重视培养学生用定量方法分析和解决化学问题能力的对策思考

摘 要：在高中化学的学习过程中，学生习惯地应用化学知识中所总结的一般规律以及定性分析的方法来分析和解决化学问题。但是随着化学学习的深入，学生会发现仅靠一般规律或定性分析解决不了一些化学问题，亦无法解释一些化学现象，所以顿感困惑并提出了疑问。基于此，文章就定量研究方法在化学学科中的重要作用，针对教学过程中遇到的案例，应用数字化、量化思维对化学知识中抽象的概念、理论予以解释，从而培养学生严谨、实证的学习态度与学习能力。

关键词：定性分析;定量计算;客观数据;学科素养;科学态度

一、 从定量角度分析化学问题能帮助学生对模糊的认知准确化以及客观地认识物质世界

任何事物都是质与量的统一。在化学这门学科中，“定量”是“定性”纵向发展的必然结果。例如，问题的提出：二氧化碳气体通入浓的氯化钙溶液中能产生沉淀吗？学生回答：不能。根据是化学反应中弱酸不能制强酸的一般规律。甚至用化学方程式进行分析：如果进行CO2+CaCl2+H2OCaCO3+2HCl反应，但是盐酸会溶解碳酸钙：CaCO3+2HClCO2↑+CaCl2+H2O，最后产物还是二氧化碳和氯化钙！还举例氯化钙干燥剂可以干燥CO2气体。所以二氧化碳气体通入浓的氯化钙溶液不反应。由此可以看出，即使在高中阶段，大部分的学生对于化学问题的分析仍停留在一般规律的背诵及其应用上。问题的再提出：硫化氢气体通入0.1mol/L硫酸铜溶液中能产生沉淀吗？学生普遍回答：因为H2SO4是强酸，所以反应：CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4不能发生。但CuS是不溶于稀硫酸的黑色物质，以上反应能发生，对比之下学生感到了困惑，产生了质疑，认知变得模糊：这是弱酸制备强酸的特例？

二、 用定量的方法解决化学问题，注重了解知识的深刻性和关联性，同时也增强了学生对化学反应原理学习的系统性与逻辑性

客观数据是化学理论的支撑。例如，绝大多数的化学反应有一定的限度，所以对化学平衡的研究以及准确地测量可以帮助人们在化学生活生产中最大限度地节省原料，最大限度地生成产物。所以定量计算显得尤为重要。目前，在本省使用的苏教版《化学反应原理》教材中虽然引入了化学平衡浓度常数K的教学。但是对于浓度商Qc，教材中并没有提及，浓度商Qc是可逆反应的一个重要参数，它可以帮助判断可逆反应进行到了什么程度、是否处于平衡状态，若未达平衡状态反应进行的方向又是如何。另外，教材中达到化学平衡的可逆反应，改变条件后平衡的移动方向是采用定性的方法也就是应用勒夏特列原理来判断，而没有讲述用定量的方法，即对比某时刻浓度商与平衡常数的数值大小，从而对可逆反应趋势做出判断。同时利用Qc与K进行比较的定量方法的教学，也为后续沉淀溶解平衡的学习，判断是否有沉淀生成、是否溶解达到饱和做好铺垫。

对于化学平衡体系中的常数，苏教版的教材中只涉及了化学平衡浓度常数K、水的离子积常数Kw、弱酸的电离平衡常数

Ka、弱碱的电离平衡常数Kb、溶度积常数Ksp。但对于压力平衡常数Kp、水解常数Kh、解离常数Kd、生成常数Kf这些内容在中国高中化学教材中是缺失的。但笔者翻阅资料，发现这些内容在美国高中的主流化学教材都有涉及。近几年高考全国卷中也有关于压力平衡常数Kp、水解常数Kh的考题。所以教师在教学中应重视和适当补充这部分的教学，才能让学生的化学平衡体系的知识结构更加完善，对化学平衡理论的学习更具系统性和逻辑性。

三、 引导从定量的角度去分析和解决化学问题，是培养学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理”等化学学科素养的有效途径

苏教版高中化学教材中有关“氢氧化铝”两性的教学，提到了Al（OH）3溶于盐酸与氢氧化钠溶液以及“2mol·L-1氯化铝溶液，逐滴加入6mol·L-1氨水直到不再产生沉淀为止”的实验及其化学方程式，在“从铝土矿到铝合金”一章也呈现了足量的CO2通入NaAlO2溶液生成Al（OH）3沉淀的反应方程式。甚至，笔者翻阅到某些教辅材料总结出“氢氧化铝”两性只能溶于强酸和强碱，而不溶于弱酸和弱碱这样的规律。苏教版教材对于“氢氧化铝能否溶于弱酸、弱碱”没有作出明确的结论，部分教师和某些教辅材料片面理解教材内容的表述及总结，容易误导学生形成错误观念，认为“氢氧化铝只能溶于强酸和强碱，而不溶于弱酸和弱碱”，简单粗略地归纳并讓学生诵记，不利于培养学生科学严谨的态度和质疑的化学思维，忽视了知识的科学性。而实际上Al（OH）3能溶于醋酸这样的弱酸，而且还可以具体通过定量计算在酸性或碱性溶液中，Al（OH）3开始溶解的pH为多少，以及在酸性或碱性溶液中Al（OH）3溶解程度达到易溶时溶液的pH为多少。从计算的结果会发现Al（OH）3还能微溶于浓氨水和饱和碳酸溶液。这样计算分析，最终得到的结论是：Al（OH）3能否溶于酸或碱溶液，与酸或碱的强弱没有直接联系，而是取决于溶液的pH值。

此外，像将SO2通入BaCl2溶液无明显现象，但为什么SO2通入Ba（OH）2溶液能产生白色沉淀？若要使SO2通入BaCl2溶液产生白色沉淀，可同时通入氨气、或氧化性的气体，这又是为什么？其产生的白色沉淀又是什么，BaSO3或BaSO4？在实验演示的过程中，产生的现象及一系列的问题同样值得用定量的方法去分析和研究。

可见，定性实验的现象一定要结合定量计算的分析，要运用变化观念与平衡思想、宏观辨识与微观探析综合手段才能得到科学合理的结论。在此过程中，同时培养了学生“证据推理”的实事求是的科学态度。

定量方法是研究化学问题的基本思维。在教学过程中要有所拓展，予以重视。康德曾经说过：“在自然科学的各个分支中，只有能用数字表达的分支，才是真正的科学。”而学生在学习化学的过程中如果能将数学方法与化学思维相互融合，也一定能提高学习能力的深刻性与综合性。

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作者简介：刘文琴，福建省福州市，福州外国语学校。