摘要:質量守恒定律是初中化學中一個重要的基礎概念,對學生的化學學習有著重要的影響.基于此,本研究分析質量守恒定律的教學現狀,指出解題教學原則,并提出解題教學策略,旨在幫助學生牢固掌握該定律,提升學生的解題能力和化學素養(yǎng).
關鍵詞:質量守恒定律;解題教學;初中化學
中圖分類號:G632文獻標識碼:A文章編號:1008-0333(2025)08-0125-03
收稿日期:2024-12-15
作者簡介:李小飛,本科,二級教師,從事初中化學教學研究.
在國家《義務教育化學課程標準(2022年版)》的指導下,探討基于質量守恒定律的初中化學解題教學策略,是提升教學質量、培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的迫切任務.此研究不僅關系到初中學生對化學知識的全面理解,也關系到學生在未來學習和實際生活中對化學反應的準確分析和應用能力.研究擬從教學實踐和理論分析的角度,探討具體的教學策略和方法,使學生更好地掌握質量守恒定律的核心概念及其應用,旨在提高學生的化學解題能力和科學思維能力,最終達到提升整體教學質量的效果.
1質量守恒定律的教學現狀分析
1.1學生對質量守恒定律的基本概念掌握不扎實
質量守恒定律的基本概念是指在一個封閉系統(tǒng)中,化學反應前后,物質的質量總和保持不變,即參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和.在應用質量守恒定律解決化學問題時,部分學生會模糊“參加反應物質”和“反應物”的概念,直接將“參加反應物質”等同于題目中的反應物,導致解題錯誤[1].例如,在化學反應中,一些催化劑并不直接參與化學反應,若學生在解題的過程中,直接將題目中的所有物包括催化劑作為反應物參與質量守恒的計算,那么計算結果便會出現錯誤.正確的做法是只考慮真正參與化學反應的物質,而催化劑的質量不應計入質量守恒的計算中.究其原因是學生當前對質量守恒定律的基本概念掌握不扎實,所以在解題過程中容易受到題目中的其他因素干擾,致使錯誤發(fā)生.
1.2學生對質量守恒定律的使用范圍把握不準確
根據質量守恒定律的概念解釋,該定律的使用范圍只適用于化學反應,而不能且不應適用于物理變化過程.但是在實際解題的過程中,部分學生仍會用質量守恒定律去解釋一些物理變化[2].例如,將50 g的酒精與50 g的水進行混合,混合后的質量為100 g,得到的結論雖然是正確的,但是不能用質量守恒定律進行解釋,因為在混合的過程中酒精與水并未發(fā)生化學反應,所以質量守恒定律并不適用此情境.再如,一些物理變化如冰融化成水,水蒸發(fā)成蒸氣,雖在過程中質量并未發(fā)生改變,但是上述變化并不是質量守恒定律的核心應用場景.
2質量守恒定律的解題教學原則
2.1循序漸進原則
教師在基于質量守恒定律進行初中化學解題教學時,應遵循循序漸進原則,以幫助學生逐步掌握質量守恒定律的核心概念及其在化學反應中的應用.首先,要求教師詳細講解質量守恒定律的原理以及重要性;其次,在學生理解、掌握基本概念的基礎上,要求教師將教學重點轉向化學方程式的配平[3];最后,學生掌握基本概念和配平方法后,要求教師系統(tǒng)講解質量守恒定律的計算問題.
2.2重視引導原則
重視引導原則要求教師在教授學生應用守恒定律解決化學問題時,對學生進行有意識的引導,使學生逐步形成良好的化學解題習慣和思維模式.重視引導原則主要包括兩個方面.一方面,教師需在知識傳授過程中進行引導.在引導教學時,教師需運用多種教學方式,啟發(fā)學生思維,幫助學生靈活掌握所學內容[4].另一方面,教師需在問題解決過程中進行引導.質量守恒定律在各類考試中占據較大比重,所以,教師需積極引導學生掌握質量守恒定律應用的題型,以幫助學生建立科學的解題思路和方法.
2.3及時反饋原則
及時反饋原則要求教師在教學過程中及時了解學生對質量守恒定律的理解和掌握情況.若發(fā)現問題,教師需及時給予學生指導,幫助學生理清思路,以掌握正確的方法.同時,教師需主動反思自身在教學中存在的不足,并及時調整教學策略,確保每一位學生都能牢固掌握質量守恒定律的核心內容,避免知識盲區(qū)的形成[5].此外,及時反饋原則要求學生積極參與學習過程,并及時向教師主動反饋自己的學習情況.在完成作業(yè)和練習時,學生需及時向教師反饋自己的問題和困難,尋求幫助和指導.
3質量守恒定律的解題教學策略
針對質量守恒定律的解題教學問題包括學生對質量守恒定律的基本概念掌握不扎實、對質量守恒定律的使用范圍把握不準確等,教師應指出解題教學原則,并提出解題的4個教學策略,旨在幫助學生將復雜問題簡單化、繁雜過程簡約化,進而提高解題效率.
3.1應用質量守恒定律,確定化學方程式
配平化學方程式需要以下3步.首先,寫出反應物和生成物的化學式,形成未配平的化學方程式;其次,調整化學式前的計量數,使化學方程式中各元素在反應前后的原子數相等[6];最后,檢查配平后的化學方程式是否滿足質量守恒定律.在教學實踐中,教師需特別注意以下幾點:(1)要確保學生準確識別反應物和生成物的化學式,避免書寫錯誤;(2)在配平化學方程式時,教師應指導學生檢查每種元素在反應前后的原子數相等;(3)教師需提醒學生在調整化學式前的計量數時,只能改變數值,不能改變化學式本身,以保持化學方程式的準確性.
例1用質量守恒定律配平以下化學方程式:
Fe+O2Fe2O3
解答該題應該分為以下4個步驟.(1)寫出未配平的化學方程式:Fe+O2Fe2O3.(2)配平鐵原子:反應物中有1個鐵原子,生成物中有2個鐵原子,因此需要在反應物中的鐵元素前添加計量數2,即:2Fe+O2Fe2O3.(3)配平氧原子:反應物中有2個氧原子,生成物中有3個氧原子,為配平氧原子,可以在反應物中的氧氣分子前添加計量數3/2,同時,為書寫方便,可以兩邊同時乘以2,即:4Fe+3O22Fe2O3.(4)檢查質量守恒:檢查化學方程式中的各元素的原子數是否相等.反應物和生成物中都有4個鐵原子和6個氧原子,符合質量守恒定律.最終配平的化學方程式為
4Fe+3O22Fe2O3
3.2應用質量守恒定律,確定物質變化量
教師在應用質量守恒定律確定物質變化量時,應指導學生系統(tǒng)地進行質量計算.具體步驟包括:(1)寫出化學方程式,并確保方程式已正確配平;(2)根據已知條件,確定反應物或生成物的已知質量和待求質量;(3)利用質量守恒定律,即反應物總質量等于生成物總質量,設立方程進行計算;(4)解出方程,得到待求物質的質量.在教學過程中,教師應特別注意以下兩點.第一,應強調單位一致性,要求學生在計算過程中統(tǒng)一使用質量單位;第二,應指導學生檢查計算結果,確保滿足質量守恒定律,以避免計算錯誤[7].
例2已知4 g氫氣(H2)與氧氣(O2)完全反應生成水(H2O),求生成的水的質量.
教師在講解此題目時,可按以下步驟進行:(1)寫出化學方程式:2H2+O2燃燒2H2O.(2)配平化學方程式,由于該題目中的化學方程式已經配平,所以無須再配平.(3)確定已知量和未知量:該題目中,已知氫氣的質量為4 g,求生成的水的質量.(4)計算氧氣的質量,由于題目未給出氧氣的質量,所以需要先通過質量守恒定律確定氧氣的質量.(5)計算水的質量,因為氫氣和氧氣反應生成水,且反應完全,所有的氫氣都轉化為水.依據質量守恒定律,氫氣和氧氣的質量總和等于水的質量.假設生成的水的質量為m g,反應掉氧氣的質量n g,由于氫氣(2 g)和氧氣(16 g)生成水(18 g克),可以確定氧氣的質量n(O2)=4/2×16=32 g.所以,生成水的質量為m(H2O)=4 g+32 g=36 g.
3.3應用質量守恒定律,判斷物質的構成
為幫助學生正確判斷物質的構成,教師在授課過程中需要注意以下兩個方面:一是教師應注重培養(yǎng)學生的分析和推理能力.在授課過程中,教師可以設計一些開放性的問題,鼓勵學生進行自主探究和討論.例如,教師可以通過提問的方式來引導學生思考某一化學反應中各物質的質量變化,及應用質量守恒定律判斷未知物質的質量和構成,幫助學生在實際操作中提高分析和推理能力,更好地理解質量守恒定律的應用.二是為確保學生能夠正確判斷物質的構成,教師應強調解題過程中的細節(jié)和注意事項,還應指導學生在計算結果后進行核查,確保其符合質量守恒定律.此外,為鞏固學生的學習效果,教師還可以設計一系列多樣化的練習題,可以涵蓋不同類型的化學反應,以幫助學生應用質量守恒定律,判斷物質的構成.
例3某反應中,已知10 g碳酸鈣(CaCO3)受熱分解生成氧化鈣(CaO)和二氧化碳(CO2).請判斷下列選項中正確的物質構成是().
A.5.6 g CaO和4.4 g CO2
B.6.0 g CaO和4.0 g CO2
C.7.2 g CaO和2.8 gCO2
D.8.4 g CaO和1.6 gCO2
解題步驟分為以下4步.(1)書寫并配平化學方程式:CaCO3△CaO+CO2↑.(2)確定已知量和未知量:已知碳酸鈣的質量為10 g,生成物氧化鈣和二氧化碳的質量待求.(3)計算生成物的質量:設氧化鈣的質量為m(CaO),二氧化碳的質量為n(CO2),則:m(CaO)+n(CO2)=10 g.根據化學計量關系,CaCO3(100 g)分解生成CaO(56 g)和CO2(44 g),比例關系為:m(CaO)/56=n(CO2)/44,并帶入平衡方程式:m(CaO)+n(CO2)=10 g,解出正確答案是A選項.
4結束語
研究首先分析現階段質量守恒定律的教學現狀,其次提出質量守恒定律的解題教學原則,最后依據當前存在的問題和指導原則,提出質量守恒定律的解題教學策略.伴隨著教育改革的深化和科學技術的不斷發(fā)展,初中化學教學中應用質量守恒定律的重要性將持續(xù)增長.未來的研究需要一線教師更加深入地探索教學方法與教育技術的結合,不斷創(chuàng)新教學模式,以適應快速變化的教育需求和科學發(fā)展趨勢.
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[責任編輯:季春陽]