活用思维意识 突破实验推理

楼建清

摘 要：实验推理题是考查化学核心素养中的实验探究和创新意识的主要题型。本文尝试解题思维过程中采用“三句话两个干扰”的五个意识，针对三种题型，通过独立思考和处理信息来提高解题能力。

关键词：思维意识;情景干扰;信息处理

实验推理题是浙江化学选考中的重要题型，一般出现在选择题25题号的地方。主要用来考查学生的实验能力和推理能力，达到评估考生的创新和分析信息能力、探究和逻辑思维能力、设计和评价改进能力的目的。常见题干以混合物的组成和溶液中的离子分析形式出现，命题者精心创设实验情景，让学生联想已经学过的实验原理和方法，迁移到新情景解决问题。本人在教学实践中，依据建构主义、心理学、哲学原理，归纳出“三句话，两个干扰”的思维意识，来突破这类题型的思维陷阱，完成解决问题。

“三句话”是指（1）一步一回头。取意于“回眸一笑百媚生”，追求美学基础的趣味形式进入反思意境。依据复分解反应和氧化还原的条件，每断定一种离子，就启动逻辑反思，回头排除与它不共存的离子。这种思想符合哲学上的矛盾论，古代“五行学”上也称之为“相克”。（2）有阴必有阳。根据电中性原理，溶液中阴阳离子必须相依为命。符合中国特色的“阴阳论”，孤阴不生，孤阳不长，阴阳调和，万物生长。古代“五行学”上也称之为“相生”。（3）数据用守恒。题目中出现数据时，学生会对数据视而不见，误入精心设计的情景。数据用守恒的意识，会唤醒学生领悟命题者的意图，采用电荷守恒的方法，来判断是否还有其他离子存在。所谓“两个干扰”是指（1）带入干扰。在实验过程中添加试剂带来的干扰，命题者会故意设计“量的问题”和原有离子，干扰学生对原来组成中的成分判断。（2）现象干扰。产生现象，可以有不同原因造成，思维定势会被假象迷惑。活用思维意识可以提醒自己，必须透过现象看本质，实事求是。看破红尘干扰，方得慧眼清心。

（一）混合物组成型推断

2020年1月浙江化学选考25题：某固体混合物X，含有AI2（SO4）3、、FeCI3、Na2CO3和CuSO4中的几种，进行如下实验，

①X与水作用有气泡冒出，得到有色沉淀Y和弱碱性溶液Z;

②沉淀Y与NaOH溶液作用，无变化。

下列说法不正确的是

A.混合物X中必定含有Na2CO3，不含AI2（SO4）3

B.溶液Z中溶质主要是钠盐，却含有NaHCO3

C.灼烧沉淀Z，可以得到黑色物质

D.往溶液Z中加入 Cu粉，若不溶解，说明X中不含FeCI3

【解题分析】通过信息分析，精确提取关键词，合理进行推理判断。“气泡”有碳酸钠，“有色”含硫酸铜，“无变化”排除硫酸铝。回头看并挖掘隐含条件，“碱性溶液”推测水解可产生碳酸氢钠。脱离沉淀Y是碳酸铜还是氢氧化铜的犹豫，走出氧化铜分解生成氧化亚铜的误区，找到命题者设计的“可以”二字。再回首联想已学过水解知识，发现弱碱性溶液Z中，Fe3+ 恰似“黄鹤一去不复返”，无法说明X中不含氯化铁。答案选D

（二）溶液里离子型推断

2018年4月浙江化学选考25题：某绿色溶液A含有H+、Na+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、SO42-、Clˉ、CO32-和HCO3-离子中的若干种。取该溶液进行如下实验（已知Ag2SO4微溶于水，可溶于酸）：

①向溶液中滴加Ba（OH）2溶液，过滤，得到不溶于酸的白色沉淀和绿色滤液B;

②取滤液B，先用HNO3酸化，再滴加0.001 mol·Lˉ1AgNO3溶液，有白色沉淀生成。

下列说法不正确的是

A.溶液A中一定存在H+、SO42-和Clˉ

B.溶液A中不存在Mg2+、CO32-和HCO3-，不能确定Na+的存在

C.第②步生成的白色沉淀中只有AgCl，没有Ag2CO3

D.溶液A中存在Fe2+与Cu2+中的一种或两种，且可以用NaOH溶液判断

【解题分析】根据实验操作，结合题给信息，判断一定含Clˉ，肯定选项C正确。“不溶于酸”确定有SO42-，不知碳酸钡和硫酸钡溶解度的信息，只能初步排除CO32-和HCO3-离子。水合铜离子是蓝色的，学生容易被Cu2+蓝色的思维定势所欺骗，命题者设计了实验新情景，氯化铜高浓度溶液时绿色的，学生必须掌握拓展信息才能理解D的正确， “绿色”至少含有Fe2+、Cu2+中的一种，“一步一回头”，再次排除CO32-和HCO3-离子。激发思维意识，挖掘题目的创新意图，你会发现氢氧化钡前少了平时常见的“过量”二字，反思意识引导学生去发现隐含条件“滤液”，激活“带入干扰”思维，提醒你氢氧根离子哪里去了？蓦然回首可见“灯火阑珊处”的H+，继而想到氢氧化钡“量的问题”，酸性介质中Mg2+不可能沉淀，得出无法判断的结论。答案选B

（三）实验流程型推断

例3，已知：SO32-的还原性强于Iˉ，HN03具有强氧化性。某溶液X可能含有NH4+， Na+、Ba2+、Fe3+、Iˉ、SO32-、SO42-中的几种，为确定其组成，某同学进行如下实验：

由上述实验现象可知，原溶液X中一定没有的离子是____________一定含有的离子是_____________________

【解题分析】定性推断，“带入干扰”意识发现，SO42-与SO32-至少有一种。“一步一回头”思想，删除Ba2+、 Fe3+ 。根据实验流程图可知，一定含NH4+。到此学生容易感到“山重水复疑无路”，思路受阻心茫然。被学生忽略的数据，在“数据用守恒”的潜意识作用下被激活，定量计算可知SO42-与SO32-两者物质的量之和是0.02摩，NH4+物质的量为0.05摩，利用电荷守恒，发现“柳暗花明又一村”，推断出Iˉ肯定存在。至于Na+是否存在要看Iˉ物質的量多少，故无法判断。此时“无色”两字又让人迷惑，碘水不是有颜色吗？反思“还原性顺序”的新信息，守恒定律又会再度让人想到“量的问题”，感悟“少量”可以避免Iˉ氧化为碘水，豁然开朗。活用思维意识，解题过程也升华为一种艺术和享受。

参考文献：

[1]近五年浙江省选考化学试卷。

[2] 《怎样解题：数学思维的新方法》 波利亚（美国）  2011上海科技出版社

[3]《思维导图》   东尼.博赞（美国）  化学工业出版社