摘 要:中學(xué)的化學(xué)計算題會涉及一些數(shù)學(xué)思維,把數(shù)學(xué)知識運用到化學(xué)計算題的解題過程中去,會使學(xué)生學(xué)習(xí)思維更加簡便、清晰,在教學(xué)過程中達到事半功倍的效果。
關(guān)鍵詞:中學(xué);化學(xué);計算題;數(shù)學(xué)知識
化學(xué)是一門綜合性很強的學(xué)科,它注重實驗探究,是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)的學(xué)科,它在我們的生活中適用性很強,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥健康、材料生產(chǎn)、環(huán)境保護等方面。作為一門適用性強的基礎(chǔ)性學(xué)科,它的研究過程中肯定少不了計算題的身影,只有通過計算研究,才能得到一份完善的,使人信服的化學(xué)成果。所以,把數(shù)學(xué)知識運用到化學(xué)計算題的實踐中,才能更好地學(xué)好化學(xué)。
一、 中學(xué)化學(xué)計算題的特征
在今天的學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科中,有著物理與數(shù)學(xué)的學(xué)科交叉,學(xué)會用數(shù)學(xué)知識求解化學(xué)中的計算題,會讓我們的化學(xué)學(xué)習(xí)更容易一些,數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用非常重要,不少中學(xué)的化學(xué)計算題的計算量大,有些公式比較復(fù)雜,我們可以巧妙地運用數(shù)學(xué)知識中已有的結(jié)論或者規(guī)律來解決化學(xué)計算中不容易計算的題目。
(一) 注重化學(xué)的基本符號語言的概念計算與實際應(yīng)用
對化學(xué)學(xué)習(xí)的基本要求之一就是要學(xué)會理解化學(xué)中的基本概念與特征,其中的許多化學(xué)方程式中就大量運用了數(shù)學(xué)知識,化學(xué)方程式的配平,求解未知數(shù)等就要求有一定的數(shù)學(xué)知識。對化學(xué)符號的簡寫要熟悉,記憶元素周期表中各自的符號以及特征,在運用過程中只有理解了概念和本身的特點,才能在計算過程中快速地計算出答案,比如要記住鈉為11號元素,它的符號為Na,位于第ⅠA族,位于元素周期表的第三周期第ⅠA族等特征。
(二) 注重對學(xué)生的數(shù)學(xué)知識的運用
化學(xué)計算題中有些計算大題會對學(xué)生的數(shù)學(xué)計算能力有著較高的要求,中學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要運用到數(shù)學(xué)思維邏輯的推理和理解,比如在計算化學(xué)平衡的移動原理,有很多學(xué)生對這一塊知識的學(xué)習(xí)比較困難,除了要理解化學(xué)平衡反應(yīng)的原理外,還要具備數(shù)學(xué)的思維,學(xué)生感到困難,很大一部分的原因是數(shù)學(xué)思維不夠強,化學(xué)平衡移動原理是指在一個可逆反應(yīng)中,當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,改變溫度、壓強、物質(zhì)的量濃度時,當(dāng)再一次達到平衡狀態(tài)時平衡的移動方向是往正方向移動還是逆方向移動,是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),其中還涉及化學(xué)物質(zhì)的量的計算,濃度、壓強、溫度是怎樣改變的,如果數(shù)學(xué)思維不夠強,就很不容易想出問題的解。
(三) 注重理論聯(lián)系實際的能力
化學(xué)的應(yīng)用性很強,不少化學(xué)題目的出題的背景都是運用了生活中實際的例子,比如實驗題,推斷題,以化學(xué)工廠或者化學(xué)實驗為背景,根據(jù)化學(xué)的計算分析最優(yōu)的方案,計算生產(chǎn)率,計算轉(zhuǎn)化率,提供物質(zhì)的質(zhì)量配比,計算物質(zhì)的濃度等,還有原電池的化學(xué)反應(yīng)與計算,以便解決實際情況中的化學(xué)問題。
二、 中學(xué)化學(xué)計算題中使用數(shù)學(xué)方法
在化學(xué)計算中恰當(dāng)?shù)乩煤脭?shù)學(xué)思維的解題思路,可以簡便地解出答案,數(shù)學(xué)解題的思路作為化學(xué)學(xué)習(xí)的橋梁,在化學(xué)計算題中發(fā)揮著重要作用,可以使化學(xué)學(xué)習(xí)的難度降低,教師要重視數(shù)學(xué)思維在化學(xué)計算中的作用,幫助學(xué)生更好地理解化學(xué)中的概念,可以使化學(xué)學(xué)習(xí)的解題思路清晰明了,達到事半功倍的效果。
(一) 差量法的應(yīng)用
差量法是指化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)增加或者減少的重量或者體積的變化,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式,找到物質(zhì)反應(yīng)之間的關(guān)系,從而計算出所求的反應(yīng)物或者生成物的質(zhì)量或者質(zhì)量百分數(shù)。比如:將碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物稱量后共同加熱,直到混合物的質(zhì)量不再改變?yōu)橹梗笤俜Q固體的質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少了,我們根據(jù)前后質(zhì)量的差值,計算碳酸鈉或者碳酸氫鈉的質(zhì)量,弄清楚各自所占的百分含量。我們可以用數(shù)學(xué)思維中的差量法求解化學(xué)反應(yīng)前后的變化,不僅可以解決化學(xué)課程中題目的要求,還能解決實際生活中能用差量法求解各種關(guān)于化學(xué)反應(yīng)計算的問題,提高了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。
(二) 守恒法的應(yīng)用
守恒法在化學(xué)反應(yīng)的計算中應(yīng)用廣泛,根據(jù)物質(zhì)守恒原理,可以解決化學(xué)反應(yīng)中元素的物質(zhì)的量的求解,得到物質(zhì)的含量,推斷化學(xué)式;根據(jù)電荷守恒原理,可以配平化學(xué)方程式,比如在原電池中的計算,通過轉(zhuǎn)移的電荷量,還可以求解物質(zhì)的量濃度。如果不注重這種方法的應(yīng)用,就會根據(jù)題目的意思,列出很多個化學(xué)反應(yīng)的方程式求解,在計算過程中顯得繁瑣復(fù)雜,一不小心就會出錯,而根據(jù)電荷守恒法或者質(zhì)量守恒法的運用,只根據(jù)題目找到不變的量,從而簡化計算,提高效率。
(三) 數(shù)形結(jié)合的應(yīng)用
數(shù)形結(jié)合的方法也是很有效的一種學(xué)習(xí)方法,它將抽象的知識通過圖形展示出來,能更加直觀形象地理解知識點,避免復(fù)雜的思考,有利于記憶知識內(nèi)容,增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,活學(xué)活用,提高學(xué)生的綜合能力。在化學(xué)學(xué)習(xí)中,有關(guān)氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、置換反應(yīng)、分解反應(yīng)等基本關(guān)系和概念,我們可以結(jié)合圖形來加強記憶,比如將集合中的“韋恩圖”應(yīng)用到這些概念與反應(yīng)中,加強學(xué)生的理解能力,而且更直觀形象,用起來也不容易出錯。
三、 結(jié)語
數(shù)學(xué)方法在化學(xué)的計算中的應(yīng)用非常廣泛,利用好數(shù)學(xué)方法之后,我們的解題思路更加清晰,也能夠簡化計算,避免紛繁復(fù)雜的計算內(nèi)容,加快解題速度,增強學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生的綜合運用能力,從而達到教學(xué)目的。
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作者簡介:
程文利,重慶市,重慶市武隆中學(xué)。