH=1時溶液呈酸性,A中ClO與H生成次氯酸;C中酸性環境下CrO表現強氧化性,氧化CHCHO;D中SiO與H生成硅酸沉淀。
2.(2010廣東理綜卷)能在溶液中大量共存的一組離子是(?搖?搖)。
A.NH、Ag、PO、ClB.Fe、H、I、HCO
C.K+、Na+、NO、MnOD.Al、Mg、SO、CO
答案:C。
解析:A中Ag和PO、Cl因生成沉淀不共存;B中H和HCO離子生成氣體不共存,Fe和I因發生氧化還原反應不共存;D中Al和CO因互促水解不共存。
3.(2010上海卷)下列離子組一定能大量共存的是(?搖 ?搖)。
A.甲基橙呈黃色的溶液中:I、Cl、NO、Na
B.石蕊呈藍色的溶液中:Na、AlO、NO、HCO
C.含大量Al的溶液中:K、Na、NO、ClO
D.含大量OH的溶液中:CO、Cl、F、K
答案:D。
解析:使甲基橙呈黃色的溶液pH大于4.4,當其處于4.4―7之間時,NO表現強氧化性,將I氧化為I,不選A;石蕊呈藍色的溶液pH大于8,溶液呈堿性,OH能和HCO反應,不選B;含大量Al的溶液呈酸性,其中的H能和ClO結合成HClO,不選C。
離子反應中離子共存問題知識歸納:在給定條件下,考查離子組能否共存時,要注意其與元素化合物知識、電離平衡知識的聯系。還要注意題干中條件的應用,比如“pH=1的溶液”,“甲基橙呈黃色”、“石蕊呈藍色”、“含大量的Al”的溶液,等等,倘若只分析選項中給出的離子之間能否共存,就會造成錯誤解答。
參考文獻:
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[3]吳科元.從2009年高考看離子反應的考查[J/OL].高中數理化,2009,(8).
圖像是高考試題的形象化語言,能有效的考查學生從圖像中接受、吸收、整合化學信息能力?;瘜W圖像題以化學知識為載體,將化學問題抽象成數學問題,利用數學工具通過計算和推理,解決化學問題的題型,它體現了數學方法在解決化學問題中的應用。縱觀近幾年的高考化學試題,圖像題型考查范圍廣,中學化學中的所有內容,如元素化合物、化學基本概念和理論、化學實驗、化學計算等均可以此方法進行考查。本文著重對有關離子反應中的“量變”圖像進行探討。
試題分析:
【例題1】(2012安徽卷)已知室溫下Al(OH)3的Ksp或溶解度遠大于Fe(OH)3。向濃度均為0.1/L的Fe(NO)3和Al(NO)3混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。下列示意圖表示生成Al(OH)3的物質的量與加入NaOH溶液的體積的關系。合理的是 ( )
【解析】試題以沉淀平衡及溶液中離子反應的先后順序,氫氧化鋁的兩性的等知識點為背景,考查學生對主干知識的掌握和從圖像中提取信息的能力;由題干中告知的信息KspAl(OH)3大于KspFe(OH)3可推知混合溶液中滴加NaOH時,首先產生Fe(OH)3的沉淀,當Fe(OH)3沉淀完全后才產生Al(OH)3沉淀;根據Al(OH)3的兩性及加入NaOH的量可推知沉淀Al(OH)3最后完全消失。結合圖像中的坐標含義可確定答案選擇C。
二、離子圖像試題的解析基本思路:
1.識圖像,看變化:圖像題的解答首先要關注圖像中“起點”、“折點(拐點)”、“終點”的含義;通常情況下“起點”在0點,若不在0點,一定搞清是什么原因造成的。對于有沉淀、氣體生成的反應,“起點”不在0點,一般是發生酸堿中和反應,沒有沉淀生成。對于可逆反應的反應速率,“起點”不在0點,反應不是從正反應開始的?!罢埸c”表示第一個反應已經完成,第二個反應開始發生?!罢埸c”多的表示化學反應眾多,每個“折點”代表不同的含義。“終點”表示整個反應歷程已經結束。其次看清圖像面的意義,關注其橫縱坐標表達的含義,通常來說橫坐標代表反應物用量,縱坐標代表生成物產量。最后關注曲線的變化趨勢,如斜率變化,標志反應速率發生變化;曲線升高,標志沉淀、氣體的量增多,曲線降低,標志沉淀、氣體的量減少。
2.找原理,細分析:根據題目所給已知信息和圖像中隱含的信息,提取“起點”、“折點”、“終點”的縱、橫坐標數據,結合相關的化學反應原理,寫出可能發生反應的化學方程式或離子方程式,根據反應中生成的氣體、沉淀的量,結合已知數據,探究化學反應的本質。尤其在分析圖像或作圖時不僅要注意加入的酸或堿的強弱,還要注意所加入的量和滴加的順序,因為滴加的順序不同可能產生的現象不同。若產生的沉淀有多種,則應仔細分析相關量間的關系,要特別關注沉淀是否同步生成,沉淀物是否溶于所加入的過量試劑中,同時要注意橫縱坐標的意義。
3.巧整合,規范答:在識圖、究原的基礎上,根據圖像中給定的量變關系,依據物質的性質、變化規律;進一步將圖像信息與反應原理結合起來,提取相關數據,找準切入點,進行推理、判斷,從而解決問題。
三、中學教材中涉及的量變的離子反應:
(一)反應物的用量不同反應不同;
1.鐵(少量、過量)與稀硝酸的反應:
Fe+NO3-+4H+=Fe3++NO+2H2O
2Fe3++Fe=3Fe2+
2.澄清石灰水中通入二氧化碳(少量、過量):
Ca2++2OH-+CO2=CaCO3+H2O
CaCO3+H2O+CO2=Ca2++2HCO3-
3.溴化亞鐵溶液與氯氣(少量、過量)的反應;
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
4.碘化亞鐵溶液中通入氯氣(少量、過量)的反應:
2I-+Cl2=I2+2Cl- 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
5.硝酸銀溶液中逐滴滴入氨水(少量、過量):
Ag++NH3·H2O=AgOH+NH4+
AgOH+2NH3·H2O=Ag[(NH3)2]++OH-+H20
(二)試劑滴加的順序不同引起量的不同,反應現象不同:
1.鋁鹽溶液中逐滴滴入氫氧化鈉(少量、過量)溶液,先產生白色絮狀沉淀,后沉淀消失。
Al3++3OH-===Al(OH)3
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
2.氫氧化鈉溶液中逐滴滴入鋁鹽(少量、過量)溶液,則開始并無沉淀生成,直到鋁鹽過量時才會出現沉淀且沉淀不消失。Al3++4OH-===AlO2-+2H2O 3AlO2-+Al3++6H2O===4Al(OH)3
3.偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量:先產生白色絮狀沉淀,后沉淀消失。
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3
Al(OH)3+H+===Al3++3H2O
4.稀鹽酸溶液中逐滴加入偏鋁酸鹽至過量,則開始并無沉淀生成,直到鋁鹽過量時才會出現沉淀且沉淀不消失:
AlO2-+4H+===Al3++2H2O
3AlO2-+Al3++6H2O===4Al(OH)3
5.碳酸鈉溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量,先無氣體生成,后有氣泡產生:
CO32-+H+=HCO3-
HCO3-+H+=H2O+CO2
(三)化學反應中物質的量濃度變化,化學反應發生變化:
1.活潑金屬(如:鋅)與濃硫酸的反應,先產生SO2,后濃度變稀,生成氫氣;
Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2+H2O
Zn+2H2SO4=ZnSO4+H2
2.銅與濃硝酸的反應,先反應生成NO2,后濃度變稀,生成NO;
Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+NO2+2H2O
關鍵詞:離子反應;教學;對策
文章編號:1008-0546(2013)05-030-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
離子反應是高中化學極其重要的一個概念,筆者曾多次執教離子反應,在教學過程中對許多問題產生過困惑與思考,相信這也是廣大一線教師的疑慮?,F將其記錄下來,希望能給大家帶來些許啟發。
一、關干電解質教學中的相關問題的思考
1.引入電解質本質定義的思考
在電解質教學中,學生經常會提出這樣的問題:水是電解質嗎?CO2不是電解質嗎?細究問題背后的原因,是我們對電解質定義的教學出了問題。原來,教材為了考慮學生的初高中銜接,電解質的定義是從導電性角度給出的,很多教師據此認為電解質的定義是唯一的,教學過程也只根據課本定義進行設計。事實上課本關于電解質概念給出了兩條線索:一種是從導電性角度給出的,課本有明確的定義;另一條線索是從電離角度講解電解質,課本沒有給出明確的定義,但這才是電解質的本質定義。在教學中要不要引入這隱性的本質的定義,是一個值得探討的問題。筆者認為,電解質概念的本質定義應該引入。理由如下:①從學生的認知心理規律來看,由于課本所下定義不能反映電解質的本質,導致學生對電解質概念的認識膚淺、模糊,特別是當學生遇到CO2類物質(完全符合電解質課本定義,但不是電解質卻是非電解質),內心自然產生疑惑甚至對課本定義有不滿情緒,因此也必然充滿對電解質本質定義的渴求;②從知識的銜接教學來看,電解質概念是進一步學習強弱電解質、離子反應的基礎,引入電解質本質定義的學習,有利于與強弱電解質概念的自然銜接,有利于學生對離子反應的透徹理解和全面掌握;③從概念的發展來看,電解質概念有兩個定義充分體現了概念發展的階段性與規律性,以及概念組成的完整性。顯然只有引入電解質本質定義,才能幫助學生實現認識的飛躍,全面深入地理解、掌握電解質概念。
那么,如何從電解質的本質定義設計教學呢?下面是我的兩個設計(見下頁表)。
2.關于電解質相關概念教學深廣度的思考
在必修階段教學中,許多教師對電解質相關概念教學的深廣度把握不準,究其原因,是廣大教師對電解質相關概念認識不清,對電解質相關概念在高中課本中的螺旋呈現把握不準,現分析之:
根據高中化學課程標準,電解質相關概念主要分布在必修的化學l、化學2以及選修的化學反應原理模塊。根據教材中電解質相關概念的分布,我們發現,在化學1對電解質相關概念并沒有完整的章節,而是穿插在各個專題中,要求也不是很高。電離、電解質概念初中不要求,出現在高中化學1,但是在化學1電離只要求強電解質電離方程式書寫,要求明白電解質和非電解質的概念,但是淡化了二者的概念辨析。在化學1要求重點落實酸堿鹽是電解質以及強酸強堿及其鹽的電離。對于強電解質、弱電解質的概念在化學1中完全沒有出現,電解質相關概念的深化和應用則出現在化學反應原理模塊。
3.必修階段弱電解質定義要不要引入的困惑
必修階段,弱電解質定義要不要引入?這個問題一直困惑著許多一線教師,這里拿出來與大家一起探討,一方面必修教材完全沒有出現強電解質、弱電解質的概念,弱電解質概念在化學反應原理模塊才要求;另一方面由于沒有引入弱電解質的概念,給后面的教學帶來了很大困難。例如:化學l主要安排了電解質和電離的概念,其主要任務是讓學生建立起離子反應的概念,清楚物質在水溶液中的三種存在形式:“分子,離子,離子與分子共存”。因教材沒有引入弱電解質的定義(部分電離的觀念),教師在解釋氨水、醋酸為什么是弱堿、弱酸,氨水、醋酸溶液中為什么是離子與分子共存時頗費周折,許多教師只能將弱酸、弱堿的概念及其水溶液的粒子存在形式強行塞給學生。再如:離子之間反應的條件是:生成沉淀、生成氣體、生成弱電解質。由于沒有學弱電解質的概念,有的教師將它改成生成像水一樣的物質。但如何解釋像水一樣的物質呢?又如:在離子反應方程式書寫中是依據該物質在水溶液中的主要存在形式來決定寫成離子形式,還是寫成化學式,但學生沒有很好地理解清楚物質在水溶液中的三種存在形式,造成錯誤百出。因此,筆者以為,在教學中不要過于拘泥教材內容,要創造性地使用教材,從完全電離和不完全電離的角度適度地引入強弱電解質概念不失為明智之舉。
二、關于離子反應教學的困惑與思考
1.離子反應微粒觀構建的思考
離子反應不僅僅是要求學生掌握離子反應的概念,更重要的是教會學生從微粒的角度認識酸、堿、鹽在水溶液中的存在形式及行為。認識物質在水溶液中的反應實質是離子之間的反應。使學生初步建立起研究水溶液的思維方法,這無疑是離子反應教學的重點和難點。近幾年,筆者多次觀摩了離子反應的公開課,發現許多教師針對這個問題,要么一筆帶過、避而不談,要么避重就輕、蜻蜓點水。那么,如何在離子反應教學中構建微粒觀?下面是我整理出來的幾種設計,供老師們探討。
2.復分解反應的發生條件遷移到離子反應條件教學的困惑與思考
在高二的水平測試中,經常有同學認為離子之間反應的條件是初中所學的復分解反應發生的條件,即生成沉淀氣體和水,為什么高二的學生還會出現這樣看似簡單的錯誤?為什么初中所學的舊概念的消極影響如此之深呢?這個問題困惑我很長時間。細究其原因,主要是老師錯誤地認為離子反應的條件學生容易掌握,沒有重視舊概念同化為新概念所要運用的教學策略。舊概念如何無障礙遷移到新概念上來呢?
三、關于離子反應方程式書寫相關問題的思考
1.離子反應方程式書寫第二步“拆”的思考
廣大化學教師都明白,離子反應方程式書寫教學中最難的是第二步“拆”。老師教得非常辛苦,而學生還是拆得千瘡百孔。為什么會這樣呢?多次施教離子反應方程式書寫和多次反思之后,我發現原因在于老師過分地強調學生死記硬背,而沒有給學生一個明確的理解和記憶思路,死記硬背的結果造成學生就是記不住。書寫離子方程式實際上是依據該物質在水溶液中的主要存在形式來決定寫成離子形式,還是寫成化學式。因此,我們的教學要圍繞幫助學生理解和記憶物質在水溶液中的主要存在形式來展開。下面是我的設計:
2.離子反應方程式書寫“三步法”與“四步法”的思考
傳統的離子反應方程式書寫已成了一種經典的模式,大家習慣稱之為“四步法”。山東版教材中出現了一種寫法只要三步,稱之為“三步法”。那么,哪一種書寫方法更適合學生,學習效果更好呢?這是一線教師關心和思考的問題。
筆者曾選擇兩個基礎較好的平行班進行測查,測查結果表明:“三步法”耗時顯著少于“四步法”,應當說這在教學預測之內,“三步法” 是從電離和溶解性出發,考慮離子之間可能的反應,步驟少,思維長度短,因而耗時少。而“三步法” 成功率更高于“四步法”,這是我預設之外的發現,這可能是“三步法”所需要的準備知識主要是電離方程式等知識,程序簡單,符合學生的最近發展區?!八牟椒ā币虺绦驈碗s,在 “寫、拆、刪” 三步中都出現了較多的錯誤點。
筆者也曾選擇兩個基礎較差的平行班進行測查,結果除“三步法”耗時顯暑少于“四步法”,與前次測試一致。而“三步法”成功率卻低于“四步法”。這可能是因為“四步法”是基于化學技能的教學,是一種記憶性的教學,靈活性小,學生易于掌握。而“三步法”是基于微粒觀的教學,一種理解性的教學,靈活性大,需要學生建立起從微觀的視角來看某個離子反應的實質,整體把握離子反應的真實面貌,才能順利地寫出表示其反應實質的離子方程式。對于基礎較差的學生短時間內建立微粒觀,整體把握離子反應的實質可能有些難度。
因此,對于基礎較好的學生選擇“三步法”,不僅省時,正答率高,更能培養學生以粒子觀的視角思考問題,符合基礎較好的學生喜歡使用靈活方法的特點?!八牟椒ā钡臅鴮懸巹t簡單,思維強度不大,學生容易入手,對于基礎較差的學生選擇“四步法”有利初學時培養信心。
參考文獻