背景分析
纵观全国各地的中考化学试题, 化学计算题已经走出了“为计算而计算”的考查误区, 考题所涉及的内容更加注重与日常生活、工农业生产的联系, 试题所呈现的方式也变得更加灵活多样, 由传统的纯文字描述逐渐转变为注重学生对图表、数据、信息、实验综合分析能力的考查[1]。
提出问题
初中化学根据化学方程式的计算是中考的重点之一。然而从学生答题情况来看仍然存在很多问题,例如时间不够用;列比例式的格式不正确;不这道为什么要这样做;等等。那么,教师如何帮助学生在化学计算上少丢分甚至不丢分呢?教师在教学过程中应该怎样引导学生形成学科思维呢?
解决方法
一、新授课贯彻学科思想,培养学科素养
学生拿到题不知道怎么做,或者告诉他答案他不知道为什么要这样做的根本原因是他不知道根据化学方程式计算的依据是什么。为了解决这个问题,教师要从化学方程式的意义入手,帮助学生理解化学方程式所表达的含义。人教版教材第96页第四自然段介绍了化学方程式的含义,“通过相对分子质量(或相对原子质量)还可以表示各物质之间的质量关系,即各物质之间的质量比”。这句话告诉我们,各物质之间的质量关系可以用“相对质量”来表示,通过相对质量之比表示实际质量之比。以 C + O2 点燃 CO2为例:

即:碳、氧气、二氧化碳的质量之比是12:32:44。
若碳的质量是3g,氧气的质量是多少?学生很容易根据数学中的倍数关系发现同时缩小四倍,氧气的质量是8g。学生再次根据数学知识设:氧气的质量为х,即:
C + O2 点燃 CO2
12 32
3 х
怎么列式计算呢?

?
化学计算题从“量”的角度来反映物质及其变化规律, 包括化学和数学两个因素, 化学知识是化学计算的基础, 数学是化学计算的工具[2]。虽然两种比例式的结果一样,但化学计算中的比例式还蕴含了化学学科思想,即:相对质量之比 = 实际质量之比。所以,第二种比例式的列法是正确的。
教师在教学中帮助学生形成用相对质量之比等于实际质量之比的学科思想,就可以避免学生在列比例式的格式上出错。通过归纳,还可以发现只要知道化学方程式中其中一种物质的实际质量,就可以利用列比例式的方法求化学方程式中其他物质的质量。
二、建立思维模式,降低解题难度
教学中把具有相同的知识点、解题思路相通的习题编排在一起,引导学生从具体实例中思考概括出同类题结构及解题规律。
例如,溶质质量分数与化学方程式相结合的计算是初中化学的重点,也是中考必考内容之一,从学生答题情况分析,溶液的质量怎么计算是解题的关键,只有对学生进行有效地训练和指导,才能使学生掌握这部分知识。
例:100g7.3% 的稀盐酸与100g氢氧化钠溶液恰好完全反应,求反应所得溶液溶质的质量分数。
分析:此题比较简单,解题应注意反应后所得氯化钠溶液的质量为:100g+100g=200g。
例:100g7.3% 的稀盐酸与100g碳酸钠溶液恰好完全反应,求反应所得溶液溶质的质量分数。
分析:我们应注意此时有气体生成,那么反应后所得氯化钠溶液的质量为:100g+100g-CO2气体的质量。
例:100g7.3% 的稀盐酸与100g硝酸银溶液恰好完全反应,求反应所得溶液溶质的质量分数。
分析:此题中有白色沉淀生成,那么反应后所得溶液中的质量为: 100g+100g-AgCl沉淀的质量。
例:100g7.3% 的稀盐酸与9.3g含杂质的碳酸钠(杂质不溶于水也不与酸发生反应)恰好完全反应,求反应所得溶液溶质的质量分数。
分析:此题除了生成气体外,还有不溶性杂质。所以反应所得溶液质量为: 100g+9.3g-CO2气体-杂质的质量。
例:100g7.3% 的稀盐酸与9.3g含氯化钠的碳酸钠恰好完全反应,求反应所得溶液溶质的质量分数。
分析:由于原混合物中有氯化钠,因此反应后所得氯化钠溶液中溶质应包含两部分:生成的氯化钠,原混合物中的氯化钠,由于碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳。反应所得溶液质量为: 100g+9.3g-CO2的质量。
综合以上题组,再根据质量守恒定律可以归纳得到计算公式:反应所得溶液质量=反应前各物质质量总和-气体/沉淀/杂质的质量。通过题组训练,由浅入深,由易到难,层层递进,使学生在练习中形成思维的判断性,建立思维模式,加深对知识点的认识,从而提高解题速度,节省解题时间。
三、变化性题组,培养灵活的思维
化学计算中的题型多样,但常常是换汤不换药。
如:鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙,取50g样品,磨成粉末后,放在电炉上高温煅烧至质量不再发生变化,称量剩余固体物质的质量为41.2g 。(样品中杂质不参加反应)计算:(1)生成二氧化碳气体的质量;(2)此鸡蛋壳样品中碳酸钙的质量分数。
变式1、鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙,取50g样品,磨成粉末后,放在电炉上高温煅烧,并在不同时刻测定剩余固体物质的质量(如下表)(样品中杂质不参加反应) 计算:(1)生成二氧化碳气体的质量;(2)此鸡蛋壳样品中碳酸钙的质量分数。
变式2、鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙,取50g样品,磨成粉末后,放在电炉上高温煅烧,生成气体的质量与反应时间的关系如图所示,(样品中杂质不参加反应)计算:(1)生成二氧化碳气体的质量;(2)此鸡蛋壳样品中碳酸钙的质量分数。
变式3、鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙,取样品磨成粉末后,放在电炉上高温煅烧,充分发应后称量剩余固体质量,操作过程如图所示,(样品中杂质不参加反应)计算:(1)生成二氧化碳气体的质量;(2)此鸡蛋壳样品中碳酸钙的质量分数。

此题组的训练,通过改换表述形式,让学生感知图表计算与语言描述类计算之间的转化,在变中求发展,在变中训练思维的灵活性。帮助学生克服畏惧心理,培养学生思维的灵活性,让学生在掌握基础知识的同时,能力得以提升,思维越来越深刻,提高学习效率。
反思总结
化学计算在初中化学教学中占有重要的位置。化学计算的教学中更要关注思维方法的提炼, 重视创新思维能力的培养, 全面提高学生的计算水平, 体现对学生化学核心素养的培养。
[1]许乃义.一道中考化学计算题的命题实践与反思[J].化学教学,2019(03):82-85.
[2]黄渐芬.化学核心素养导向下“化学计算”中考题型浅析[J].课程教育研究,2018(39):158-159.