浅谈运用化学学科思想方法解决问题

文章编号：1005－6629(2007)04－0069－03中图分类号：G632.479 文献标识码：A

1运用联系思想解决问题

联系思想主要体现为结构决定性质，性质反映结构；性质决定用途，性质影响制法，用途(制法)反映性质。结构决定性质，一是原子结构决定原子的性质，在初中化学中即元素的性质，特别是化学性质主要决定于元素原子的最外层电子数；二是物质结构决定物质的性质，如酸中有H＋、碱中有OH-，决定了酸、碱具有各自的通性；性质决定用途，用途反映性质，一种物质只有具有可燃性才可能用作燃料，同样能做灭火剂的物质肯定不能燃烧；当然，性质不是唯一的决定因素，物质的用途还受到价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素的影响。理解了这一思想，对化学现象不但知其然，而且知其所以然，并可以从本质上去学习、理解和解释化学学科的知识内容。如解决例1问题：

例1. 如图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。选择编号填空：

铝的利用比铜和铁晚得多，原因是________；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因___。

（1）铝的硬度小（2）铝很活泼

（3）地壳中铝的含量高

（4）铝的表面易生成致密的保护膜

［分析］物质的利用很大程度上决定于它制取的难易程度，而制取的难易程度又主要取决于其化学活泼性，一般来说，性质越活泼越难制取。铝在多个领域替代易生锈的钢铁，这肯定体现了其独特的化学性质。答案：（2）、（4）。

2运用微观思想解决问题

宏观物质都是由微观粒子（分子、原子和离子）构成的。宏观物质的性质和发生的变化就是构成它们的粒子的性质及粒子所发生的变化，如CuSO4溶液的颜色是蓝色，是因为Cu2＋在水溶液中是蓝色的；100mL酒精和100mL水混合后的体积小于200mL，是因为构成它们的分子之间有间隔；酸的通性就是H＋的性质，碱的通性就是OH－的性质等等。用微观思想看待和解决问题，就是抓住了问题的实质，在初中化学里主要用来解决物质除杂、共存、推断、探究等问题，并用来解释一些变化及其现象。如解决例2、3问题：

例2.下列离子在pH=13的水溶液中能大量共存的是（ ）

A．SO42-、Cl－、Na＋、H＋

B．K+、SO42－、Cu2＋、N03－

C．Cl－、K＋、SO42－、Na＋

D.Ca2＋、Cl－、CO32－、Na+

［分析］能反应即不能共存，酸、碱、盐之间发生的反应,大多是在溶液中通过离子之间的交换而进行的，而能否实现就看离子交换以后是否结合成沉淀、气体或水。pH=13，即此溶液中含有OH－，A中H＋与OH－能结合成H2O；B中Cu2＋与0H－能结合成Cu（OH）2沉淀；C中离子均不反应，D中Ca2＋与CO32－能结合成CaCO3沉淀。答案：C。

例3. 如何除去NaCl溶液中的CaCl2？

［分析］把原溶液中没有的粒子作为杂质。NaCl溶液中没有Ca2＋，因此杂质就是Ca2＋；除去Ca2＋，一般是把它转化为沉淀，所以可加入可溶性碳酸盐，同时又不能引入新的杂质。答案：加入适量的Na2CO3溶液，过滤所得滤液即为纯净的NaCl溶液。

3运用分类思想解决问题

世界上物质极其丰富，既有其个性，也有与其它物质相同（或相似）的地方；同样，物质的变化也是多种多样的。首先要学会或理解从不同角度对物质及其变化进行分类，然后在解决某些问题时把某种物质或变化归到某一类中，用“类”的思想去解决问题，容易把握问题的实质，找到解决问题的方法及思路，从而有效而迅速地解决问题。根据化学学科研究的主要内容，对物质的分类一般依据其组成、结构、性质等方面；而对物质变化（主要研究化学变化）可以从反应类型、反应条件、反应物与生成物的状态等方面去加以分类。在初中化学中，分类思想主要用来解决以下问题：物质的制取、检验、鉴别、转化、推断及气体干燥剂的选择。如解决例4问题：

例4. 下列物质间的转化，能一步实现的是()

A．CO2CaCO3B．CH2CO3

C．ZnSO4CuSO4D．Cu（OH）2CuO

［分析］A中CO2属于酸性氧化物，所以可与相应的碱―Ca（OH）2反应生成CaCO3。B中C属于非金属单质，不能一步生成含氧酸。C中要求盐生成盐，根据盐的性质可知：盐与金属、盐、酸或碱反应可生成盐，而ZnSO4要生成CuSO4，与酸反应肯定不可能；其余对应的物质为Cu、可溶性铜盐、 Cu（OH）2，因为Cu没有Zn活泼，所以Cu也不可能；如果铜盐可溶，生成的锌盐也可溶，不符合复分解反应的条件； Cu（OH）2不溶， 与ZnSO4不反应。D中Cu（OH）2属于不溶性碱，受热易分解成相应的金属氧化物和水。答案：A、D。

4 运用对比思想解决问题

对比思想即从不同的角度比较事物的异同，然后找出各自的特征和彼此之间的联系，为进一步的判断、推理、归纳和迁移打下基础。对不同的事物进行对比，是我们深刻认识事物特征和发现规律性联系的必由之路。在学习基本概念、理论、元素化合物的性质及分析与设计实验时，都需要运用对比思想。正确有效地运用对比思想，关键在于找出事物的异同，这种异同可以从组成、结构、性质、变化寻找，还可以从实验的原理、药品、装置、步骤、现象、结论等方面寻找。如解决例5问题：

例5．【发现问题】研究性学习小组中的小张同学在学习中发现：通常检验CO2用饱和石灰水，吸收CO2 用浓NaOH溶液。

【实验探究】在体积相同盛满CO2的两集气瓶中，分别加入等体积的饱和石灰水和浓NaOH 溶液。实验装置和现象如图所示。请你一起参与。

【现象结论】甲装置中产生的实验现象_____，解释通常用石灰水而不用NaOH 溶液检验CO2的原因 ________；乙装置中的实验现象是_____，吸收CO2较多的装置是_______。

【计算验证】另一位同学小李通过计算发现，等质量的Ca(OH)2和NaOH吸收CO2的质量， Ca(OH)2大于NaOH。因此，他认为通常吸收CO2应该用饱和石灰水。

【思考评价】请你对小李同学的结论进行评价：_____________________。

［分析］饱和石灰水和浓NaOH 溶液都能与CO2反应生成盐和水，但是一个生成的是难溶性的盐（CaCO3）， 另一个生成的是易溶性的盐（Na2CO3）； 另外还应该从定量的角度比较它们与CO2的反应； 最后还要注意 Ca(OH)2 与石灰水、 NaOH与NaOH溶液的不同以及 Ca(OH)2 与NaOH溶解度的差异。答案：略。

5 运用守恒思想解决问题

化学反应是化学研究的基本内容之一。化学反应成千上万，但其过程都是反应物的原子重新组合而生成生成物的过程。在化学反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有变化；这些微观上的特点决定了宏观上元素的种类、各种元素的质量以及物质的总质量在化学反应前后均没有改变，即所有的化学反应遵守质量守恒定律。因此，在考察和研究有关化学反应的问题时，质量守恒思想就显得既重要又十分必要。如解决例6问题：

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

例6．将某含碳化合物7.8g在空气中充分燃烧，将生成的二氧化碳通入到足量的石灰水中，增重26.4g。则该含碳化合物中碳元素质量分数是____。

［分析］根据质量守恒定律，26.4g就是二氧化碳的质量，二氧化碳中碳元素的质量就是含碳化合物中碳元素的质量。答案：略。

6 运用定量思想解决问题

初中化学问题以定性为主，但在组成物质的元素判断、混合物中某成分含量测定、混合物中杂质判断、化学反应后剩余物质的判断等问题是定性与定量相结合。正确解决这些问题，必须运用定量思想，即把有关化学式计算、化学方程式计算与化学概念、原理、实验结合起来，充分利用数学思想和方法去分析和解决问题。物质组成元素判断主要是利用燃烧法测定有机物的组成，根据计算燃烧产物CO2和H2O中的C、H或O的质量来加以确定；混合物中杂质判断更多地是利用数学中的极限方法、平均值方法；混合物中某成分含量测定和化学反应后剩余物质的判断往往融合了实验和计算。如解决例7问题：

例7. 利用稀硫酸和下面给出的实验装置，设计一个实验，粗略测定由铜和锌两种金属组成的合金――黄铜中锌的质量分数（黄铜己加工成粉末）。

实验装置：

另有托盘天平可用，根据你设计的实验方案回答下列问题：

(1)你选用的实验装置有(填装置编号)

______________。若需要组装，则连接的顺序是（用装置接口处的编号表示）_______________（若不需要组装，则不填）。

(2)称取a克黄铜粉进行实验，实验中你测定的其它数据是()

A.生成H2的体积b升

B.反应前仪器和药品的质量c克

C.反应后剩余固体的质量d克

D.反应后仪器和药品的质量e克

(3)计算合金中锌的质量分数(在实验条件下,2.0克H2的体积为22.4升)。

［分析］测定混合物中各成分的质量分数（含量），一般有两条途径：一是直接求出所要求的物质的质量；另外也可先求出另一种物质的质量，然后用混合物的质量减去它的质量（适用两种物质组成的混合物）；另外要明确所求物质的质量与实验测出的物质质量之间的关系。

［答案］(1) 方案1：锌与稀硫酸反应生成氢气，用排水法收集，然后用量筒测定排出水的体积，即为氢气的体积。故选用A、E、F；连接的顺序是①、⑧、⑨、⑦。

（2）方案1：氢气的体积×氢气的密度=氢气的质量，所以实验中需要测定的数据是A；

方案2：根据质量守恒定律，A装置（包括药品）在反应前后的质量之差即为氢气的质量，所以需要测定的数据是B、D；

方案3：因为铜不与稀硫酸反应，所以过滤后的滤渣为铜，所需装置为A、G，需测定的数据是C。(3)略

7 运用控制实验条件思想解决问题

科学方法有许多，其中实验条件的控制是非常重要的一种。实验条件的控制是实验研究的本质特征，没有控制就没有实验。因为根据实验的基本逻辑，如果研究者在实验中缺乏适当的、准确的控制，他就无法确定实验所得到的结果究竟是由于他所假设的因素所导致，还是由于一些其它未能加以控制的因素所导致。因此控制好实验条件决定着实验研究的结论的准确程度。在实验探究过程中, 一般有多种因素同时影响某一实验结果,当我们要探究其中的一种因素时,就要使其它因素保持不变， 以探究此种因素对实验结果的影响。如解决例8问题:

例8．如图所示实验方法可用来探究可燃物燃烧的条件，某同学用此装置进行实验，得出以下实验事实：

①不通空气时，冷水中的白磷不燃烧；

②通空气时，冷水中的白磷不燃烧；

③不通空气时，热水中的白磷不燃烧；

④通空气时，热水中的白磷燃烧。

该实验中，能证明可燃物通常需要接触空气才能燃烧的实验事实是（填序号，下同）________；

能证明可燃物必须达到一定温度（着火点）才能燃烧的实验事实是________。

［分析］首先分析影响可燃物（白磷）燃烧的变量：与（空气）氧气接触和一定的温度，然后逐一提供变量设计实验方案，如要探究“与（空气）氧气接触”这一变量，必须控制温度这一变量不变，然后分别在“通空气” 与“不通空气”的实验条件下进行探究，即可得到“与（空气）氧气接触”这一燃烧的条件。答案：③④；②④。

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文