以大概念(大观念)引领学生思维发展——中学化学浓度教学探讨

刘海民

(内蒙古赤峰二中 024005)

新颁布的普通高中课程标准中“重视了以学科大概念为核心，使学科内容结构化”.有了大概念(大项目)视角，项目教学才可能变为现实， 项目教学设计对学科知识进行本源化和结构化处理，提供真实情境和自主探究空间，构建解决具体学科问题的思路和方法，学以致用.

本文以浓度及相关知识为例阐述项目学习对学生思维发展和在学科学习中的重要性.

浓度及其表示方法：中学化学中浓度的概念和表示方法内容较少而且分散，在教学中把相关内容按浓度概念进行整合.

广义上凡混合物均有浓度(丰度、纯度)概念，自然界中的纯净物少之又少，混合物中某物质在总量中所占的分量即为浓度，浓度在科学研究、工农业生产和日常生活中都非常重要.浓度中总量(混合物或整体)一般用质量或体积表示，某物质是一种具体物质(或分量)，可以是质量、体积、物质的量、分压(气态混合物)等.

浓度表示方法可以是表示总量的量和表示某物质的量的组合，例如：质量浓度(如质量分数)、体积浓度(如物质的量浓度)和质量——体积浓度三类.常用的浓度表示法有:质量分数(m/m)；体积分数(V/V):常用于酒类；百万分浓度(ppm):指每1kg溶液所含的溶质质量(以毫克计)，如空气中二氧化碳浓度在本世纪末前不能高于400ppm.

根据需要，两个量可以任意组合，如：在水处理中的质量-体积浓度：1L含六价铬废水中六价铬的质量为1.8mg，则六价铬的浓度为1.8mg/L.饮料的成分说明多用这种浓度方法表示；质量摩尔浓度(毫摩、微摩)，每1kg溶剂中溶质物质的量，单位为mol/kg，体检报告常用.

浓度是强度量，没有加和性.溶质含量越多，浓度越大.

浓度的不同表示方法间换算及溶液浓缩和稀释：

1.同样一种溶液，可以有多种浓度表示方法，这些表示方法之间可以进行换算 ，中学要求掌握的是物质的量浓度和质量分数及相互的换算关系：c=ρ·w·1000/M其中，c:物质的量浓度(单位mol/L)，w:溶液的质量分数，(形式为质量分数，<1)，ρ:密度(单位g/mL)，M:物质的摩尔质量(单位g/mol)

2.有关溶液稀释和浓缩的计算(假设过程中没有溶质析出):

V1ρ1×w1=V2ρ2×w2(溶质的质量守恒)

c1V1=c2V2(溶质的物质的量守恒)

3.有关两种不同浓度溶液混合的计算:

c3V3=c1V1+c2V2(混合前后溶质的物质的量总和不变)

已知一定温度下某物质的溶解度(s)可以用关系式直接求出饱合溶液的质量分数.

理解了这些模型的建立依据，不论是在学校还是进入社会到工作岗位，浓度和浓度的相关计算就能得心应手了.

在浓度问题中出现“混合”特征的时候，可以采取十字交叉法来进行求解，减少列方程、解方程的计算量，规避了复杂的计算，将复杂的浓度问题变得简单，起到事半功倍的作用，以减少解题时间.

例将5%的氢氧化钠溶液与20%的氢氧化钠溶液混合，配成15%氢氧化钠溶液的600g，需要5%的氢氧化钠溶液和20%的氢氧化钠溶液的质量是( ).

A. 200，400 B.250，350 C.360，240 D.370，230

解析设分别应取20%的氢氧化钠溶液与5%的氢氧化钠溶液质量为x、y，则根据溶质量建等式关系：20%x+5%y=15%×(x+y)，由此可得出浓度分别为20%和5%的氢氧化钠溶液质量之比为2∶1，然后得出x为600g×3÷2=400g，y为600g÷3=200g，即取含氢氧化钠20%的氢氧化钠溶液400g，取含氢氧化钠5%的氢氧化钠溶液200g，答案为A.

一定浓度溶液配制及浓度测定：一定物质的量浓度的溶液配制： 1.计算；2.称量或量取；3.溶解或稀释；4.复温；5.转移(移液)；6.洗涤；7. 初混；8.定容；9.摇匀；10.由于容量瓶不能长时间盛装溶液，故将配得的溶液转移至试剂瓶中，贴好标签.浓度表示方法不同配制过程也不同，但只要掌握浓度表示方法的意义，就能配制溶液.

在容量分析实验中可以用标准液滴定未知液的方法来测定未知液的浓度.

浓度在科学研究、工农业生产和日常生活中应用：医用酒精有效浓度是75%；福尔马林为35%～40%的甲醛水溶液；二氧化碳能灭火的浓度约大于26% ；当空气中水蒸气浓度达到35%时，燃烧即停止；一般情况氧气浓度低于15%时，不能维持燃烧，带火星木条复燃的氧气浓度要在48%～49%，浓度概念无处不在.

氢氧化铁胶体的制备：把1～2mL的氯化铁饱和溶液加入20mL沸水中煮沸至呈红褐色停止加热，即制得了氢氧化铁胶体.在该实验中对氯化铁浓度有严格要求，在其它胶体制备时也要严格控制深度.

在某些化学反应中对反应试剂浓度常有要求，如实验室制氯气，盐酸要用浓的，金属铜和硝酸反应时，硝酸浓度不同产物不同，配制银氨溶液时对氨水和硝酸银浓度和用量有严格要求.

可逆反应、盐的水解、弱电解质电离等过程中的平衡常数及平衡移动的判断都是用相关物质的物质的量浓度代数式及相对大小来表征和判断；在沉淀反应中某物质的物质的量浓度≤10-5时认为沉淀完全；pH是根据稀溶液中氢离子的物质的量浓度定义和确定取值范围的.

丰度又称天然存在比，是某同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例(类似浓度概念).元素的国际标准原子量就是根据该元素的各核素相对原子量和在自然中的丰度加权平均得到的.

杂质，一种物质中所夹杂的不纯成分，一般拥有稳定的化学性质，可以是固体、液体或气体，含量不超过0.03%的认为无杂质，杂质含量就是杂质浓度.郭沫若《中国史稿》第三编第一章第四节:"经化验含铜量在82%以上，含锡15%左右，还有其他杂质."，红宝石和蓝宝石都含杂质，各种矿的贫富也是根据含杂质量来区分的，铁合金分成熟铁、钢、生铁是根据含碳量多少.

药物在人体血液中的稳态浓度称为血药浓度，每种药物需服用一定时间才能达到稳态浓度.相同体重的患者服用相同的药量效果不同，其中血药浓度不相同是原因之一，因为对不同患者血药浓度的影响因素很多，所以医疗中需要测定血药浓度达到用药个体化目的.

社会学中人口出生率、老龄化率，经济学中的二八定律：20%的人拥有80%的财富，日常生活中如自来水的消毒剂浓度在一定时间内要保持一定范围，美学中的黄金分割线：部分在整体中占到61.8%时最美，这些都可以理解为总量中某物质占的分量，《道德经》上说名可名、非恒名，浓度、丰度、纯度、比例只是名不同，本质基本相同，这样整合达成原认知，学生的综合素质就会有提高，能较好掌握知识并进行迁移和拓展.

对浓度及浓度的相关知识本源化和结构化处理并适当拓展，以大概念为统领学习和掌握，领悟思维方法，提高能力和素质.在教学中根据大概念创设情境并给学生有效的活动机会，让学生通过自学自知其未知，在活动过程中建构知识，是一种行之有效的教学方法.