周來友

摘 要：2016年全國(guó)各地中考化學(xué)計(jì)算題，可謂異彩紛呈，吸人眼球。涉及到的計(jì)算方法有平均值法、關(guān)系式法、極端假設(shè)法、守恒法、差量法、分類討論法、方程（組）法等等。這些計(jì)算題旨在引導(dǎo)師生注重思維方法的提煉，重視創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生在經(jīng)歷中考“計(jì)算風(fēng)暴”洗禮的同時(shí)，感受化學(xué)計(jì)算的新奇和魅力，真正提高學(xué)生的計(jì)算水平。

關(guān)鍵詞：2016年；中考化學(xué)；壓軸計(jì)算題；探究和啟示

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-010X（2017）14-0045-04

一、問題的提出

將化學(xué)中考?jí)狠S計(jì)算和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合，是近幾年來中考化學(xué)壓軸計(jì)算題命題的一大亮點(diǎn)，也是中考中的一個(gè)難點(diǎn)。分析近幾年全國(guó)各省市中考化學(xué)試卷，發(fā)現(xiàn)這類試題越來越新穎，也越來越靈活，是對(duì)學(xué)生計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊粋€(gè)很好的考察。但學(xué)生往往得分率很高，得高分率和滿分率卻很低。究其原因：一是學(xué)生在計(jì)算方面缺乏一定的解題技巧。對(duì)計(jì)算題的認(rèn)識(shí)，還停留在只根據(jù)一個(gè)化學(xué)方程式列正比例的水平上，涉及到的反應(yīng)多了，理不清頭緒。二是學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^差。對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)理解不夠深刻，不能充分挖掘?qū)嶒?yàn)的內(nèi)涵和外延，只是對(duì)書本進(jìn)行死記硬背，出現(xiàn)了一批“看實(shí)驗(yàn)”、“記實(shí)驗(yàn)” 、“背實(shí)驗(yàn)”的考生。三是學(xué)生對(duì)從實(shí)驗(yàn)中獲取信息，處理信息，運(yùn)用信息解決實(shí)際問題的能力較差，不能從整體上把握題意，不能把題中信息前后聯(lián)系起來進(jìn)行整合處理。四是由于受考試時(shí)間和考試空間的限制，學(xué)生心理素質(zhì)較差，倉(cāng)促應(yīng)戰(zhàn)，盲目作答。下面，筆者以2016年福建省福州市中考化學(xué)試題的第17題為例進(jìn)行分析說明。

二、對(duì)考題的解析

【題目】某固體粉末由Mg、MgO、Mg（OH）2中的一種或幾種組成.某化學(xué)小組為了探究該固體粉末的成分，設(shè)計(jì)如圖1所示的裝置（固定裝置省略）.

【信息資料】本實(shí)驗(yàn)條件下，氫氣密度為0.09g/L.

【實(shí)驗(yàn)過程】

步驟Ⅰ：檢查裝置氣密性，裝入藥品并連接儀器.

步驟Ⅱ：傾斜Y形管，使樣品充分反應(yīng)，測(cè)得生成氣體的體積為55.6mL.

步驟Ⅲ：拆下裝置，往Y形管內(nèi)殘余液中加入氫氧化鈉溶液，至不再生成沉淀.經(jīng)過濾、洗滌和干燥后，稱得沉淀質(zhì)量為2.90g.

【回答問題】

（1）該套裝置氣密性的檢驗(yàn)方法是___.

（2）①使樣品與硫酸充分反應(yīng)的正確操作是___（填標(biāo)號(hào)）.

A.硫酸溶液轉(zhuǎn)移到樣品中；B.樣品轉(zhuǎn)移到硫酸溶液中.

②判斷樣品完全反應(yīng)的現(xiàn)象___.

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：

①通過步驟Ⅱ推斷，樣品中一定含有的物質(zhì)是___.通過步驟Ⅲ計(jì)算，樣品中鎂元素的總質(zhì)量為___.

②結(jié)論：該樣品中的成分是___.

【反思】

（4）該化學(xué)小組同學(xué)經(jīng)過討論得出以下結(jié)論，正確的是___（填標(biāo)號(hào)）.

A.利用該實(shí)驗(yàn)方案，能計(jì)算出樣品中各物質(zhì)的質(zhì)量.

B.實(shí)驗(yàn)前可通過樣品的質(zhì)量估算硫酸溶液的質(zhì)量，確保樣品完全反應(yīng).

C.僅稱量步驟Ⅱ中Y形管內(nèi)藥品減輕的質(zhì)量，即能計(jì)算出樣品中各物質(zhì)的質(zhì)量.

【解析】本題計(jì)算非常復(fù)雜，其意圖在于，通過用量氣法和沉淀法來測(cè)定混合物成分的實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生運(yùn)用“元素守恒”的觀點(diǎn)分析解決問題的能力，當(dāng)然涉及到了“關(guān)系式法”和“極端假設(shè)法”這些高級(jí)的計(jì)算方法。盡管計(jì)算不要過程，但其思維方式堪稱一絕，在初中階段也算達(dá)到了登峰造極的程度，真是匠心獨(dú)運(yùn)。下面，我們逐一作答。

第一問，把水準(zhǔn)管下移一段距離，使水準(zhǔn)管和量氣管中的水形成一定的液面差，如果一段時(shí)間后液面差保持不變，則說明裝置不漏氣；反之漏氣。

第二問，①選A，理由是如果樣品轉(zhuǎn)移到硫酸中，勢(shì)必造成有一小部分固體殘留在容器內(nèi)壁上，這部分沒有反應(yīng)掉。②判斷樣品完全反應(yīng)的現(xiàn)象是Y形管中的固體全部消失，因?yàn)闃悠肥遣蝗苡谒摹?/p>

第三問，①通過步驟Ⅱ可知，有氣體產(chǎn)生，說明樣品中一定含有的物質(zhì)是金屬鎂；通過步驟Ⅲ可知，氫氧化鎂沉淀質(zhì)量為2.90g，根據(jù)其化學(xué)式用“守恒法”容易算出樣品中鎂元素的總質(zhì)量為1.2g。

②結(jié)論：該樣品中的成分是Mg、MgO和Mg（OH）2。理由是：易求氫氣和單質(zhì)鎂的質(zhì)量分別為5×10-3g和6×10-2g。用守恒法或關(guān)系式法可求出單質(zhì)鎂轉(zhuǎn)變成的氫氧化鎂質(zhì)量為0.145g，不含單質(zhì)鎂的剩余樣品轉(zhuǎn)化成的氫氧化鎂質(zhì)量顯然是（2.90g-0.145g）=2.755g。剩余樣品總質(zhì)量為（2.00g-6×10-2g）=1.94g。

假設(shè)剩余樣品同時(shí)含氧化鎂和氫氧化鎂，令氧化鎂質(zhì)量為x，用“守恒法”可知它變成氫氧化鎂質(zhì)量為x，剩余樣品含的氫氧化鎂不用轉(zhuǎn)化，其質(zhì)量就是（1.94g-x）。

顯然x+（1.94g-x）=2.755g成立，解得氧化鎂質(zhì)量x=1.811g，則氫氧化鎂質(zhì)量為1.94g-1.81g=0.13g，基于這樣的分析，故樣品含有三種物質(zhì)。

第四問答案選A、B。根據(jù)上一問的分析，選項(xiàng)A顯然成立；至于選B，沿用上面所得各成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行估算當(dāng)然可行，但很繁瑣，若用“極端假設(shè)法”估算較為簡(jiǎn)單。

假設(shè)各種成分質(zhì)量都等于2.00g，容易理解利用金屬鎂估算出的硫酸溶液質(zhì)量最大，按此數(shù)據(jù)準(zhǔn)備硫酸溶液的質(zhì)量一定可以保證各成分完全反應(yīng)掉。

【評(píng)注】仔細(xì)推敲，本題計(jì)算涉及到了守恒法，關(guān)系式法，（一般）假設(shè)法，方程（組）法，極端假設(shè)法.如果平時(shí)不注重實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)，不注重解題方法的訓(xùn)練和思維方法的提煉，解答本題必然陷入困境.

三、教學(xué)啟示

把化學(xué)實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)教學(xué)過程至關(guān)重要，畢竟化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，但掌握一些常見的解題技巧也不可忽視，尤其是計(jì)算技巧更應(yīng)該牢固掌握。教材的很多實(shí)驗(yàn)都是定性實(shí)驗(yàn)，其目的是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)要重視實(shí)驗(yàn)并親歷親為，要善于利用身邊的器材或替代品動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)理解某些化學(xué)知識(shí)，或?qū)δ承┗瘜W(xué)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)探究。拓展教材已有的科學(xué)探究案例來組織教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的有效途徑。但從目前中考和實(shí)際教學(xué)對(duì)學(xué)生科學(xué)探究能力提出的要求來看，僅僅利用課內(nèi)提供的素材來組織實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，仍需從以下幾個(gè)方面進(jìn)行大膽嘗試。

（一）利用現(xiàn)有教材，盡力多給學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)

在中考中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是源于教材的，多數(shù)并不是教材內(nèi)容的簡(jiǎn)單再現(xiàn)，而是被專家們做了巧妙的處理，乍一看似曾相識(shí)，細(xì)一看是有變化的。有時(shí)以信息給予的形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容，貌似脫離了書本，極力去尋覓，也還是能夠在教材上找到一些痕跡的?？v觀近兩年全國(guó)各地中考試卷，處處都有教材的影子。因此，應(yīng)該根據(jù)教材內(nèi)容和本地區(qū)實(shí)際，盡量為學(xué)生自主探究動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造條件。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，會(huì)暴露很多問題，有很多問題不是我們教師能夠預(yù)測(cè)到的，可以說有的問題是非常寶貴的教學(xué)資源或是教學(xué)案例，如能予以重視并加以解決，定能有意想不到的收獲。如：我們?cè)谧鰵溲趸c性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)：氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液混合時(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)了異常，試管內(nèi)的沉淀有藍(lán)色的，有藍(lán)色絮狀的，有上方為藍(lán)色下方為淺藍(lán)色的，有淺藍(lán)綠色的，有藍(lán)色中夾雜白色的，有藍(lán)色中夾雜綠色的，有藍(lán)色中夾雜黑色的，有上方為藍(lán)色下方為黑色的，等等；沉淀上方的溶液顏色也不相同，有的是無色的，有的是藍(lán)色的，等等。面對(duì)這樣的結(jié)果，教室里學(xué)生們議論紛紛。此時(shí)，我趕緊拋出如下問題：①氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液混合一定產(chǎn)生氫氧化銅沉淀嗎？②各小組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象既然不同，這說明了什么？你能猜想產(chǎn)生不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因嗎？③如何配置氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液，才能較好地得到藍(lán)色絮狀氫氧化銅沉淀？通過出現(xiàn)異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境來引起學(xué)生內(nèi)心沖突，動(dòng)搖了學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，從而喚起了思維，使學(xué)生進(jìn)入問題探究者的角色，參與到探究活動(dòng)來，學(xué)生的興趣被有效地調(diào)動(dòng)起來。最后通過討論，大家認(rèn)識(shí)到：反應(yīng)物濃度不同，滴加順序不同，得到的產(chǎn)物也不相同；要想較好地得到藍(lán)色絮狀沉淀，應(yīng)該控制氫氧化鈉和硫酸銅的質(zhì)量比為1：2（或者是氫氧化鈉的量略微過一點(diǎn)）。

（二）注重課堂生成，帶著質(zhì)疑做實(shí)驗(yàn)

在利用教材提供的有限探究素材的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該注重課堂上的生成性資源，其中有不少可開發(fā)為新的科學(xué)探究素材。科學(xué)探究可在教學(xué)設(shè)計(jì)中預(yù)設(shè)，也可以隨課堂而生成。針對(duì)學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的有價(jià)值問題，經(jīng)過巧妙處理，都能成為新的探究素材。即便是有的問題沒有探究的必要，但也體現(xiàn)了一種學(xué)習(xí)態(tài)度，說明提問的學(xué)生并沒有滿足固有的結(jié)論，而在極力地尋求真理。這樣，我們獲得的知識(shí)，才能不斷完善和進(jìn)步，否則就會(huì)停滯不前。

如：在春季理化加試前的訓(xùn)練階段，當(dāng)我們?cè)谧鼋饘冁V、鋅、銅活動(dòng)性順序強(qiáng)弱的比較實(shí)驗(yàn)時(shí)，有位學(xué)生發(fā)現(xiàn)：把鎂條不斷伸入到鹽酸中反應(yīng)很激烈，試管口出現(xiàn)了白霧，反應(yīng)不再發(fā)生后，就把試管放在了試管架上，可過了一段時(shí)間，這位學(xué)生發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)出現(xiàn)了白色沉淀。于是，他拿著試管找到了我，跟我說：“老師，鹽酸中加鎂條加多了試管口出現(xiàn)白霧，冷卻后又出現(xiàn)白色沉淀，這是怎么回事？”我一看機(jī)會(huì)難得，立即對(duì)全班學(xué)生說，今天的鎂條老師買單，各組完成鎂、鐵、銅的活動(dòng)性順序比較實(shí)驗(yàn)以后，向剛做過鎂條和少量鹽酸反應(yīng)的試管中重新狠狠地放入鎂條，看看試管口有什么現(xiàn)象？待試管冷卻后再看看試管底部又有什么樣的現(xiàn)象發(fā)生？

話音剛落，教室里頓時(shí)沸騰起來，各小組比較完金屬鎂、鐵、銅的活動(dòng)性順序以后，都爭(zhēng)著搶著重做鎂條和鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果所有小組都發(fā)現(xiàn)試管口產(chǎn)生白霧，冷卻后試管底部出現(xiàn)了白色沉淀。此情此景，學(xué)生興奮，我也很激動(dòng)。我追問道：把白色沉淀過濾出來，用蒸餾水洗凈后，先加入適量的稀硝酸，然后再加入幾滴硝酸銀溶液，預(yù)測(cè)一下可能會(huì)出現(xiàn)什么樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？白色沉淀含有哪些離子？說完，迅速組織學(xué)生從準(zhǔn)備室拿出過濾器，藥品、鐵架臺(tái)等等，發(fā)放到各小組的實(shí)驗(yàn)桌子上，學(xué)生們也很配合，大家有條不紊的繼續(xù)探究沉淀的成分，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，經(jīng)過討論得出沉淀含有鎂離子、氯離子、氫氧根離子，最后我明確告訴學(xué)生沉淀叫做堿式氯化鎂，它不溶于水但溶于鹽酸、硫酸、硝酸等等，是一種鹽。這時(shí)下課鈴響了，我當(dāng)場(chǎng)宣布：在剛才的實(shí)驗(yàn)中，你認(rèn)為白霧中可能含有什么物質(zhì)？形成的原因是什么？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的猜想？這些問題課下思考，下節(jié)課上課到臺(tái)前展示你的研究成果。聽完我的宣布，學(xué)生們情不自禁地鼓起了掌聲。當(dāng)我走出教室的時(shí)候，有幾個(gè)學(xué)生跑著追了出來，跟我說，老師，今后這樣的課多上幾次多好呀！這說明什么？這說明注重課堂生成的教學(xué)資源，帶著學(xué)生的質(zhì)疑做實(shí)驗(yàn)，非常受學(xué)生的歡迎。遺憾的是我們老師很少有機(jī)會(huì)能把課把實(shí)驗(yàn)上到學(xué)生的心坎里去，上到學(xué)生的心窩子里去。

（三）創(chuàng)設(shè)探究時(shí)空，鼓勵(lì)自主探究，提升學(xué)生的探究欲望

化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究需要時(shí)間和空間的支持，在有限的教學(xué)時(shí)空中，既要重視完成教材的探究活動(dòng)，又不能放棄對(duì)學(xué)生探究過程及其新發(fā)現(xiàn)、新問題的關(guān)注。關(guān)注學(xué)生的探究成果，激勵(lì)學(xué)生開展自我探究，提升學(xué)生的探究欲望，在學(xué)生感興趣的探究過程中逐漸培養(yǎng)其探究能力。在這些方面，教師要盡自己的最大可能給予呵護(hù)，著力進(jìn)行培養(yǎng)才是。

（四）通過定量實(shí)驗(yàn)或半定量實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算的興趣

計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)合壓軸題的出現(xiàn)和快速增多，標(biāo)志著計(jì)算與實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中有著不可動(dòng)搖的地位。縱觀全國(guó)各省市中考化學(xué)試卷，都有不同程度的具體體現(xiàn)。探究的方式是多方面的，其中對(duì)實(shí)驗(yàn)的定量探究越來越受到出題者的青睞。這就需要教師一定要充分利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，包括課后習(xí)題，中考典型試卷等等，開發(fā)和定量實(shí)驗(yàn)和高中知識(shí)有關(guān)聯(lián)的探究題材。創(chuàng)設(shè)探究情境，和巧解巧算結(jié)合，不斷豐富實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容，從而把化學(xué)計(jì)算中常見的計(jì)算技巧落到實(shí)處。

如此一來，大多數(shù)學(xué)生都會(huì)對(duì)計(jì)算感興趣，因?yàn)橛鲆娪?jì)算題，學(xué)生頭腦里就會(huì)想到和實(shí)驗(yàn)結(jié)合，產(chǎn)生興趣，就會(huì)覺得學(xué)習(xí)計(jì)算是為了更好地完成實(shí)驗(yàn)，可以探索實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和新的發(fā)現(xiàn)。因此，教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)題，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)中的巧解巧算，對(duì)提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)大有裨益，也一定會(huì)受到學(xué)生們的歡迎，何樂而不為呢。

結(jié)束語：通過對(duì)這道計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)合壓軸題的解析，我們不難看出，這類試題旨在挖掘?qū)W生的各種各樣的創(chuàng)新潛能，引導(dǎo)師生在計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的教學(xué)活動(dòng)中，更加關(guān)注思維方法的提煉，重視創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。讓學(xué)生在經(jīng)歷中考洗禮的同時(shí)，感受化學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的獨(dú)特魅力，全面提高學(xué)生的運(yùn)算技巧和實(shí)驗(yàn)探究水平，為以后升入高中打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們應(yīng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，真正做到與時(shí)俱進(jìn)，通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的形式，來培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，這或許是一條提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。