巧妙利用函數(shù)圖像 突破化學(xué)方程式計(jì)算難點(diǎn)

許大雨　李德前

[摘 要]

依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算首先要找到化學(xué)方程式計(jì)算的依據(jù)，通過定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)找到了三組數(shù)據(jù)，利用函數(shù)圖像巧妙地處理這三組數(shù)據(jù)，從而得到化學(xué)方程式計(jì)算的依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]

函數(shù)圖像；化學(xué)方程式；計(jì)算難點(diǎn)

現(xiàn)行上海教育出版社《義務(wù)教育教科書·化學(xué)》第4章第3節(jié)第2課時(shí)“依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算”是在學(xué)習(xí)“質(zhì)量守恒定律”和“化學(xué)方程式的表示方法”的基礎(chǔ)上，對(duì)化學(xué)方程式的進(jìn)一步應(yīng)用。2013年11月份，筆者有幸參加江蘇省初中化學(xué)優(yōu)秀課比賽，并且取得了一等獎(jiǎng)。下面把本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)展現(xiàn)給大家。

【設(shè)計(jì)思路】

本節(jié)課的重點(diǎn)是依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算，而計(jì)算的依據(jù)是尋找化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系，這也是這節(jié)課學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

筆者通過碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)的定量實(shí)驗(yàn)，得出參加反應(yīng)的碳酸鈣和生成二氧化碳的三組數(shù)據(jù)。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)中存在一定的誤差，如何在誤差容許的范圍內(nèi)，對(duì)這三組數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，得出正確的結(jié)論呢？筆者借助數(shù)學(xué)一次函數(shù)圖像很好的處理了這三組數(shù)據(jù)，得出了預(yù)想的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。筆者又引導(dǎo)學(xué)生從理論上計(jì)算，得出了和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同的結(jié)論，從而突破了這節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)。

關(guān)于依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算正確的解答格式，筆者設(shè)計(jì)的是讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材上的例題，然后展示、評(píng)價(jià)、鞏固、提高，從而完成這節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)。

本節(jié)課學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間比較充分，體現(xiàn)了新課改的理念，學(xué)生的主體地位，老師的主導(dǎo)作用得到了很好的體現(xiàn)。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.通過實(shí)驗(yàn)探究與合作學(xué)習(xí)，加深對(duì)化學(xué)方程式意義的理解，能依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行簡單的計(jì)算。

2.通過自主學(xué)習(xí)、交流與評(píng)價(jià)等活動(dòng)，明確依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的解題思路，規(guī)范依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的解答格式。

3.認(rèn)識(shí)定量研究對(duì)化學(xué)科學(xué)發(fā)展的意義。

【教學(xué)重點(diǎn)】

1.尋找化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。

2.規(guī)范依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的解答格式。

3.培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

【教學(xué)難點(diǎn)】

尋找化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。

【教學(xué)過程】

〔新課導(dǎo)入〕趣味實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)四位同學(xué)到前面為大家表演——怎樣使氣球迅速的膨脹？（四只相同的錐形瓶內(nèi)盛放不等量的稀鹽酸，四只氣球分別緊密的套在錐形瓶口，氣球內(nèi)事先放好了一定量的碳酸鈣粉末，如圖所示。）

設(shè)計(jì)意圖：通過四名學(xué)生的演示實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)出大小不同的四個(gè)氣球，從而引發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中藥品用量的思考。

〔教師設(shè)問〕要想制得一定質(zhì)量的二氧化碳，怎樣計(jì)算藥品的用量呢？

〔教師板書〕依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算。

〔過渡〕依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，首先要尋找化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。

〔教師板書〕尋找化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。

〔過渡〕下面讓我們通過定量實(shí)驗(yàn)找出化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。

〔教師板書〕定量實(shí)驗(yàn)

〔教師活動(dòng)〕老師演示實(shí)驗(yàn)，并且通過實(shí)物投影讓全體學(xué)生都可以看到操作過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（A、B、C三只錐形瓶內(nèi)分別盛放2.50g、3.40g、4.30g碳酸鈣粉末，a、b、c三只小燒杯中分別放入過量的稀鹽酸，分別稱量a和A，b和B，c和C藥品和儀器反應(yīng)前后的總質(zhì)量，學(xué)生計(jì)算出三次生成二氧化碳的質(zhì)量，并記錄在表格中。）

〔學(xué)生活動(dòng)〕觀察老師的演示實(shí)驗(yàn)，記錄有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在導(dǎo)學(xué)單上（如下圖所示）。

〔教師活動(dòng)〕引導(dǎo)學(xué)生在下面的坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

〔學(xué)生活動(dòng)〕在坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，思考有何發(fā)現(xiàn)？

〔教師活動(dòng)〕對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行評(píng)價(jià)，歸納出學(xué)生的發(fā)現(xiàn)——在這個(gè)化學(xué)反應(yīng)中參加反應(yīng)碳酸鈣的的質(zhì)量和生成二氧化碳的質(zhì)量成正比例關(guān)系，比值為100：44。

設(shè)計(jì)思路：通過定量的三組演示實(shí)驗(yàn)，得出三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)中存在一定的誤差，生成的二氧化碳和對(duì)應(yīng)反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量并不一定是正比例關(guān)系。筆者借助數(shù)學(xué)一次函數(shù)圖像很好的處理了這三組數(shù)據(jù)，得出了預(yù)想的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

〔設(shè)問〕你能從這個(gè)化學(xué)方程式中找出二氧化碳和碳酸鈣的質(zhì)量關(guān)系嗎？

CaCO3+2HCl[ ]CaCl2+H2O+CO2↑

（ ）（ ） （ ）（ ）（ ）

〔教師板書〕理論計(jì)算

〔學(xué)生活動(dòng)〕利用相對(duì)原子質(zhì)量，在導(dǎo)學(xué)單上計(jì)算碳酸鈣和二氧化碳的質(zhì)量關(guān)系。

〔學(xué)生交流〕碳酸鈣和二氧化碳的比值仍然是100：44。

〔講述、設(shè)問〕可見我們實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)論和理論計(jì)算的結(jié)果是一致的。這種定量研究化學(xué)的方法對(duì)我們學(xué)習(xí)化學(xué)非常重要。其實(shí)在所有的化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間存在一定的質(zhì)量關(guān)系，你能從這個(gè)化學(xué)反應(yīng)中找出HCl、CaCl2、H2O的質(zhì)量關(guān)系嗎？

〔學(xué)生活動(dòng)〕計(jì)算氯化氫、氯化鈣和水的質(zhì)量關(guān)系，安排學(xué)生上黑板板演。

〔評(píng)價(jià)學(xué)生計(jì)算結(jié)果〕答案一：36.5：111：18，答案二：73：111：18。

〔設(shè)問〕到底哪位同學(xué)的計(jì)算結(jié)果是正確的呢？帶著這個(gè)疑問，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)中尋找反應(yīng)物、生成物的質(zhì)量關(guān)系，指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)第106頁的“聯(lián)系與啟示”，認(rèn)識(shí)定量研究對(duì)化學(xué)學(xué)科發(fā)展的意義。

〔學(xué)生活動(dòng)〕自主學(xué)習(xí)第106頁的“聯(lián)系與啟示”化學(xué)方程式的意義。

〔投影〕循環(huán)播放氫氣和氧氣反應(yīng)生成水的微觀動(dòng)畫圖，幫助學(xué)生理解。

〔小結(jié)〕參加反應(yīng)的各物質(zhì)與生成物的各物質(zhì)質(zhì)量比就等于其相對(duì)分子質(zhì)量乘以化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，這就是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。也是進(jìn)行化學(xué)方程式計(jì)算的依據(jù)。

設(shè)計(jì)思路：前面通過定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)得出了化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)之間存在一定的質(zhì)量關(guān)系，理論上化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間到底有沒有一定的質(zhì)量關(guān)系呢？通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)“聯(lián)想與啟示”和氫氣與氧氣反應(yīng)生成水的微觀動(dòng)畫，學(xué)生很快就得出在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物和生成物之間確實(shí)存在一定的質(zhì)量關(guān)系。這樣我們就從定量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論分析兩個(gè)方面都得出了化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系，為化學(xué)方程式的計(jì)算提供了依據(jù)。

〔反問〕剛才兩位同學(xué)的答案，誰的正確？

〔答案呈現(xiàn)〕73：111：18

〔追問、過渡〕你能根據(jù)這個(gè)的結(jié)論補(bǔ)全下面的數(shù)據(jù)嗎？

（投影）

2H2 + O2 [點(diǎn)燃] 2H2O

4 32 36

2g （ ） （ ）

（ ） 64g （ ）

〔學(xué)生活動(dòng)〕計(jì)算、回答問題。

〔教師追問〕你又發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？

〔學(xué)生回答〕在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，只要知道了一種參加反應(yīng)的物質(zhì)或生成物的質(zhì)量，就可以計(jì)算出其余各種物質(zhì)的質(zhì)量。

〔過渡〕那么，怎樣正確的書寫化學(xué)方程式計(jì)算的解答過程呢？請(qǐng)同學(xué)們自主學(xué)習(xí)課本第107頁的例題。

設(shè)計(jì)思路：突破了化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系這一難點(diǎn)，化學(xué)方程式計(jì)算的書寫格式就水到渠成了。讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分體現(xiàn)了新課改的理念，學(xué)生的主體地位，老師的主導(dǎo)作用得到了很好的體現(xiàn)。

〔教師板書〕二、解答格式

〔學(xué)生活動(dòng)〕自主學(xué)習(xí)課本的解答格式（5分鐘左右）。

〔過渡〕你是否學(xué)會(huì)了正確的解答格式？請(qǐng)同學(xué)們利用下面一道習(xí)題進(jìn)行檢測(cè)。

〔投影〕例題：小聰想通過電解水的方法得到8g氧氣，至少需要電解水的質(zhì)量為多少克？（題目課前印發(fā)在導(dǎo)學(xué)單上）

〔學(xué)生板演〕

解設(shè)：至少需要電解水的質(zhì)量為x。

2H2O [通電] 2H2↑ + O2↑

36 32

x 8g

36：32=x：8g，x=9g

答：至少需要電解水的質(zhì)量為9g。

〔學(xué)生活動(dòng)〕對(duì)黑板的答案進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)自己的答案進(jìn)行改正。

〔過渡〕大家能否對(duì)解答過程進(jìn)行總結(jié)：每一步解答過程都用一個(gè)字概括。

〔學(xué)生活動(dòng)〕交流、評(píng)價(jià)概括解答過程：設(shè)、寫、找、列、求、答。

〔教師板書〕解答格式（紅色粉筆）

設(shè)、寫、找、列、求、答。

設(shè)計(jì)思路：讓學(xué)生把每一步解答過程都用一個(gè)字概括出來，對(duì)于學(xué)生的思維能力是一個(gè)很好的培養(yǎng)，同時(shí)也規(guī)范了化學(xué)方程式計(jì)算的解答格式。學(xué)生自己概括出來的這六個(gè)步驟，學(xué)生今后的應(yīng)用也不容易遺忘。也很好的完成了本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

〔鞏固練習(xí)〕例2、如果加入碳酸鈣粉末的質(zhì)量是10克，與錐形瓶中足量的稀鹽酸完全反應(yīng)，試計(jì)算反應(yīng)過程中生成二氧化碳的質(zhì)量是多少克？

〔學(xué)生板演〕學(xué)生板演。

〔學(xué)生評(píng)價(jià)〕對(duì)板演的內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)思路：進(jìn)一步規(guī)范化學(xué)方程式的計(jì)算解答格式，加深學(xué)生對(duì)化學(xué)方程式的計(jì)算的理解和應(yīng)用。

〔過渡〕愛因斯坦曾經(jīng)說過：“提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題更重要”，你能根據(jù)老師提供的材料，提出合理的問題嗎？

〔活學(xué)活用〕曉明同學(xué)用氯酸鉀和二氧化錳的混合物加熱制氧氣，反應(yīng)前稱取了24.5g氯酸鉀和1g二氧化錳。加熱一段時(shí)間后，制得了所需的氧氣，曉明又把冷卻后的剩余固體全部取出，稱量總質(zhì)量是20.7g。

〔過渡〕小組合作，四位同學(xué)一組，每個(gè)小組提出兩個(gè)不同的問題，并互相解答。

〔學(xué)生活動(dòng)〕思考、提問并且交流評(píng)價(jià)問題。

〔教師活動(dòng)〕提問：怎樣計(jì)算生成氧氣的質(zhì)量呢？

〔學(xué)生活動(dòng)〕計(jì)算生成氧氣的質(zhì)量，交流答案：答案一，9.6克，通過比例關(guān)系算的。答案二，4.8克，利用質(zhì)量守恒定律算的。

〔過渡〕到底哪一個(gè)結(jié)論是正確的呢？請(qǐng)同學(xué)們討論、交流。

〔得出答案〕4.8g，利用質(zhì)量守恒定律計(jì)算：24.5g+1g-20.7g=4.8g。

〔教師總結(jié)〕可見，在化學(xué)反應(yīng)中，正確的找出一種參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或生成的物質(zhì)的質(zhì)量非常關(guān)鍵。

設(shè)計(jì)思路：通過這一題的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生知道在化學(xué)方程式的計(jì)算中有時(shí)可以巧妙的利用質(zhì)量守恒定律，而且要注意過量計(jì)算等問題。

〔過渡〕愛因斯坦還說過：學(xué)習(xí)后的總結(jié)有時(shí)比學(xué)習(xí)本身更重要。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)同學(xué)們有什么收獲？

〔學(xué)生活動(dòng)〕話收獲……

〔教師評(píng)價(jià)〕教師對(duì)學(xué)生在課堂上的出色表現(xiàn)給予高度評(píng)價(jià)。

〔布置作業(yè)〕完成課后108頁習(xí)題。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]李德前，李偉.滬教版《奇妙的二氧化碳（第1課時(shí)）》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教與學(xué)，2012（9）.

[2]趙永勝，朱莉.基于實(shí)驗(yàn)探究理論的化學(xué)概念學(xué)習(xí)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013（12）.

（責(zé)任編輯：張華偉）