初中化学守恒思想的教学研究

王一凡

(上海市宜川中学附属学校，上海 200065)

初中化学守恒思想的教学研究

王一凡

(上海市宜川中学附属学校，上海 200065)

守恒思想是初中化学中非常重要的思想方法，无论是化学方程式的记忆和书写还是化学反应原理的推理和计算等初中化学的核心内容都是建立在守恒思想的基础之上的.本文将结合初中化学教学中经常涉及到的几种守恒思想方法的分类作出解析，并对化学教学中如何培养学生守恒思想方法进行了一定的教学研究和思考，目的是为以后的教学中更好的帮助学生获取知识、培养学生分析问题和解决问题的能力.

初中化学；守恒思想；教学研究

化学学科思想的化学教学会造成学生学习化学浮于表面，增加了学生在学习化学的难度和困惑，严重限制了学生科学素养，探究学习的能力和创新性思维的发展.而守恒思想又是诸多化学思想中应用最多涉及最广的学科思想，因此培养学生守恒思想的教学研究尤为重要.

一、初中化学守恒思想主要分为以下几个方面

1.质量守恒

当物质之间发生化学反应时，其实质就是分子获得一定的能量，拆分成原子，原子不能稳定的存在，又重新组合成新的分子.从宏观角度来看化学反应前后元素的种类不变；从微观的角度来看某种元素的原子无论是在哪种物质中，反应前后原子的种类、质量及个数都不会改变，即总质量守恒.

2.电荷守恒

在书写化合物的化学式时，一个重要的原则就是化合物中各元素化合价代数和为零.其实质就是在化合物中，阴、阳离子所带总电荷电量相等而电性相反，即电荷守恒.

3.得失电子守恒

在化学反应中，如果有物质得到电子同时一定有物质失去电子，电子不会凭空产生也不会凭空消失，电子只会从一种物质转移到另一种物质，也就是说得失电子数一定是守恒的.

二、守恒思想在初中化学中的应用

1.质量守恒思想的应用

(1)便于学生记忆和书写化学方程式

化学方程式的学习是初中学生用化学的语言来认识和了解物质世界的重要途径,是打开化学世界大门的钥匙和进入微观世界的必经之路,当然也是中考化学的重点和难点,所以化学方程式的书写显得尤为重要,而化学方程式的书写的重要原则就是质量守恒定律,所以质量守恒思想就贯穿于化学学习的始终.化学方程式的书写对学生来说，难点就是没有很好的用守恒思想来理解而是用背诵单词的方法来记忆.

师：同学们生活中大家把可乐、雪碧、盐汽水等饮料称之为什么饮料？

生：碳酸饮料.

师：为什么称为碳酸饮料啊？

生：饮料中含有碳酸.

师：碳酸哪里来的呢？

生：不清楚啊.

师：同学们，其实在碳酸饮料的制取过程中，就是把二氧化碳压入饮料中制成汽水的.二氧化碳怎么会变成碳酸了呢？接下来就来研究一下二氧化碳和水的反应.

师：反应物如下：CO2+ H2O →

请大家观察反应物含什么元素？

生：共有碳氢氧三种元素.

师：所以生成物中也一定什么元素？

生：一定含碳氢氧三种元素.

师：你们猜想生成物是什么？

生：碳酸.

师：怎么证明我们的猜想呢？

生：滴加石蕊，溶液变红

二氧化碳和水的化学性质的学习就在这轻松愉快的探究过程中结束了,如果坚持这种用元素守恒的思想方法来学习化学性质的话，相信学生对于化学方程式的书写便水到渠成了.(2)便以学生理解和推导计算关系式

守恒法也是初中中学化学计算中一种很重要的技能与方法，也是各类模拟试题或者中考试题中应用最多的方法之一，其特点是抓住有关变化的始态和终态，忽略中间过程，利用某种不变量建立关系式，从而简化思路，化难为易，快速解题.这里以一道关于质量守恒定律的压轴选择题为例：

例1 (12年中考压轴选择题46题)取一定量的氧化铁与氧化铜的混合物，加入稀硫酸(含0.1 mol H2SO4)，恰好完全反应生成盐和水.原混合物中氧元素的质量是( ).

A．6.4g B．3.2g C．1.6g D．0.8g

做这道题的时候有些同学写了一大堆的方程式，然后设未知数，解方程，绕了一大圈也没有理清计算的思路.显然根据酸溶液和碱性氧化物反应生成盐和水的性质，稀硫酸的氢元素全部变成水中的氢元素，由元素守恒可知稀硫酸0.1mol，则生成水也是0.1mol，而水中的氧元素又全部来自于氧化铁和氧化铜中的氧元素，因此水中的氧元素是0.1mol，所以原混合物中的氧元素也是0.1mol，根据反应前后氧元素守恒的关系便很容易解决了.

(3)便于学生猜想和推断物质的化学式

根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素种类不变的思想，给我们研究一些物质的组成指明了方向.比如教材中提到的无论水的电解,还是氢气在氧气中燃烧,都证明了水是由氢元素和氧元素组成的化合物.人们经过了大量的实验测定,确认了水的化学式是H2O.

2.电荷守恒思想的应用

(1)便于学生根据化合价书写化学式

化学式的书写是初三化学中第一次用化学语言认识和学习化学物质，也是为书写化学反应方程式做准备的，如果化学式书写不来，那就制约了化学学习的发展，因此理解化学式书写中电荷守恒的思想就避免了学生死记硬背的弊端，特别是书写带原子团的物质化学式时，不妨让学生先书写部分酸碱盐的化学式如下：

HCl HNO3H2SO4H2CO3

NaOH KOH Ca(OH)2Al(OH)3

NaCl NaNO3Na2CO3Na2SO4

学生书写好这些化学式之后，笔者还会引导学生来观察和思考从上面这些酸、碱、盐的化学式的书写中我们发现了哪些规律：讨论后我收集了他们的答案：

“老师我们发现了酸根结合的氢原子数是由酸根的化合价决定的，如果酸根显-1价，则酸根结合一个氢原子；如果酸根显-2价则酸根结合两个氢原子，依次类推……”

“老师我们发现了金属元素结合的氢氧根数是由金属元素的化合价决定的，如果金属元素显+1价，则金属元素结合一个氢氧根；如果金属元素显+2价，则金属元素结合两个氢氧根，依次类推……”

“老师我们发现了……”

听到同学们精彩的发言，笔者深信他们用电荷守恒思想来书写化学式已经融入了自己的思想观念.

(2)便于学生根据化学式计算元素的化合价

例2 求KMnO4中锰元素的化合价

求解如下：设锰元素化合价为x

1+x+ 4×(-2)=0

1+x-8=0

x=+7

3.得失电子守恒思想的应用

(1)便于学生配平氧化还原反应

在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数和还原剂失电子总数相等，即得失电子数守恒；因此氧化还原反应的配平就是建立在得失电子守恒的基础之上的，笔者举例如下：

例3 配平下面的化学方程式

2.便于学生建立计算关系式

对于比较复杂的计算或者涉及方程式数目比较多的时候，可以根据得失电子守恒这一思想快速地建立一种关系式.

例4 (2009年中考压轴选择题46．)将物质的量相等的铝粉和铁粉分别与同体积、同浓度的稀硫酸反应，反应情况如下图所示.有关叙述中正确的是( ).

A．铝粉、铁粉和硫酸均有剩余

B．铝粉、铁粉均反应完，硫酸有剩余

C．硫酸、铝粉均反应完，铁粉有剩余

D．硫酸、铁粉均反应完，铝粉有剩余

分析如下：由图像可知，最终生成等质量的氢气

根据得失电子守恒建立关系式如下：

Fe→2H→H23Fe→6H→3H2

Al→3H→1.5H22Al→6H→3H2

由上述关系式可知消耗的铁和铝的物质的量之比一定是3∶2，而最初铝粉和铁粉物质的量相等，所以可推知金属铝一定有剩余(和铝反应的硫酸就不会剩余)答案选D

三、对守恒思想在初中化学中的应用的思考

“守恒思想”是人们在认识化学这一学科实践活动中应用得最重要的思想方法之一，是对化学的本质、特征、价值的基本认识.从以上例题可以看出，利用守恒思想可以使初中化学的学习化难为易、化复杂为简单、化抽象为具体，同时还能体会到守恒之妙处、培养学生多角度思考问题等.培养化学学科的思想不仅是学习化学的需要，也是将来孩子们走向社会的需要.

[1]上海市教育委员会.上海市中学化学课程标准(试行稿)上海教育出版社，2004(10).

[2]上海市教育委员会教学研究室.上海市初中化学学科教学基本要求(试验本)上海：上海科学技术出版社，2017(1).

[3]上海市中小学课程改革委员会.九年级义务教育课本(化学)，2007(8).

[责任编辑：李璟]

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1008-0333(2017)26-0088-02

2017-07-01

王一凡(1981.05-)，女，河南商丘，中学一级，本科，从事初中化学教学.