摘要：通過(guò)具體的教學(xué)實(shí)踐，探討如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的守恒思維和解題能力。認(rèn)為利用守恒思維方法解題可以達(dá)到化繁為簡(jiǎn)、化難為易、加快解題速度、提高解題能力的目標(biāo)，進(jìn)而幫助學(xué)生走出思維困境，提升化學(xué)計(jì)算能力。

關(guān)鍵詞：守恒法；思維方法；化學(xué)計(jì)算

文章編號(hào)：1005–6629（2014）9–0080–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

高考化學(xué)計(jì)算重在對(duì)化學(xué)解題思維方法的考查，常見(jiàn)的化學(xué)解題方法有平均法、差值法、極端法、守恒法、關(guān)系式法等，其中最常見(jiàn)、最重要的當(dāng)推守恒思維法。那么，如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力，特別是培養(yǎng)熟練使用守恒思維法的計(jì)算能力呢？筆者在多年的教學(xué)中通過(guò)思考、實(shí)踐、感悟，形成了“重過(guò)程、巧守恒”的教學(xué)策略，運(yùn)用以來(lái)學(xué)生興趣濃厚、效果理想。本文結(jié)合具體案例和同行們探討如下。

1 案例分析

1.1 考題呈現(xiàn)

部分氧化的Fe-Cu合金樣品（氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO）共5.76g，經(jīng)如下處理：

1.3 分析座談

本題正確選項(xiàng)應(yīng)為B、D。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，筆者認(rèn)為大多數(shù)學(xué)生對(duì)本題涉及的過(guò)程分析不到位，原子守恒、電子得失守恒方法使用不熟練，致使錯(cuò)誤率高。批改并統(tǒng)計(jì)分析后，筆者及時(shí)與不同層次的學(xué)生進(jìn)行了座談。優(yōu)秀生甲說(shuō)：A、B、C項(xiàng)我能正確理解，但判斷D選項(xiàng)感到無(wú)從下手，我想到用守恒思路卻較難建立守恒方程；中等生乙說(shuō)：該題過(guò)程復(fù)雜，經(jīng)過(guò)和同桌的反復(fù)探討，才知A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確，可對(duì)D項(xiàng)卻是一頭霧水、無(wú)從下手，希望老師下節(jié)課給我們?cè)敿?xì)分析；學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生丙說(shuō)：老師，我對(duì)該題很為難，當(dāng)時(shí)做題時(shí)我是參考前面優(yōu)秀生丁的，只選了答案B，其實(shí)我并不知道為什么選B，其他的三個(gè)選項(xiàng)也不清楚對(duì)錯(cuò)，老師請(qǐng)你下節(jié)課慢一點(diǎn)講解，能使我們不斷提高。

對(duì)于統(tǒng)計(jì)結(jié)果及學(xué)生的困惑和期待，筆者倍感責(zé)任重大，通過(guò)與備課組老師交流、商討，就該題進(jìn)行第二次備課，形成了“重過(guò)程、巧守恒”的講評(píng)思路。

1.4 實(shí)踐片段

1.4.1 關(guān)注過(guò)程、活化基礎(chǔ)

在學(xué)情調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，課前要求學(xué)生相互討論認(rèn)真分析，并以簡(jiǎn)明的圖示表達(dá)相應(yīng)的過(guò)程。下圖是生1與同學(xué)相互討論思考后，在黑板上畫(huà)出的過(guò)程分析示意圖。

生3：可推知濾渣中必有Cu，又因加入的稀H2SO4是過(guò)量的，濾渣中一定不含F(xiàn)e，所以濾渣應(yīng)全為Cu，進(jìn)一步可求得其物質(zhì)的量n（Cu）=3.2g/64（g/mol）=0.05 mol。因?yàn)V渣為Cu，可推得濾液A不可能有Fe3+，所以濾液A的陽(yáng)離子為Fe2+和過(guò)量的H+。由此可知選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。

（3）濾液A中加入足量NaOH溶液，有什么現(xiàn)象產(chǎn)生？可能發(fā)生的反應(yīng)有哪些？用離子或化學(xué)方程式表示。

生4：先產(chǎn)生白色沉淀，然后很快轉(zhuǎn)化為灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色。發(fā)生的反應(yīng)有：H++OH-=H2O，F(xiàn)e2++ 2OH-=Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3。

通過(guò)學(xué)生課前思考、課堂圖示、教師設(shè)問(wèn)、學(xué)生討論交流等環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅能認(rèn)清該題的變化過(guò)程，還能進(jìn)一步鞏固、活化基礎(chǔ)知識(shí)。

1.4.2 巧用守恒、優(yōu)化思維

基于題目過(guò)程的認(rèn)識(shí)與理解，對(duì)于選項(xiàng)B、C的解決，方可引導(dǎo)學(xué)生從元素守恒的角度去把握。

生5：因m（Fe2O3）=3.2g，求得n（Fe2O3）=3.2g/160（g/mol）=0.02 mol，根據(jù)Fe元素守恒，可得樣品中Fe元素的物質(zhì)的量為n（Fe）=2×0.02 mol=0.04 mol，所以樣品中Fe元素的質(zhì)量為m（Fe）=0.04 mol×56 g/mol=2.24g，得知B項(xiàng)正確。

生6：因?yàn)V渣Cu的質(zhì)量為3.2g，算得n（Cu）=3.2g/ 64（g/mol）=0.05 mol，根據(jù)Cu元素守恒，得樣品中n（Cu）+n（CuO）=0.05 mol，所以樣品中n（CuO）<0.05 mol，即m（CuO）<0.05 mol×80 g/mol，所以m（CuO）<4.0g，得知C項(xiàng)錯(cuò)誤。

對(duì)于D項(xiàng)學(xué)生最感因難，充分引導(dǎo)學(xué)生緊扣守恒法，可從元素守恒、電子守恒的角度去思考解決，在課堂上先讓學(xué)生運(yùn)用守恒的思路相互討論，再請(qǐng)學(xué)生交流匯報(bào)，根據(jù)學(xué)生匯報(bào)情況優(yōu)化整合，主要有以下三種守恒方法。

方法一：真實(shí)過(guò)程電子得失守恒法

從樣品中加入足量的稀H2SO4這一過(guò)程知，F(xiàn)e→Fe2+失去電子的物質(zhì)的量與Fe2O3→Fe2+、CuO→Cu、H+→H2共得到電子的物質(zhì)的量相等，寫(xiě)為數(shù)學(xué)表達(dá)式為：n（Fe）×2=n（Fe2O3）×2+n（CuO）×2+n（H2）×2——①，再由Fe、Cu、O元素守恒列出下列方程：

n（Fe）+2n（Fe2O3）=0.04 mol——②（Fe元素守恒）

n（Cu）+n（CuO）=0.05 mol——③（Cu元素守恒）

3n（Fe2O3）+n（CuO）=0.02 mol——④（O元素守恒）

其中樣品中O元素的物質(zhì)的量n（O）=（5.76g-3.2g-0.04 mol×56 g/mol）/16（g/mol）=0.02 mol。

觀察四個(gè)方程式，將②-④得n（Fe）-n（Fe2O3）-n（CuO）=0.02，由①可得：

n（H2）=n（Fe）-n（Fe2O3）-n（CuO），所以n（H2）=0.02 mol，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下V（H2）=448 mL。

方法二：虛擬過(guò)程電子得失守恒法

方法一中元素守恒方程、電子得失守恒方程的建立仍較復(fù)雜，可創(chuàng)設(shè)如下虛擬過(guò)程：

樣品到狀態(tài)Ⅰ已在關(guān)注過(guò)程的環(huán)節(jié)中分析清楚，并定量得出樣品中Fe元素、Cu元素、O元素的物質(zhì)的量分別為：n（Fe）=0.04 mol，n（Cu）=0.05 mol，n（O）=0.02 mol。

在這一基礎(chǔ)上，學(xué)生想象創(chuàng)設(shè)一虛擬狀態(tài)，該虛擬狀態(tài)為：可設(shè)想樣品沒(méi)有部分氧化，即樣品的成分就是Fe和Cu的混合物。并結(jié)合元素守恒可知虛擬狀態(tài)中n（Fe）=0.04 mol，n（Cu）=0.05 mol。虛擬狀態(tài)到樣品可看作是部分Fe、Cu被O2氧化為Fe2O3、CuO。

有了虛擬狀態(tài)的建立，學(xué)生能算出虛擬狀態(tài)中Fe和Cu的質(zhì)量分別為：m（Fe）=0.04 mol×56 g/mol=2.24g，m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.20g。再根據(jù)質(zhì)量守恒定律知：從虛擬狀態(tài)到樣品的過(guò)程中參加反應(yīng)的O2質(zhì)量為：m（O2）=m（樣品）-m（虛擬狀態(tài)中Fe和Cu）=5.76g-2.24g-3.20g=0.32g，所以得n（O2）=0.01 mol。也可直接由方法一中得出的樣品中O原子的物質(zhì)的量n（O）=0.02 mol，由氧原子守恒直接得出n（O2）=0.01 mol。

最后，可分析由虛擬狀態(tài)直接變化到狀態(tài)Ⅰ，在這一變化過(guò)程中，可歸納得出：Fe→Fe2+失去電子的物質(zhì)的量與O2→H2O、H+→H2共得到電子的物質(zhì)的量應(yīng)守恒，學(xué)生就能列出守恒方程為：2n（Fe）=4n（O2）+ 2n（H2），代入數(shù)據(jù)就可得出0.04 mol×2=0.01 mol×4+ 2n（H2），從而快速求得n（H2）=0.02 mol。

方法三：追蹤過(guò)程元素守恒法

以上兩種電子得失守恒法理解后，為促使學(xué)生進(jìn)一步深入思考，教師又追問(wèn)是不是還有更好的守恒法求解呢？部分優(yōu)秀學(xué)生能緊扣樣品與稀H2SO4這一反應(yīng)，追蹤參加反應(yīng)的稀H2SO4溶液中H+的去向，探討發(fā)現(xiàn)：一部分H+反應(yīng)后生成了H2，還有一部分H+反應(yīng)后生成了H2O?？蓤D示如下：

很快，學(xué)生依據(jù)氫元素守恒，可建立方程：n（H2SO4）=n（H2O）+n（H2），而反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量依據(jù)S元素、Fe元素守恒，也得n（H2SO4）=n（FeSO4）=n（Fe2+）=n（Fe）=2n（Fe2O3）=2×3.2g/160（g/mol）=0.04mol，生成的H2O的物質(zhì)的量依據(jù)O原子守恒，得出n（H2O）=n（O）=0.02 mol，代入方程可得：0.04 mol=0.02 mol+n（H2），快速得出n（H2）=0.02 mol。

2 實(shí)踐感悟

通過(guò)對(duì)該校本作業(yè)題的課堂評(píng)講，學(xué)生收獲的不僅是該題的解答，更多折射出的是解決一類問(wèn)題的思維方法：對(duì)常見(jiàn)計(jì)算題的掌握，一要分析清楚題中涉及反應(yīng)的過(guò)程——重過(guò)程，二要巧妙使用常見(jiàn)的元素守恒、電子得失守恒等守恒思維——巧守恒。在這樣的講評(píng)過(guò)程中既培養(yǎng)了學(xué)生的解題思維方式，又使學(xué)生懂得了舉一反三、觸類旁通的道理，潛移默化地幫助學(xué)生形成解題必需的思維能力，還能讓學(xué)生體驗(yàn)到成功的樂(lè)趣，學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)遷移，提高習(xí)題講評(píng)課的效率。

守恒法是一種重要的化學(xué)解題思維方法，其實(shí)質(zhì)就是抓住物質(zhì)變化過(guò)程中某一個(gè)特定恒量進(jìn)行分析，不糾纏某些細(xì)枝末節(jié)，而是認(rèn)清相應(yīng)的過(guò)程，把握大局，再考慮反應(yīng)體系中某些組分相互作用前后某種物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)。利用守恒思維方法解題可以達(dá)到化繁為簡(jiǎn)，化難為易，加快解題速度，提高解題能力的目標(biāo)，進(jìn)而幫助學(xué)生走出思維困境，提升化學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]諸全頭.化學(xué)復(fù)習(xí)中易忽視的薄弱環(huán)節(jié)——計(jì)算[J].化學(xué)教學(xué)，2010，（4）：71～73.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)2（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007.

在這一基礎(chǔ)上，學(xué)生想象創(chuàng)設(shè)一虛擬狀態(tài)，該虛擬狀態(tài)為：可設(shè)想樣品沒(méi)有部分氧化，即樣品的成分就是Fe和Cu的混合物。并結(jié)合元素守恒可知虛擬狀態(tài)中n（Fe）=0.04 mol，n（Cu）=0.05 mol。虛擬狀態(tài)到樣品可看作是部分Fe、Cu被O2氧化為Fe2O3、CuO。

有了虛擬狀態(tài)的建立，學(xué)生能算出虛擬狀態(tài)中Fe和Cu的質(zhì)量分別為：m（Fe）=0.04 mol×56 g/mol=2.24g，m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.20g。再根據(jù)質(zhì)量守恒定律知：從虛擬狀態(tài)到樣品的過(guò)程中參加反應(yīng)的O2質(zhì)量為：m（O2）=m（樣品）-m（虛擬狀態(tài)中Fe和Cu）=5.76g-2.24g-3.20g=0.32g，所以得n（O2）=0.01 mol。也可直接由方法一中得出的樣品中O原子的物質(zhì)的量n（O）=0.02 mol，由氧原子守恒直接得出n（O2）=0.01 mol。

最后，可分析由虛擬狀態(tài)直接變化到狀態(tài)Ⅰ，在這一變化過(guò)程中，可歸納得出：Fe→Fe2+失去電子的物質(zhì)的量與O2→H2O、H+→H2共得到電子的物質(zhì)的量應(yīng)守恒，學(xué)生就能列出守恒方程為：2n（Fe）=4n（O2）+ 2n（H2），代入數(shù)據(jù)就可得出0.04 mol×2=0.01 mol×4+ 2n（H2），從而快速求得n（H2）=0.02 mol。

方法三：追蹤過(guò)程元素守恒法

以上兩種電子得失守恒法理解后，為促使學(xué)生進(jìn)一步深入思考，教師又追問(wèn)是不是還有更好的守恒法求解呢？部分優(yōu)秀學(xué)生能緊扣樣品與稀H2SO4這一反應(yīng)，追蹤參加反應(yīng)的稀H2SO4溶液中H+的去向，探討發(fā)現(xiàn)：一部分H+反應(yīng)后生成了H2，還有一部分H+反應(yīng)后生成了H2O?？蓤D示如下：

很快，學(xué)生依據(jù)氫元素守恒，可建立方程：n（H2SO4）=n（H2O）+n（H2），而反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量依據(jù)S元素、Fe元素守恒，也得n（H2SO4）=n（FeSO4）=n（Fe2+）=n（Fe）=2n（Fe2O3）=2×3.2g/160（g/mol）=0.04mol，生成的H2O的物質(zhì)的量依據(jù)O原子守恒，得出n（H2O）=n（O）=0.02 mol，代入方程可得：0.04 mol=0.02 mol+n（H2），快速得出n（H2）=0.02 mol。

2 實(shí)踐感悟

通過(guò)對(duì)該校本作業(yè)題的課堂評(píng)講，學(xué)生收獲的不僅是該題的解答，更多折射出的是解決一類問(wèn)題的思維方法：對(duì)常見(jiàn)計(jì)算題的掌握，一要分析清楚題中涉及反應(yīng)的過(guò)程——重過(guò)程，二要巧妙使用常見(jiàn)的元素守恒、電子得失守恒等守恒思維——巧守恒。在這樣的講評(píng)過(guò)程中既培養(yǎng)了學(xué)生的解題思維方式，又使學(xué)生懂得了舉一反三、觸類旁通的道理，潛移默化地幫助學(xué)生形成解題必需的思維能力，還能讓學(xué)生體驗(yàn)到成功的樂(lè)趣，學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)遷移，提高習(xí)題講評(píng)課的效率。

守恒法是一種重要的化學(xué)解題思維方法，其實(shí)質(zhì)就是抓住物質(zhì)變化過(guò)程中某一個(gè)特定恒量進(jìn)行分析，不糾纏某些細(xì)枝末節(jié)，而是認(rèn)清相應(yīng)的過(guò)程，把握大局，再考慮反應(yīng)體系中某些組分相互作用前后某種物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)。利用守恒思維方法解題可以達(dá)到化繁為簡(jiǎn)，化難為易，加快解題速度，提高解題能力的目標(biāo)，進(jìn)而幫助學(xué)生走出思維困境，提升化學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]諸全頭.化學(xué)復(fù)習(xí)中易忽視的薄弱環(huán)節(jié)——計(jì)算[J].化學(xué)教學(xué)，2010，（4）：71～73.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)2（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007.

在這一基礎(chǔ)上，學(xué)生想象創(chuàng)設(shè)一虛擬狀態(tài)，該虛擬狀態(tài)為：可設(shè)想樣品沒(méi)有部分氧化，即樣品的成分就是Fe和Cu的混合物。并結(jié)合元素守恒可知虛擬狀態(tài)中n（Fe）=0.04 mol，n（Cu）=0.05 mol。虛擬狀態(tài)到樣品可看作是部分Fe、Cu被O2氧化為Fe2O3、CuO。

有了虛擬狀態(tài)的建立，學(xué)生能算出虛擬狀態(tài)中Fe和Cu的質(zhì)量分別為：m（Fe）=0.04 mol×56 g/mol=2.24g，m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.20g。再根據(jù)質(zhì)量守恒定律知：從虛擬狀態(tài)到樣品的過(guò)程中參加反應(yīng)的O2質(zhì)量為：m（O2）=m（樣品）-m（虛擬狀態(tài)中Fe和Cu）=5.76g-2.24g-3.20g=0.32g，所以得n（O2）=0.01 mol。也可直接由方法一中得出的樣品中O原子的物質(zhì)的量n（O）=0.02 mol，由氧原子守恒直接得出n（O2）=0.01 mol。

最后，可分析由虛擬狀態(tài)直接變化到狀態(tài)Ⅰ，在這一變化過(guò)程中，可歸納得出：Fe→Fe2+失去電子的物質(zhì)的量與O2→H2O、H+→H2共得到電子的物質(zhì)的量應(yīng)守恒，學(xué)生就能列出守恒方程為：2n（Fe）=4n（O2）+ 2n（H2），代入數(shù)據(jù)就可得出0.04 mol×2=0.01 mol×4+ 2n（H2），從而快速求得n（H2）=0.02 mol。

方法三：追蹤過(guò)程元素守恒法

以上兩種電子得失守恒法理解后，為促使學(xué)生進(jìn)一步深入思考，教師又追問(wèn)是不是還有更好的守恒法求解呢？部分優(yōu)秀學(xué)生能緊扣樣品與稀H2SO4這一反應(yīng)，追蹤參加反應(yīng)的稀H2SO4溶液中H+的去向，探討發(fā)現(xiàn)：一部分H+反應(yīng)后生成了H2，還有一部分H+反應(yīng)后生成了H2O?？蓤D示如下：

很快，學(xué)生依據(jù)氫元素守恒，可建立方程：n（H2SO4）=n（H2O）+n（H2），而反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量依據(jù)S元素、Fe元素守恒，也得n（H2SO4）=n（FeSO4）=n（Fe2+）=n（Fe）=2n（Fe2O3）=2×3.2g/160（g/mol）=0.04mol，生成的H2O的物質(zhì)的量依據(jù)O原子守恒，得出n（H2O）=n（O）=0.02 mol，代入方程可得：0.04 mol=0.02 mol+n（H2），快速得出n（H2）=0.02 mol。

2 實(shí)踐感悟

通過(guò)對(duì)該校本作業(yè)題的課堂評(píng)講，學(xué)生收獲的不僅是該題的解答，更多折射出的是解決一類問(wèn)題的思維方法：對(duì)常見(jiàn)計(jì)算題的掌握，一要分析清楚題中涉及反應(yīng)的過(guò)程——重過(guò)程，二要巧妙使用常見(jiàn)的元素守恒、電子得失守恒等守恒思維——巧守恒。在這樣的講評(píng)過(guò)程中既培養(yǎng)了學(xué)生的解題思維方式，又使學(xué)生懂得了舉一反三、觸類旁通的道理，潛移默化地幫助學(xué)生形成解題必需的思維能力，還能讓學(xué)生體驗(yàn)到成功的樂(lè)趣，學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)遷移，提高習(xí)題講評(píng)課的效率。

守恒法是一種重要的化學(xué)解題思維方法，其實(shí)質(zhì)就是抓住物質(zhì)變化過(guò)程中某一個(gè)特定恒量進(jìn)行分析，不糾纏某些細(xì)枝末節(jié)，而是認(rèn)清相應(yīng)的過(guò)程，把握大局，再考慮反應(yīng)體系中某些組分相互作用前后某種物理量或化學(xué)量的始態(tài)和終態(tài)。利用守恒思維方法解題可以達(dá)到化繁為簡(jiǎn)，化難為易，加快解題速度，提高解題能力的目標(biāo)，進(jìn)而幫助學(xué)生走出思維困境，提升化學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]諸全頭.化學(xué)復(fù)習(xí)中易忽視的薄弱環(huán)節(jié)——計(jì)算[J].化學(xué)教學(xué)，2010，（4）：71～73.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)2（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007.