逆向思维在高中化学解题中的应用

汤方喜

(安徽省利辛县第一中学,安徽 亳州 236700)

逆向思维是一种特殊的思维方式,又叫求异思维,是对司空见惯、已成定论的事物或者观点展开反方向思考,使思维指向对立面发展,基于问题相反视角展开深入探索,促进新思想的树立与新形象的创立.在高中化学解题教学中,当遇到一些比较特殊的问题时,假如使用正向思维难度较大,容易出错,这时教师可引领学生应用逆向思维,从问题结论往回推导,进行反向思考,从求解过渡至已知条件,将问题变得简单化,继而提高他们的解题效率.

1 逆向思维的作用

在高中化学解题训练中应用逆向思维,一方面能够有效提高学生的解题效率,他们通过逆向思维的应用,能够掌握题干中的关键知识要素,梳理出清晰的解题思路,明确找到解题方向,把握好重点信息,使其学会辩证的思考与分析问题,灵活使用所学的化学知识点进行解题,达到学以致用的效果,在逆向思维中促使自己将学过的化学知识要点联系起来;从另一方面来讲,能够促进学生深层分析与理解化学试题的含义,达到深度学习的目的,使其在解题训练中慢慢形成知识迁移的能力,让他们的思维不仅停留在题目表层,还形成深度发掘题目内涵的意识和能力[1].此外,随着新一轮教育改革的持续推进与不断深化,高中化学教学应突出拓展性与延伸性,在解题教学中培养学生的逆向思维是相当有必要的,使其掌握解答化学试题的方法与窍门,拓展学习的广度和深度,让他们结合假定条件、逆向思维与寻找矛盾点等多种方式真正提高自身的解题水平[2].

2 逆向思维在高中化学解题中的实践应用

2.1 运用逆向思维分析题干,快速处理客观化学试题

客观题主要包括选择题、判断是非题等题型,在处理客观题时,因为无需进行详细、完善的解题流程,与逆向思维有着极强的适配性,学生可以根据题干中的关键信息迅速找准做题突破口,使其确定解题方法,让他们很快地求出结果.在高中化学客观题解题训练中,教师可指导学生运用逆向思维分析题干中提供的已知条件,使其回忆与搜索知识库中储备的信息,让他们通过逆向分析在较短的时间内就把这类试题处理掉[3].

例1以下说法正确的是( ).

A.金属阳离子只具有氧化性,不存在还原性

B.离子化合物中有可能存在共价键

C.某种化学元素在一种化合物中只会显示出一种化合价

D.共价化合物中不可能存在离子键

分析针对选项A,要想尽快判断出这一说法是否正确,如果运用正向思维短时间内很难判断出来,而基于逆向思维视角切入,可以这样思考,只要找到一种阳离子既有还原性,还有氧化性,就能够推翻这一说法,其中Fe2+就具有这种特性,由此证明A选项是错误的;针对选项B,通过正向思维就可以判断出说法正确;针对C选项,仍然可以使用逆向思维,找出一种元素在同一种化合物中具有多种化合价,学生结合所学知识,找到在NH4NO3这一化合物中,氮元素的化合价有-3和+5,据此说明是一个不正确的说法;针对选项D,同样可以使用正向思维分析题干信息,发现这一说法是正确的.

2.2 应用逆向思维重新审题,确定各个信息之间联系

针对高中化学解题教学来说,审题不仅是学生做题的第一个环节,还是极为关键的一环,只有把题意审清才可以透彻理解题目内容,才能够把头绪理清,明确解题的基本方向与思路,使其准确、快速地得到结果.综合题是高中化学解题训练中一种比较常见的题型,学生处理这类题目时需具备较强的审题能力,教师可提醒他们应用逆向思维重新审理题目内容,确定题干中各个信息的联系,使其精准把握题目中的核心内容,从而得到正确答案[4].

例2有一种没有验证过的液体,经过测量后发现总量是1 L,密度是11 g/mL,发现在这一液体中氢元素的质量分数是8.64%,氧元素的为85.6%,剩下的都是氮元素,请判断出这种液体具体是什么?并求出该物质的质量分数与物质的量的浓度.

分析在解答这类题目时,学生要先根据氢、氧、氮三种元素的质量分数来求出物质的量的比,即为n(H)∶n(N)∶n(O)=8.64%/1∶85.6%/16∶5.76%/14=21∶13∶1,针对这一比值较为陌生,能够判断出这种液体并非纯净物,题干中又涉及到质量分数、物质的量等化学概念,据此判断出属于水溶液的一种,之后借助逆向思维展开推断,因为水溶液中含有氢、氧、氮三种化学元素,结合高中化学知识范畴,该种溶液可能是亚硝酸溶液、硝酸溶液与氨水,代入相关信息进行反向推理以后,由于氨水的密度比1小,同题干信息不相符,这说明不是氨水;假如是亚硝酸溶液,氢、氧、氮这三种元素的比例不符合题干描述,由此说明只能是硝酸溶液,如果把1 mol的硝酸溶入到10 mol的水中,通过验证能够证明这一答案是正确的,然后通过计算就能够求出该硝酸溶液的质量分数与物质的量的浓度.

2.3 巧妙运用逆向思维方式,助推学生掌握解题技巧

与正向思维相比,逆向思维则是对常识、惯例、常规进行挑战,能够突破传统思维定势的束缚,摆脱由经验和习惯所导致的固定思维认知与模式的禁锢,突显新颖和个性.在高中化学解题训练中,教师需要指引学生学会使用逆向思维的方式分析题目内容与解题,使其产生焕然一新的感觉,借此助推他们掌握更多有用的解题技巧[5].

例3一位同学进行化学实验探究时,选取质量是4 g的铁粉、镁粉、锌粉混合物,把它们与一定质量分数是25%的稀硫酸进行反应,刚好可以完成反应,然后将水全部蒸发出来后,固体物质的质量是100 g,则在这一反应过程中生成的氢气质量是( ).

A.2 g B.3 g C.4 g D.5 g

分析处理这道题目时,假如运用正向思维的方式进行运算,显得计算量比较大,而且还会涉及到等式中的化学变量,使用逆向思维时,学生可以依托代入法把四个选项中的数值逐个代入到化学方程式之中,并借助质量守恒定律得出在100 g的固体物质中,能够判断出铁粉、镁粉与锌粉的总量仍然为4 g,其它成分是SO4,那么可以生成的氢气质量为2 g,所以说选项A是本题的正确答案.

2.4 使用逆向思维的灵活性,学生梳理正确解题思路

从相反的视角进行思考,是逆向思维的体现与应用,通常能够起到意想不到的效果,同传统的正向思维相比表现得更加多变与灵活,有利于解题思路的确定.针对高中化学解题教学来说,教师指导学生使用逆向思维分析题意时,思维将会变得更为灵活,使其形成准确的解题流程,尽量把计算步骤进行简化处理,降低他们出现错误的概率[6].

例4已知存在两种质量分数不同的硫酸溶液,将这两种质量相同的硫酸溶液进行混合,得到的溶液质量分数是a%,把这两种体积相同的硫酸溶液进行混合,得到的溶液质量分数是b%.将两种质量相同质量分数不同的乙醇溶液进行混合,得到的溶液质量分数同样为a%,把这两种体积相同的乙醇溶液进行混合,得到的溶液质量分数是c%,则a、b、c之间的大小关系是( ).

A.a>b>cB.b>a>c

C.c>a>bD.a>c>b

分析学生可以根据已学的化学知识展开分析,知道当硫酸溶液的浓度变大时,密度也会随之变大,乙醇则有着相反的特性,浓度越大,密度就越小,他们可使用逆向思维展开解析,当把两种体积相同的溶液混合时,假如需让混合之后的溶液质量分数大于a%,只有多取一些浓硫酸才可以实现要求,同样的,当把两者体积一定的乙醇溶液进行混合时,溶液的质量分数一定会比a%小,这样能够判断出b>a,a>c,即为b>a>c,故正确答案是选项B.

2.5 借助逆向思维进行发散,有效拓展学生解题空间

在一般情况下,正向思维比较习惯于单方向的思考,追求的是唯一的正确结果,有着明显的收敛性特点,逆向思维发散性特点十分显著,能够为题目的处理带来新的思路与方向.在高中化学解题教学中,学生不仅要学会运用正向思维处理一些常规题目,教师还要指引他们解答部分特殊题目时充分借助逆向思维优势进行发散性思考,使其基于问题的结论进行倒推,反过来思考,拓展自身的解题空间,将复杂问题处理的简单化[7].

例5甲烷中存在的氢原子会发生化学反应,然后替换成其它原子或原子团,像当用氯原子替代时,将会产生四种不一样的物质,即为CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl,而且在以上四种产物当中,只有其中一种产物的生成可以验证甲烷分子的平面结构并非正方形,而是一种正四面体结构,请问是四种物质中的哪一种?

解析由于甲烷中只有C与H两种原子,生成物具有相同的C—H键,那么在空间分布中将会存在两种不同的形态,也就是平面正方形和正四面体,将之替换为数量不相同的氯原子之后,自然会出现不相同的C—Cl键.此时,学生可使用逆向思维法来解题,如果甲烷的结构为平面正方形,CCl4、CHCl3、CH3Cl都可以绘制出一种结构,但是CH2Cl2具有两个不相同的结构形态,如图1所示,由此可见与题目中给出的四种物质有着明显不同,从而证明甲烷的结构不是平面正方形,即根据CH2Cl2可以说明甲烷的结构为正四面体.