一道中考化学压轴计算题的探究和启示

周来友

摘 要：2016年全国各地中考化学计算题，可谓异彩纷呈，吸人眼球。涉及到的计算方法有平均值法、关系式法、极端假设法、守恒法、差量法、分类讨论法、方程（组）法等等。这些计算题旨在引导师生注重思维方法的提炼，重视创新能力的培养，让学生在经历中考“计算风暴”洗礼的同时，感受化学计算的新奇和魅力，真正提高学生的计算水平。

关键词：2016年；中考化学；压轴计算题；探究和启示

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2017）14-0045-04

一、问题的提出

将化学中考压轴计算和实验进行结合，是近几年来中考化学压轴计算题命题的一大亮点，也是中考中的一个难点。分析近几年全国各省市中考化学试卷，发现这类试题越来越新颖，也越来越灵活，是对学生计算能力和实验能力的一个很好的考察。但学生往往得分率很高，得高分率和满分率却很低。究其原因：一是学生在计算方面缺乏一定的解题技巧。对计算题的认识，还停留在只根据一个化学方程式列正比例的水平上，涉及到的反应多了，理不清头绪。二是学生实验能力较差。对实验目的，实验步骤，实验细节理解不够深刻，不能充分挖掘实验的内涵和外延，只是对书本进行死记硬背，出现了一批“看实验”、“记实验” 、“背实验”的考生。三是学生对从实验中获取信息，处理信息，运用信息解决实际问题的能力较差，不能从整体上把握题意，不能把题中信息前后联系起来进行整合处理。四是由于受考试时间和考试空间的限制，学生心理素质较差，仓促应战，盲目作答。下面，笔者以2016年福建省福州市中考化学试题的第17题为例进行分析说明。

二、对考题的解析

【题目】某固体粉末由Mg、MgO、Mg（OH）2中的一种或几种组成.某化学小组为了探究该固体粉末的成分，设计如图1所示的装置（固定装置省略）.

【信息资料】本实验条件下，氢气密度为0.09g/L.

【实验过程】

步骤Ⅰ：检查装置气密性，装入药品并连接仪器.

步骤Ⅱ：倾斜Y形管，使样品充分反应，测得生成气体的体积为55.6mL.

步骤Ⅲ：拆下装置，往Y形管内残余液中加入氢氧化钠溶液，至不再生成沉淀.经过滤、洗涤和干燥后，称得沉淀质量为2.90g.

【回答问题】

（1）该套装置气密性的检验方法是___.

（2）①使样品与硫酸充分反应的正确操作是___（填标号）.

A.硫酸溶液转移到样品中；B.样品转移到硫酸溶液中.

②判断样品完全反应的现象___.

（3）根据实验结果分析：

①通过步骤Ⅱ推断，样品中一定含有的物质是___.通过步骤Ⅲ计算，样品中镁元素的总质量为___.

②结论：该样品中的成分是___.

【反思】

（4）该化学小组同学经过讨论得出以下结论，正确的是___（填标号）.

A.利用该实验方案，能计算出样品中各物质的质量.

B.实验前可通过样品的质量估算硫酸溶液的质量，确保样品完全反应.

C.仅称量步骤Ⅱ中Y形管内药品减轻的质量，即能计算出样品中各物质的质量.

【解析】本题计算非常复杂，其意图在于，通过用量气法和沉淀法来测定混合物成分的实验，考查学生运用“元素守恒”的观点分析解决问题的能力，当然涉及到了“关系式法”和“极端假设法”这些高级的计算方法。尽管计算不要过程，但其思维方式堪称一绝，在初中阶段也算达到了登峰造极的程度，真是匠心独运。下面，我们逐一作答。

第一问，把水准管下移一段距离，使水准管和量气管中的水形成一定的液面差，如果一段时间后液面差保持不变，则说明装置不漏气；反之漏气。

第二问，①选A，理由是如果样品转移到硫酸中，势必造成有一小部分固体残留在容器内壁上，这部分没有反应掉。②判断样品完全反应的现象是Y形管中的固体全部消失，因为样品是不溶于水的。

第三问，①通过步骤Ⅱ可知，有气体产生，说明样品中一定含有的物质是金属镁；通过步骤Ⅲ可知，氢氧化镁沉淀质量为2.90g，根据其化学式用“守恒法”容易算出样品中镁元素的总质量为1.2g。

②结论：该样品中的成分是Mg、MgO和Mg（OH）2。理由是：易求氢气和单质镁的质量分别为5×10-3g和6×10-2g。用守恒法或关系式法可求出单质镁转变成的氢氧化镁质量为0.145g，不含单质镁的剩余样品转化成的氢氧化镁质量显然是（2.90g-0.145g）=2.755g。剩余样品总质量为（2.00g-6×10-2g）=1.94g。

假设剩余样品同时含氧化镁和氢氧化镁，令氧化镁质量为x，用“守恒法”可知它变成氢氧化镁质量为x，剩余样品含的氢氧化镁不用转化，其质量就是（1.94g-x）。

显然x+（1.94g-x）=2.755g成立，解得氧化镁质量x=1.811g，则氢氧化镁质量为1.94g-1.81g=0.13g，基于这样的分析，故样品含有三种物质。

第四问答案选A、B。根据上一问的分析，选项A显然成立；至于选B，沿用上面所得各成分数据进行估算当然可行，但很繁琐，若用“极端假设法”估算较为简单。

假设各种成分质量都等于2.00g，容易理解利用金属镁估算出的硫酸溶液质量最大，按此数据准备硫酸溶液的质量一定可以保证各成分完全反应掉。

【评注】仔细推敲，本题计算涉及到了守恒法，关系式法，（一般）假设法，方程（组）法，极端假设法.如果平时不注重实验探究能力的培养，不注重解题方法的训练和思维方法的提炼，解答本题必然陷入困境.

三、教学启示

把化学实验贯穿整个教学过程至关重要，毕竟化学是一门以实验为基础的科学，但掌握一些常见的解题技巧也不可忽视，尤其是计算技巧更应该牢固掌握。教材的很多实验都是定性实验，其目的是引导学生学习化学要重视实验并亲历亲为，要善于利用身边的器材或替代品動手做实验，通过实验理解某些化学知识，或对某些化学知识进行科学探究。拓展教材已有的科学探究案例来组织教学，是培养学生科学探究能力的有效途径。但从目前中考和实际教学对学生科学探究能力提出的要求来看，仅仅利用课内提供的素材来组织实验探究教学还远远不够，仍需从以下几个方面进行大胆尝试。endprint

（一）利用现有教材，尽力多给学生动手做实验的机会

在中考中，化学实验探究是源于教材的，多数并不是教材内容的简单再现，而是被专家们做了巧妙的处理，乍一看似曾相识，细一看是有变化的。有时以信息给予的形式呈现实验探究的内容，貌似脱离了书本，极力去寻觅，也还是能够在教材上找到一些痕迹的。纵观近两年全国各地中考试卷，处处都有教材的影子。因此，应该根据教材内容和本地区实际，尽量为学生自主探究动手做实验创造条件。

学生在实验过程中，会暴露很多问题，有很多问题不是我们教师能够预测到的，可以说有的问题是非常宝贵的教学资源或是教学案例，如能予以重视并加以解决，定能有意想不到的收获。如：我们在做氢氧化钠性质的探究实验时，同学们发现：氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液混合时，实验现象出现了异常，试管内的沉淀有蓝色的，有蓝色絮状的，有上方为蓝色下方为浅蓝色的，有浅蓝绿色的，有蓝色中夹杂白色的，有蓝色中夹杂绿色的，有蓝色中夹杂黑色的，有上方为蓝色下方为黑色的，等等；沉淀上方的溶液颜色也不相同，有的是无色的，有的是蓝色的，等等。面对这样的结果，教室里学生们议论纷纷。此时，我赶紧抛出如下问题：①氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液混合一定产生氢氧化铜沉淀吗？②各小组实验现象既然不同，这说明了什么？你能猜想产生不同实验现象的原因吗？③如何配置氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液，才能较好地得到蓝色絮状氢氧化铜沉淀？通过出现异常实验现象，创设问题情境来引起学生内心冲突，动摇了学生已有的认知结构的平衡状态，从而唤起了思维，使学生进入问题探究者的角色，参与到探究活动来，学生的兴趣被有效地调动起来。最后通过讨论，大家认识到：反应物浓度不同，滴加顺序不同，得到的产物也不相同；要想较好地得到蓝色絮状沉淀，应该控制氢氧化钠和硫酸铜的质量比为1：2（或者是氢氧化钠的量略微过一点）。

（二）注重课堂生成，带着质疑做实验

在利用教材提供的有限探究素材的基础上，还应该注重课堂上的生成性资源，其中有不少可开发为新的科学探究素材。科学探究可在教学设计中预设，也可以随课堂而生成。针对学习过程中产生的有价值问题，经过巧妙处理，都能成为新的探究素材。即便是有的问题没有探究的必要，但也体现了一种学习态度，说明提问的学生并没有满足固有的结论，而在极力地寻求真理。这样，我们获得的知识，才能不断完善和进步，否则就会停滞不前。

如：在春季理化加试前的训练阶段，当我们在做金属镁、锌、铜活动性顺序强弱的比较实验时，有位学生发现：把镁条不断伸入到盐酸中反应很激烈，试管口出现了白雾，反应不再发生后，就把试管放在了试管架上，可过了一段时间，这位学生发现试管内出现了白色沉淀。于是，他拿着试管找到了我，跟我说：“老师，盐酸中加镁条加多了试管口出现白雾，冷却后又出现白色沉淀，这是怎么回事？”我一看机会难得，立即对全班学生说，今天的镁条老师买单，各组完成镁、铁、铜的活动性顺序比较实验以后，向刚做过镁条和少量盐酸反应的试管中重新狠狠地放入镁条，看看试管口有什么现象？待试管冷却后再看看试管底部又有什么样的现象发生？

话音刚落，教室里顿时沸腾起来，各小组比较完金属镁、铁、铜的活动性顺序以后，都争着抢着重做镁条和盐酸反应的实验，结果所有小组都发现试管口产生白雾，冷却后试管底部出现了白色沉淀。此情此景，学生兴奋，我也很激动。我追问道：把白色沉淀过滤出来，用蒸馏水洗净后，先加入适量的稀硝酸，然后再加入几滴硝酸银溶液，预测一下可能会出现什么样的实验现象？白色沉淀含有哪些离子？说完，迅速组织学生从准备室拿出过滤器，药品、铁架台等等，发放到各小组的实验桌子上，学生们也很配合，大家有条不紊的继续探究沉淀的成分，结合实验现象，经过讨论得出沉淀含有镁离子、氯离子、氢氧根离子，最后我明确告诉学生沉淀叫做碱式氯化镁，它不溶于水但溶于盐酸、硫酸、硝酸等等，是一种盐。这时下课铃响了，我当场宣布：在刚才的实验中，你认为白雾中可能含有什么物质？形成的原因是什么？如何设计实验证明你的猜想？这些问题课下思考，下节课上课到台前展示你的研究成果。听完我的宣布，学生们情不自禁地鼓起了掌声。当我走出教室的时候，有几个学生跑着追了出来，跟我说，老师，今后这样的课多上几次多好呀！这说明什么？这说明注重课堂生成的教学资源，带着学生的质疑做实验，非常受学生的欢迎。遗憾的是我们老师很少有机会能把课把实验上到学生的心坎里去，上到学生的心窝子里去。

（三）创设探究时空，鼓励自主探究，提升学生的探究欲望

化学实验探究需要时间和空间的支持，在有限的教学时空中，既要重视完成教材的探究活动，又不能放弃对学生探究过程及其新发现、新问题的关注。关注学生的探究成果，激励学生开展自我探究，提升学生的探究欲望，在学生感兴趣的探究过程中逐渐培养其探究能力。在这些方面，教师要尽自己的最大可能给予呵护，着力进行培养才是。

（四）通过定量实验或半定量实验培养学生对计算的兴趣

计算和实验结合压轴题的出现和快速增多，标志着计算与实验在教学中有着不可动摇的地位。纵观全国各省市中考化学试卷，都有不同程度的具体体现。探究的方式是多方面的，其中对实验的定量探究越来越受到出题者的青睐。这就需要教师一定要充分利用现有的教学资源，包括课后习题，中考典型试卷等等，开发和定量实验和高中知识有关联的探究题材。创设探究情境，和巧解巧算结合，不断丰富实验探究内容，从而把化学计算中常见的计算技巧落到实处。

如此一来，大多数学生都会对计算感兴趣，因为遇见计算题，学生头脑里就会想到和实验结合，产生兴趣，就会觉得学习计算是为了更好地完成实验，可以探索实验中出现的有趣的实验现象和新的发现。因此，教师结合实验或实验题，指导学生学习化学中的巧解巧算，对提高学生的化学素养大有裨益，也一定会受到学生们的欢迎，何乐而不为呢。

结束语：通过对这道计算和实验结合压轴题的解析，我们不难看出，这类试题旨在挖掘学生的各种各样的创新潜能，引导师生在计算和实验结合的教学活动中，更加关注思维方法的提炼，重视創新思维能力的培养。让学生在经历中考洗礼的同时，感受化学计算和实验结合的独特魅力，全面提高学生的运算技巧和实验探究水平，为以后升入高中打下坚实的基础。我们应顺应时代的发展，真正做到与时俱进，通过计算和实验结合的形式，来培养学生学习化学的兴趣，这或许是一条提高化学教学质量的有效途径。endprint