劉凱

中學(xué)化學(xué)計(jì)量概念是化學(xué)學(xué)習(xí)由定性認(rèn)識(shí)到定量認(rèn)識(shí)的基石，是定量研究的保證，支撐著學(xué)科的科學(xué)性發(fā)展。計(jì)量概念教學(xué)是概念教學(xué)的重要組成部分。部分教師教學(xué)過(guò)程中過(guò)于關(guān)注計(jì)量概念本身，比如表達(dá)式、計(jì)算方法等，而忽視計(jì)量概念本身的內(nèi)涵，學(xué)生只能簡(jiǎn)單地參考公式、套用公式，導(dǎo)致基于概念的變式練習(xí)或深層次理解的角度進(jìn)行考查時(shí)，學(xué)生答題幾近“全軍覆沒(méi)”，相當(dāng)一部分學(xué)生在碰到計(jì)算類的填空等題目時(shí)，直接放棄，非?？上??？梢?jiàn)，計(jì)量概念的掌握與應(yīng)用是學(xué)生的軟肋，是教學(xué)的難點(diǎn)所在。本文以高中階段最重要的兩個(gè)計(jì)量概念“物質(zhì)的量”和“平衡常數(shù)”為研究對(duì)象，就計(jì)量概念的教學(xué)策略進(jìn)行探討。

一、計(jì)量概念概述

中學(xué)化學(xué)階段，涉及的計(jì)量概念眾多，初中階段、高中階段均有，如表1所示。

二、計(jì)量概念教學(xué)策略與運(yùn)用

1.強(qiáng)化概念在學(xué)科體系中的功用

在“物質(zhì)的量”內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，教材僅以“為了將一定數(shù)目的微觀粒子與可稱量的宏觀物質(zhì)之間聯(lián)系起來(lái)，在化學(xué)上特引入物質(zhì)的量”、“物質(zhì)的量是國(guó)際單位制中的基本物理量之一，符號(hào)為n，單位為摩爾”等概括性的信息。學(xué)生通過(guò)一階段的教學(xué)活動(dòng)會(huì)知道物質(zhì)的量的定義以及運(yùn)用幾個(gè)相關(guān)公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算（如圖1）。這也基本達(dá)到了課標(biāo)的教學(xué)要求。但是，很少去思考為什么要學(xué)習(xí)這個(gè)概念，這個(gè)概念的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生發(fā)展會(huì)有怎樣的幫助？這是概念的功用問(wèn)題。盡管大家都知道物質(zhì)的量是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，但要做到不斷深化并說(shuō)明其重要性，還值得教師不斷提醒自己在教學(xué)中時(shí)時(shí)滲透，尤其在高一，學(xué)生剛剛由初三定性學(xué)習(xí)化學(xué)到定量學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變的重要階段。例如在物質(zhì)的量相關(guān)的教學(xué)中，隨著教學(xué)的逐步遞進(jìn)，應(yīng)該告訴學(xué)生物質(zhì)的量不僅是將宏觀可稱量的物質(zhì)的質(zhì)量與肉眼看不到的微觀粒子聯(lián)系起來(lái)。比如稱量了56.0 g的鐵，實(shí)際上相當(dāng)于稱量了約6.02×1023個(gè)鐵原子；還可以將宏觀可以量取的液體或氣體的體積與微觀粒子聯(lián)系起來(lái)，比如喝下18.0 mL水，就相當(dāng)于喝下了6.02×1023個(gè)水分子；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，收集到22.4 L的氧氣，就相當(dāng)于捕捉到了6.02×1023個(gè)氧分子……類似觀念的滲透，就將宏觀與微觀的聯(lián)系變得具體，物質(zhì)的量的橋梁作用一目了然，學(xué)生感受更加深刻。

在“化學(xué)平衡常數(shù)”教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過(guò)教學(xué)活動(dòng)能收獲：從定量角度描述化學(xué)平衡狀態(tài)，利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行定量表征和比較不同的化學(xué)反應(yīng)的限度，化學(xué)平衡常數(shù)跟溫度有關(guān)，并能運(yùn)用化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的計(jì)算。教學(xué)設(shè)計(jì)越好，學(xué)生在課堂的的收獲會(huì)更多且具體

。但實(shí)際上，為什么要學(xué)習(xí)化學(xué)平衡常數(shù)遠(yuǎn)非一節(jié)課的內(nèi)容學(xué)習(xí)就能滲透的。隨著學(xué)習(xí)的深入，應(yīng)該讓學(xué)生明白通過(guò)學(xué)習(xí)化學(xué)平衡常數(shù)，可以把定性描述化學(xué)平衡、化學(xué)平衡移動(dòng)原理（勒夏特列原理）從定量角度進(jìn)行解釋，從而為調(diào)控化學(xué)平衡形成思路。這點(diǎn)特別是在后續(xù)的弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類水解、沉淀溶解平衡等的學(xué)習(xí)、理解與應(yīng)用中，可以充分體現(xiàn)化學(xué)平衡常數(shù)（幾類平衡常數(shù)）的價(jià)值與功能。這樣的做法使得學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的認(rèn)識(shí)由孤立發(fā)展為系統(tǒng)。同時(shí)，結(jié)合日常生產(chǎn)生活實(shí)踐，多舉一些與平衡常數(shù)知識(shí)相關(guān)的應(yīng)用，如工業(yè)合成氨、沉淀轉(zhuǎn)化法在工業(yè)酸性廢水中的應(yīng)用等，學(xué)生對(duì)平衡常數(shù)的認(rèn)識(shí)會(huì)更加立體、豐富。

2.重視概念的建構(gòu)過(guò)程

（1）關(guān)注學(xué)生前概念

以物質(zhì)的量為例，以學(xué)生前概念（相對(duì)原子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量等）為基礎(chǔ)的建構(gòu)值得借鑒。例如，C+O2CO2，學(xué)生理解此方程式表示的意義是沒(méi)問(wèn)題的。

C+O2

CO2

微觀：一個(gè)碳原子，一個(gè)氧分子，一個(gè)二氧化碳分子

宏觀：12 g碳32 g氧氣，44g二氧化碳

同一個(gè)化學(xué)方程式表示的意義相同，因此，微觀粒子和宏觀質(zhì)量之間存在著聯(lián)系。到底有什么聯(lián)系呢？教師提供一組數(shù)據(jù)，一個(gè)碳原子的質(zhì)量為m（C）=1.993×10-23g，一個(gè)氧分子的質(zhì)量

m（O2）=5.316×10-23g。通過(guò)計(jì)算12 g碳、32 g氧氣中含有的微粒數(shù)發(fā)現(xiàn)，二者含有的微粒數(shù)相同，該數(shù)值大約為6.02×1023。是不是其他物質(zhì)也含有相同的微粒數(shù)呢？接著給出一組不同微粒數(shù)的質(zhì)量，來(lái)計(jì)算其所含有的微粒數(shù)目，如表2所示。

（1）按要求填表

培養(yǎng)學(xué)生基本計(jì)算能力

（2）第1、2組數(shù)據(jù)說(shuō)明了什么？

反應(yīng)物的濃度與平衡常數(shù)的關(guān)系

（3）第3、4組數(shù)據(jù)說(shuō)明了什么？

生成物的濃度與平衡常數(shù)的關(guān)系

（4）你能從上面4組數(shù)據(jù)得到什么結(jié)論？平衡常數(shù)與濃度無(wú)關(guān)

學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)，各組數(shù)據(jù)平衡濃度按照關(guān)系式計(jì)算所得結(jié)果幾乎一致。4組數(shù)據(jù)得到的結(jié)論是：對(duì)一個(gè)確定的化學(xué)方程式平衡濃度間各物質(zhì)間存在某種定量關(guān)系的的規(guī)律；不同起始濃度，不同起始物質(zhì)不影響平衡濃度間的這種定量關(guān)系的規(guī)律。到此，化學(xué)平衡常數(shù)概念基本建立。當(dāng)然，也可以利用其他表格進(jìn)行補(bǔ)充并挖掘其數(shù)據(jù)的

化學(xué)習(xí)題的解答，常常采用教師或?qū)W生講解評(píng)析的方式進(jìn)行。在教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)對(duì)于那些與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的習(xí)題，如果習(xí)題涉及的實(shí)驗(yàn)器材、藥品易于準(zhǔn)備，操作比較簡(jiǎn)單方便，在進(jìn)行習(xí)題解析時(shí)不妨借助實(shí)驗(yàn)來(lái)加以強(qiáng)化說(shuō)明，這樣往往能達(dá)到解題思路更清晰，認(rèn)識(shí)化學(xué)原理更充分，理解概念更透徹，課堂教學(xué)更有趣，學(xué)生更容易掌握的良好效果。

一、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)解析有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)類習(xí)題

1.人教版上冊(cè)第42頁(yè)第4題（1）題“把二氧化錳加入裝有過(guò)氧化氫溶液的試管中”與“把過(guò)氧化氫溶液緩緩的加入盛有少量二氧化錳的試管中”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否相同？哪種方法可以得到平穩(wěn)的氧氣流？在習(xí)題講解時(shí)，對(duì)于答案有部分同學(xué)難理解，特別是說(shuō)不清楚原因，于是筆者準(zhǔn)備好藥品和儀器，請(qǐng)一位學(xué)生分別按題中要求進(jìn)行操作，讓其他學(xué)生觀察，結(jié)果現(xiàn)象十分明顯，并且看到現(xiàn)象后又追問(wèn)“為什么”，結(jié)合實(shí)驗(yàn)很快就理解并解決問(wèn)題。

2.用加熱高錳酸鉀或氯酸鉀并用排水法收集氧氣時(shí)，實(shí)驗(yàn)操作中一個(gè)很關(guān)鍵的步驟“先撤導(dǎo)管后熄滅酒精燈”，筆者按照錯(cuò)誤的步驟演示給學(xué)生，當(dāng)水回流到導(dǎo)管又即將到達(dá)試管口時(shí)，再迅速地補(bǔ)上點(diǎn)燃的酒精燈，明顯地觀察到導(dǎo)管中的水柱被“趕”了出來(lái)。這時(shí)“如果先熄滅酒精燈，水槽中的水可能會(huì)倒吸入試管，使試管因驟冷而炸裂”的描述就容易理解了，從而避免了學(xué)生純機(jī)械記憶此知識(shí)。

功能，得到更為全面認(rèn)識(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)。

3.變式練習(xí)，提高認(rèn)知水平

一般來(lái)說(shuō)，關(guān)于計(jì)量概念的考查通常是圍繞某個(gè)關(guān)系式（或等式）展開(kāi)，知道了兩個(gè)相關(guān)量，就可以求未知量。學(xué)生在做此類題目時(shí)的難點(diǎn)通常表現(xiàn)在關(guān)系式（或等式）找不到或相關(guān)量找不到。有些相關(guān)量涉及這些核心概念的理解，如例1。

例11 g N2中含有n個(gè)N2分子，則阿伏加德羅常數(shù)NA可以表示為（）。

A.14n/molB.28n/mol

C.n/14molD.n/28mol

學(xué)生必須想到宏觀（1 g）與微觀（n個(gè)）的聯(lián)系要以物質(zhì)的量作為橋梁，并以此建立關(guān)系式（見(jiàn)圖1），就不難選出正確答案。

有些題目中相關(guān)量線索明顯，但相關(guān)量被隱藏，如例2。

例2工業(yè)生產(chǎn)中有時(shí)采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂法來(lái)測(cè)定沉淀后溶液中Cr3+的含量，其原理是Mn++nNaRnNa++MRn，其中NaR為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，Mn+為要測(cè)定的離子。某次測(cè)定過(guò)程中，將pH=5的廢水經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂后，測(cè)得溶液中Na+比交換前增加了4.6×10-2 g·L-1，則該條件下Cr（OH）3的Ksp的值為。

學(xué)生很快就能知道要求Cr（OH）3的Ksp當(dāng)然要知道c（Cr3+）和c（OH-）。問(wèn)題在于，這兩個(gè)相關(guān)量不好找。c（OH-）的相關(guān)量是c（H+），通過(guò)pH、Kw可以求解；而c（Cr3+）通過(guò)分析則只能通過(guò)題目條件中的方程式來(lái)求解。當(dāng)然，學(xué)生還得知道n=3，g·L-1還得轉(zhuǎn)化為mol·L-1，才可以準(zhǔn)確求解。

要說(shuō)明的是，教學(xué)過(guò)程中沒(méi)有必要實(shí)行題海戰(zhàn)或是為了尋求難度而出難題。把握學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的障礙點(diǎn)，有針對(duì)性地選擇習(xí)題進(jìn)行鞏固與突破，訓(xùn)練學(xué)生的基本知識(shí)與基本技能，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，起到事半功倍的效果。

以上是對(duì)兩個(gè)重要的計(jì)量概念教學(xué)的一些思考，旨在拋磚引玉。該類概念的教學(xué)與探索值得思考與實(shí)踐，讓學(xué)生從心理上全面地理解與接受它，真正做到學(xué)生聽(tīng)得懂、學(xué)得會(huì)、用得活。

（收稿日期：2016-09-15）