‘壹’ 中学生学习化学的几种常见方法
化学课的学习主要概括八个字:四先四后,错题档案。
一.“四先四后”有以下几个阶段:(1)先预习后听课;(2)先复习后作业(3)先思考后发问(4)先听课后笔记等几个阶段。
预习阶段:概括起来就是“读、划、写、记”。
“读”,要有课前预读的习惯,能根据预习提纲带着问题读懂课文,归纳含义;“划”,要划出重点、要点、关键词、句。在课本上圈圈点点。“写”,把自己的想法、疑点写下来,带着想不通的,不理解的问题去听课,“记”,要把重要的概念、定义、性质、用途、制法多读几遍,记在脑子里。古人说,疑者看到无疑,其益犹浅,无疑者看到有疑,其学方进。
教师要教给学生怎样发现问题,怎样提出问题,不断解决问题,认识能力就会提高,在预习中不仅要求学生能回答老师提出问题,能质疑问题,而且要指导学生逐步学会确定学习目标、学习重点,安排学习过程,掌握正确的学习方法。
听课阶段:
课堂听讲,在中学时代是学生获取知识的主要来源。因为在课堂教学中,老师要启发学生的思维,系统地讲解化学概念和规律,指导学生或演示实验、组织讨论、探索新知识,解答疑难问题,点拨思路,纠正错误,并在科学方法的运用上作出规范。因此在课堂上学生一定专心听讲,开动脑筋,在老师的诱导下,对所学知识深入理解。同时还要学习老师分析问题、解决问题的逻辑思维方法,这样可以使学生在学习中少走弯路。
学生在课堂上听讲,还要做到边听、边想、边记。主要精力放在听和讲上,必要时也可标标,划划或写写。
1 听好课的三要素:
(1)恭听:上课听讲要有明确的学习目的和严肃的学习态度,全神贯注,做到眼、耳、手、脑并用,自觉遵守课堂纪律,高度集中注意力,才能提高听讲的效率。
(2)思维:听课时要积极开动脑筋思维,注意听老师解决问题的思路、方法和解题的规范要求。思索老师从现象、事实到结论的分析、归纳得到结论的过程,或演绎、推理的过程,以及说理论证过程或操作过程、装置原理。其关键是要发展思维能力,理解所学的内容,而不是只记结论。
(3)记忆:思维的同时也在进行记忆。记忆要及时,并注意反复巩固,记忆也要讲究方法。
2 听讲的方法:听讲方法主要包括检查复习、讲授新课和总结巩固这三个环节的学习。和其它学科一样,听化学课应全神贯注,做到眼到、心到(即思想集中)、耳到和手到,关键是心到,即开动脑筋,积极思维,想懂所学内容,根据化学学科的特点,这四到各有其特点。对于眼到,除以演示实验等直观教学看得全面外,重要的是在教师指导下,分清主次现象,能迅速捕捉一瞬即逝或现象不够突出和不够明显,而又属于反映物质及其变化的本质属性的现象。这就要求能高度集中注意力,同时要记住这些现象。不论好看有趣与否,都有要有明确的学习目的和学习态度,自觉提高和发展观察能力。关于耳到、心到,着重点是开动思维器官,听清和思索教师从现象、事实到结论的分析、归纳得出结论的过程,或演绎推理过程,以及说理、论证过程和操作及装置的原理等,也就是那些属于理解的内容。切实克服和改变不注意听和想的过程,而只记住结论的不正确的学习方法。耳到、心到的关键是发展思维能力,理解所学的内容。当然,在此前提下该记住的内容,还是要记住的。手到,主要的是按要求和规范,认真进行实验操作,掌握实验技能。至于笔记,要学会记要点、记提纲,不要因记笔记而影响看、听和想。在检查复习时,要认真思考老师提出的问题,注意听同学的回答,看同学的操作。不要因没有检查到自己而不认真想、不注意听和看。当同学的回答、操作与自己的认识不一样时,更要想一想有无道理。总结巩固阶段,主要是会小结归纳,使一堂课所学的内容在头脑中条理分明有个系统,同时回忆看或所做的实验。
复习阶段:
复习是化学教学的重要组成部分,也是重要教学环节之一,是学生进一步获得知识,发展智力,培养能力必不可少的教学程序。在复习过程中,要针对知识、技能上存在的问题,根据大纲要求和教材的重点,对知识进行整理,使分散的知识点串成线成网,使之系统化,结构化。
1 复习的种类:复习的种类、方法各一,但复习的种类,大致可分为新课中的复习、阶段复习和学年总复习三种。
(1)新课中的复习:这种复习是把新课有联系的已学知识在新课教学中进行复习。目的是“温故知新”。从已知引出未知,由旧导出新,降低新课的教学难度。这可采用课前提问,或边讲新内容边复习旧知识的方法。
(2)阶段复习。这种复习一般分为单元复习、每章复习和学期复习。①单元复习就是马每章按内容划分为几个单元,每一单元讲完后复习一次。如第一章可分为一至三节和四至八节两个单元。②每章复习是在上完了一章内容后进行的。它的作用是把整章进行归纳、综合并进行一次小测试。其方法可根据每章后面的“内容提要”有所侧重地进行,并结合学生实际,做每章后面的复习题或选做适量的课外练习题进行消化、巩固。③学期复习是在学期期未考试前集中两周时间,把一学期学过的知识进行一次综合复习。通过复习及学期考试检查,将暴露出来的问题通过寒暑假作业弥补,为学习后面的知识打好基础。以上各阶段复习,按课本的顺序进行为宣。这样可以充分发挥课本的作用,便于学生掌握。
(3)学年总复习。它是在上完全册教材后进行的,不受章节或阶段知识的限制。通过总复习,使学生掌握的知识比较系统化、条理化,有较好的综合运用的能力。学年总复习一般可分为系统复习和综合训练两个阶段。
2 复习的基本步骤:
(1)在每次复习前必须要有计划做好复习准备。例如,一个晚上自学两小时,就应根据一天学习的学科和学科的性质,做科学安排,即内容相似的不要前后相连复习,应间隔复习。这是因为从心理学上讲,相似的学科相连复习往往引起干扰,降低复习效果。
(2)复习时最好先回忆,或根据听课所记要点,进行回忆当天学习了哪些内容,主要教材是什么,进行了哪些实验,等等。然后再复习课文。在这个时候,可根据回忆,有困难或不明确的地方多复习,理解了没有问题的少复习,这样既可节省时间,而且可集中力量来弄通困难教材,掌握重点。最后,再合上书本思考一遍,特别要明确教材的重点、难点部分,然后才做作业。
(3)化学是以实验为基础的一门学科。因此,在复习时,要十分注意这一特点。对每一项实验,必须注意它的变化、现象,仪器装置、操作手续,从现象到本质去认识它、理解它。同时,在复习时必须对所做过的实验已观察到的变化,从现象到本质地进行回忆、复习,并且还要注意实验装置及操作手续。
3 复习的操作方法:复习是对知识的识记、掌握、巩固、深化、提高和迁移的过程。通过复习进行总结,归纳章节内容,列出知识之间的相互联系,有助于知识的条理化、系统化,有助于学生逻辑思维能力及综合能力的提高。根据不同的内容,可选择不同的方法:
(1)实例法:对物质的性质、制法、存在、用途必须有机地联系起来进行复习。通过实例,认识物质的制法、用途、存在决定于它的性质,它们之间是有机的内在联系的。因此,在复习某一物质的性质的同时,应根据此性质认识它的制法与用途,联系它的存在。同样,复习用途与制法,也必须充分了解它们所根据的是该物质的哪些性质。如复习铵盐与碱反应放出氨气的特性时,便应注意联系氨的实验室制法。因为氨的实验室制法,就是根据铵盐这一特性。
(2)对比法:化学知识点之间存在异同,复习时若能进行一些对比分析,可加深理解和记忆。元素间、化合物间、同族元素与异族元素间,以及一些概念不同,复习时均可进行对比。对比的方法不仅加深、扩大、巩固新旧知识,同时也是培养学生分析、综合及概括能力的过程。如物质的溶解度和溶液的百分比浓度,可以从定义、条件、范围、计算公式等方面来对比分析,找到联系与区别,以便灵活运用。
(3)联想法:复习时要善于将前后知识进行联想,使之系统化如复习H2的性质时,可联想到H2的制法、用途,有关的实验现象、装置,注意事项等。联想法是复习化学一种行之有效的方法。
(4)归纳法:归纳是一种重要的复习方法,它把零散的知识,复杂的内容整理成提纲或图表。如氧化物、酸、碱、盐之间,通过学习就可摸索出它们相互间的转化规律,归纳成图表,成为全章及全书的知识概括和小结。
(5)联系实际法:要反复通过实例,联系实际,究竟联系什么和如何联系,逐步学会联系实际。化学实验是化学教学联系实际的重要方面,按上面所述,重视复习实验,对生产和社会主义建设,对生活中的各种事物和现象,要结合教学加以联系,使学生逐步学会联系。
完成作业:
化学学科的课后作业及解题过程也有其自己的规律:(1)认真审题,明确要求。首先要认真理解题意,弄清题目给出什么条件,需要回答什么问题,也就是明确已知和求解。(2)回忆知识点,确定解题方案。在审清题意的基础上,回忆有关的化学概念,基本理论,计算公式等化学知识,设计一条解题途径,制订出解题的方案。(3)正确解题,完美答案。把解题的思路一步步表达出来,注意解题的规范性和完整性。解题结束时,要注意反复检查,以提高解题的正确率。(4)展开思路寻找规律。这是最后一环,也是大多数学生最容易忽视而至关重要的一个步骤。一道题目做完以后,要结合己做好的题目联系前后的思路,从中悟出带规律性的东西来,就会事半功倍。反之就是做无数道练习题,也达不到巩固知识、训练技巧、提高能力的目的。
二.建立错题档案
每次考试结束或学习中对出错的题要建立错题档案,包括错的题,错因,更正,举一反三,当时情景等认真总结。
化学学习的过程是由一系列阶段组成的,阶段与阶段之间,既有联系又有区别,学生在学习时应掌握好各阶段和各层次间的协调,只有这样才能学好化学,用好书本知识,才能更好地理论联系实际,将化学学习好,为我所用。
‘贰’ 化学方法
在地球表面的各类水体中,湖水化学性质的变化幅度最大;而且古湖水的化学性质对于生烃条件关系极大。因此,化学方法在古湖泊研究中占有特殊地位。古湖泊研究中的化学方法,包括同位素化学、无机化学和有机地球化学三方面。
(一)稳定同位素化学
稳定同位素地球化学方法早已是大洋地层学和古海洋学研究中不可缺少的一种手段(同济大学海洋地质系,1989)。近年来,该方法在古湖泊学研究中的应用亦越来越受到重视,且有从第四纪古湖泊学研究向第三纪古湖泊学研究推广应用之趋势(刘传联,1993)。
古湖泊学研究中的稳定同位素分析以氧(18O/16O)、碳(13C/12C)、锶(87Sr/86Sr)三种同位素最为重要,分析材料可以是生物化石壳体,也可以是碳酸盐岩。稳定同位素分析在古湖泊学研究中的应用十分广泛,可以研究古湖泊水体的物理特征(如湖泊的封闭和开放性、湖水面变化)、化学特征(如古盐度、硫酸盐含量与碱度)和生物特征(如古生产力),也可以研究古湖泊的气候条件。泥页岩中有丰富的古生物化石,又含有碳酸盐矿物或者与碳酸盐岩共生或互层,这为进行同位素分析提供了素材。
1.氧、碳同位素
利用湖相沉积中化石或碳酸盐岩氧碳同位素的相关性可以研究生油湖泊的封闭性和开放性。通过对现代不同类型湖泊中碳酸盐氧、碳同位素进行大量测试后发现:开放型淡水湖泊中,原生碳酸盐δ18O和δ13C之间不相关或略呈相关,而且δ18O和δ13C均为负值,其投点落在第三象限,如瑞士Greifen湖、美国Henderson湖和以色列Huleh湖;而封闭型咸水、半咸水湖泊中,δ18O和δ13C之间呈明显的相关关系,相关系数(r)一般大于0.7,封闭性越强,相关系数越大,且δ18O正负均有,δ13C则基本属正值,其投点落在第一、四象限,如美国大盐湖(r=0.87)、图尔卡纳湖(r=0.86)、Natron-Magadi湖(r=0.84)。
上述规律出现的原因是,开放型湖泊中,水体快速更替,停留时间短,湖水同位素的演化微乎其微,其氧、碳同位素更多地反映了注入水的同位素特征,因此在其中形成的原生碳酸盐氧和碳同位素组分的变化各自独立。封闭型湖泊中则不然,由于水体停留时间长,蒸发作用对湖水的化学组成起决定性的作用。随着蒸发作用的增强,较轻的16O和12C优先从湖水表面逸出,造成湖水中的18O和13C含量增加,使得湖水的δ18O和δ13C较注入水明显偏正。同时由于这种演化作用对于氧、碳同位素是同步的,所以两者呈明显的共变趋势,反映在其中形成的原生碳酸盐同位素成分上,δ18O和δ13C呈明显的相关性。
这一规律已成为判断第四纪古湖泊或更老湖泊封闭性的标志之一,并已有许多成功的例子。如对加纳Bosumtwi湖晚更新世—全新世沉积、对东非Kivu湖晚第四纪沉积、对西班牙Cenajo盆地中新世沉积和苏格兰Orcadian盆地泥盆纪沉积的研究等。
在水文条件封闭、水体停留时间长的封闭湖泊中,蒸发作用是控制氧同位素的决定因素。随着蒸发作用的增强,使湖水的δ18O值增加,反映在其中生活的介形虫壳体上,δ18O值也增加。所以,可以根据介形虫壳体δ18O值的变化,可以恢复蒸发/降雨古气候条件的变化。在封闭湖泊中,蒸发/降雨条件的变化必然引起古湖水面的波动。蒸发量大于降雨量,湖水面降低,反之则湖水面升高。所以,据介形虫壳体δ18O值的变化同样可以再造古湖水面的变化情况。
利用湖相沉积中化石或碳酸盐岩碳同位素变化还可以恢复古生产力的变化。湖相原生碳酸盐的碳同位素组分与其生活水体中溶解无机碳的碳同位素组分平衡。而影响湖水溶解无机碳碳同位素组分的一个重要因素就是湖泊的生产力。Stiller等(1980)曾提出湖泊溶解无机碳(DIC)的碳同位素组分生产力控制模式。按该模式,在稳定分层条件下,当浮游植物勃发、生产力高时,浮游植物通过光合作用吸收较多的12C,使表层水体中溶解无机碳储库中13C含量相对增加,从而使表层水体中形成的原生碳酸盐的δ13C值偏高;而随着12C富集的有机质不断下沉,使得湖下层生活的底栖生物壳体的δ13C值逐渐降低。
这是深水分层湖泊的模式,对于浅水、不分层的湖泊来说,则有极大的不同。当湖水生产力高,造成水体中DIC储库中13C含量增加时,生活在其中的介形虫也是“受益者”。其壳体的δ13C值也应是增高,而不是降低。
利用沉积物中有机质碳同位素的变化可以判断出沉积物中有机质的来源。湖泊沉积物中的有机质有两个来源,即陆生植物和水生植物。陆生植物按照光合作用固碳方式和初级产物的碳原子数不同可分出C3植物、C4植物和CAM植物。陆生植物中,绝大多数乔木和灌木是C3植物,草本植物主要是C4植物。
C3植物和C4植物以不同的生物化学方法固定CO2,它们具有完全不同的δ13C值。C3植物的δ13C值值变化范围较大,在一般的情况下,它们的δ13C值大约在-22‰~-34‰之间,而C4植物的δ13C值的变化在-20‰~-9‰之间。
浮游植物利用与大气CO2保持平衡的水中溶解CO2作为光合作用的碳源,其δ13C值与陆生C3植物的δ13C值接近,最大可偏负至-35.5‰。
所以,根据沉积有机质的碳同位素特征可以判别有机质的物源。
2.锶同位素
现代研究表明,生物碳酸盐骨骼中的87Sr/86Sr比值与其生活的海水保持平衡,地质历史上海水的87Sr/86Sr比值在不断变化,但任一时期全球海水的87Sr/86Sr比值则是均一的(Elderfield,1986);同时人们还发现由于河、湖水中的锶与海水中的锶来源物质的不同,造成河、湖水的87Sr/86Sr比值明显高于海水,如现代海水的87Sr/86Sr比值为0.709,河水中的87Sr/86Sr比值为0.711(Wadleigh等,1985)。另外,海水中锶的浓度也与河、湖水相差悬殊,如新生代海水中锶含量在102~103 mg/L之间(DePaolo等,1985;Koepnick等,1985),河、湖水中锶含量多在100~102μg/L之间(Wadleigh等,1985),两者相差3个数量级。如果海水与湖水相混(即使少量海水),水体仍反映海水87Sr/86Sr比值。所以,这样就为利用87Sr/86Sr比值来判别“海相”、“陆相”奠定了理论基础,无论正常海相还是与海水有关连的海陆过渡相化石都应呈现其生活时期海水的87Sr/86Sr比值(刘传联,1993)。
(二)无机化学
CaCO3含量分析、Sr、Ca、Mg等微量元素含量分析和常量元素分析是古湖泊学研究中常用的方法。由于介形虫化石是湖相沉积中最常见的微体化石,对其微量元素的分析显得格外重要,这里特别做一简介。
介形虫在蜕壳过程中,从其生活的水体中摄取化学成分建造新壳体(Turpen等,1971),因此,介形虫壳体中的化学成分应记录了水体的化学特征。十多年,许多学者致力探索介形虫壳体化学成分与水环境参数之间的关系,迄今报道最多的是关于介形虫壳体中Sr/Ca和Mg/Ca摩尔比值的环境意义,而对其他微量元素的涉及尚少。Chivas等(1983,1985,1986)通过对澳大利亚盐湖中介形虫调查和室内饲养,指出介形虫壳体的Sr/Ca和Mg/Ca比值与其生活水体中相应的元素比值呈定量的正相关。由于澳大利亚盐湖中的Sr和Mg含量随盐度的增加而增加,因此,介形虫壳体中Sr/Ca和Mg/Ca比值具有明显的盐度意义。尽管还存在不同的争议(如Teeter等,1990),一些学者已应用这种关系,在古环境研究中把介形虫壳体的Sr/Ca和Mg/Ca比值当作古盐度的一个标志(Gasse等,1987;De Deckker等,1988;Anadon等,1990;Lister等,1991;Holmes等,1992;张彭熹等,1989,1994)。
对介形虫壳体中其他微量元素的研究尚少见。Carbonel等(1988)报道了介形虫壳体中的碱土金属含量与水体盐度呈正相关,并且指出壳体中Ca、Mg含量随水体由少营养向真营养的发展而减少了,而P、Mn、Fe的含量增加。Bodergat等(1985,1991)研究了地中海海岸带介形虫,指出介形虫壳体在少盐水中富含Si、Al、Fe、Mn和Ba,在超盐水中以P、Sr和Li为特征;壳体中S的含量与水体中有机质有关,壳体中P的含量则反映了水体中有机磷的含量。
总之,对介形虫壳体化学元素的研究起步不久,对它们的环境意义尚远不够了解。尽管如此,无机沉积物元素地球化学和湖泊学两者的研究成果,可以借鉴来解释介形虫壳体中诸多元素的环境意义(邓宏文等,1993;李世杰等,1993)。介形虫壳体化学元素测定可以通过质子激发X荧光分析(PIXE)技术来完成。
(三)有机地球化学
有机地球化学虽然主要着眼于烃源岩的生烃能力研究,但是同样在古环境再造方面有巨大的潜力。这是因为沉积有机质的丰度和演化不仅与埋藏史、地热演化史有关,而且还受控于沉积环境。所以,有机地球化学也是含油盆地古湖泊学研究的一项重要方法(邓宏文等,1993)。
烃源岩中有机质类型的差异主要与原始生物类型及组合有关,而后者又主要取决于生物的生存环境,因而有机质类型可作为判别古环境的首要标志。具体来说可以根据干酪根组成与类型、干酪根碳同位素、正烷烃组成等来判别沉积环境。
生物标记化合物是识别古环境的另一项重要内容。生物标记化合物是指在有机质岩石中仍能在一定程度上保存了原始生物化学成分的基本格架的有机化合物。它的特殊的“标志作用”可以来识别有机质来源、有机质类型和沉积环境。生物标志化合物使有机地球化学将有机质提高到分子级的研究水平。从近代沉积物中可以见到不同类型的烃类或各种有关的分子,这些分子可以来自陆生植物,也可以来自海洋或湖泊的水生生物。分子的碳骨架被保存下来,它们能够联结成一些结构类型,如甾族化合物萜烯化合物等。生物标志化合物包括正构烷烃、类异戊间二烯烷烃、甾烷、萜烷、芳甾类烃及卟啉等。例如,正构烷烃类中<C22分子结构类型与≥C22分子结构类型的生源意义明显不同,前者指示菌藻类,而后者是陆生高等植物高蜡质特征。甾烷类中的4-甲基甾烷是水生的浮游植物甲藻类的标志。
一些有机地球化学参数还具有特殊的意义。如可根据有机碳含量、姥鲛烷/植烷比值、碳优势指数等判别烃源岩沉积时的氧化-还原条件。可根据伽马蜡烷含量和植烷优势等判别古盐度的高低。
除上以外,目前在油气勘探中广泛应用的有机相分析也是一类重要的方法。在第九章中对该方法进行了详细描述,此处不在赘述。同时,在第十章到十三章论述中国近海各湖盆的生烃条件时,也应用了许多上面提到的有机地球化学指标。
‘叁’ 现代化学常用的基础方法有哪些
一、科学实验法
科学实验、生产实践和社会实践并称为人类的三大实践活动。实践不仅是理论的源泉,而且也是检验理论正确与否的惟一标准,科学实验就是自然科学理论的源泉和检验标准。特别是现代自然科学研究中,任何新的发现、新的发明、新的理论的提出都必须以能够重现的实验结果为依据,否则就不能被他人所接受,甚至连发表学术论文的可能性都会被取缔。即便是一个纯粹的理论研究者,他也必须对他所关注的实验结果,甚至实验过程有相当深入的了解才行。因此,可以说,科学实验是自然科学发展中极为重要的活动和研究方法。
(一)科学实验的种类
科学实验有两种含义:一是指探索性实验,即探索自然规律与创造发明或发现新东西的实验,这类实验往往是前人或他人从未做过或还未完成的研究工作所进行的实验;二是指人们为了学习、掌握或教授他人已有科学技术知识所进行的实验,如学校中安排的实验课中的实验等。实际上两类实验是没有严格界限的,因为有时重复他人的实验,也可能会发现新问题,从而通过解决新问题而实现科技创新。但是探索性实验的创新目的明确,因此科技创新主要由这类实验获得。
从另一个角度,又可把科学实验分为以下类型。
定性实验:判定研究对象是否具有某种成分、性质或性能;结构是否存在;它的功效、技术经济水平是否达到一定等级的实验。一般说来,定性实验要判定的是“有”或“没有”、“是”或“不是”的,从实验中给出研究对象的一般性质及其他事物之间的联系等初步知识。定性实验多用于某项探索性实验的初期阶段,把注意力主要集中在了解事物本质特性的方面,它是定量实验的基础和前奏。
定量实验:研究事物的数量关系的实验。这种实验侧重于研究事物的数值,并求出某些因素之间的数量关系,甚至要给出相应的计算公式。这种实验主要是采用物理测量方法进行的,因此可以说,测量是定量实验的重要环节。定量实验一般为定性实验的后续,是为了对事物性质进行深入研究所应该采取的手段。事物的变化总是遵循由量变到质变,定量实验也往往用于寻找由量变到质变关节点,即寻找度的问题。
验证性实验:为掌握或检验前人或他人的已有成果而重复相应的实验或验证某种理论假说所进行的实验。这种实验也是把研究的具体问题向更深层次或更广泛的方面发展的重要探索环节。
结构及成分分析实验:它是测定物质的化学组分或化合物的原子或原子团的空间结构的一种实验。实际上成分分析实验在医学上也经常采用,如血、尿、大便的常规化验分析和特种化验分析等。而结构分析则常用于有机物的同分异构现象的分析。
对照比较实验:指把所要研究的对象分成两个或两个以上的相似组群。其中一个组群是已经确定其结果的事物,作为对照比较的标准,称为“对照组”,让其自然发展。另一组群是未知其奥秘的事物,作为实验研究对象,称为实验组,通过一定的实验步骤,判定研究对象是否具有某种性质。这类实验在生物学和医学研究中是经常采用的,如实验某种新的医疗方案或药物及营养晶的作用等。
相对比较实验:为了寻求两种或两种以上研究对象之间的异同、特性等而设计的实验。即把两种或两种以上的实验单元同时进行,并作相对比较。
‘肆’ 化学计算常用方法与技巧
1.差量法
差量法是根据化学变化前后物质的量发生的变化,找出所谓“理论差量”。这个差量可以是质量、气体物质的体积、压强、物质的量、反应过程中热量的变化等。该差量的大小与参与反应的物质有关量成正比。差量法就是借助于这种比例关系,解决一定量变的计算题。解此类题的关键是根据题意确定“理论差量”,再根据题目提供的“实际差量”,列出比例式,求出答案。
2.守恒法
在化学中有许多守恒关系,如质量守恒、电子转移守恒、电荷守恒、化合价代数和守恒等。
(1)质量守恒
①宏观表现:变化前后质量守恒。
②微观表现:变化前后同种元素的原子个数守恒。
(2)电子转移守恒
在氧化还原反应中,氧化剂得电子总数(或化合价降低总数)等于还原剂失电子总数(或化合价升高总数)。
(3)电荷守恒
①在电解质溶液中,阴离子所带总负电荷数与阳离子所带总正电荷数必须相等。
②在离子方程式中,反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数必须相等且电性相同
(4)化合价代数和守恒
任一化学式中正负化合价的代数和一定等于零。借此可确定化学式。
运用守恒法解题既可避免书写繁琐的化学方程式,提高解题的速度,又可避免在纷纭复杂的解题背景中寻找关系式,提高解题的准确度。
3.关系式(量)法
化学计算的依据是物质之间量的比例关系,这种比例关系通常可从化学方程式或化学式中而得。但对复杂的问题,如已知物与待求物之间是靠很多个反应来联系的,这时就需直接确定已知量与未知量之间的比例关系,即“关系式”。其实从广义而言,很多的化学计算都需要关系式的。只是对于多步反应的计算其“关系式”更是重要与实用。
“关系式”有多种,常见的有:质量或质量分数关系,物质的量或粒子数关系式,气体体积的关系式等。
确定已知与未知之间的关系式的一般方法:
(1)根据化学方程式确定关系式:先写出化学方程式,然后再根据需要从方程式中提练出某些关系。如:
mno2+4hcl(浓)====mncl2+cl2↑+2h2o,可得如下关系:4hcl~cl2
(2)根据守恒原理确定关系式
如:2na~h2
‘伍’ 化学实验中,常用的方法有哪些
铜和硝酸的反应、二氧化硫的性质、铜氨纤维的制备等实验都是高中化学教材中重要的演示实验,对于探究物质的性质和用途,起着积极的作用。
‘陆’ 高中化学常用几种方法
01关系式法
关系式法是根据化学方程式计算的巧用,其解题的核心思想是化学反应中质量守恒,各反应物与生成物之间存在着最基本的比例(数量)关系。
例题:某种H2和CO的混合气体,其密度为相同条件下再通入过量O2,最后容器中固体质量增加了( )
A. 3.2g
B. 4.4g
C. 5.6g
D. 6.4g
【解析】固体增加的质量即为H2的质量。固体增加的质量即为CO的质量。所以,最后容器中固体质量增加了3.2g,应选A。
02方程或方程组法
根据质量守恒和比例关系,依据题设条件设立未知数,列方程或方程组求解,是化学计算中最常用的方法,其解题技能也是最重要的计算技能。
例题:有某碱金属M及其相应氧化物的混合物共10 g,跟足量水充分反应后,小心地将溶液蒸干,得到14g无水晶体。该碱金属M可能是( )
(锂、钠、钾、铷的原子量分别为:6.94、23、39、85.47)
A. 锂
B. 钠
C. 钾
D. 铷
【解析】设M的原子量为x,解得 42.5>x>14.5,分析所给锂、钠、钾、铷的原子量,推断符合题意的正确答案是B、C。
03守恒法
化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系,那么就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质量等都是守恒的。巧用守恒规律,常能简化解题步骤、准确快速将题解出,收到事半功倍的效果。
例题:将5.21 g纯铁粉溶于适量稀H2SO4中,加热条件下,用2.53 g KNO3氧化Fe2+,充分反应后还需0.009 mol Cl2才能完全氧化Fe2+,则KNO3的还原产物氮元素的化合价为___。
【解析】0.093=0.025x+0.018,x=3,5-3=2。应填:+2。(得失电子守恒)
04差量法
找出化学反应前后某种差量和造成这种差量的实质及其关系,列出比例式求解的方法,即为差量法。其差量可以是质量差、气体体积差、压强差等。
差量法的实质是根据化学方程式计算的巧用。它最大的优点是:只要找出差量,就可求出各反应物消耗的量或各生成物生成的量。
例题:加热碳酸镁和氧化镁的混合物mg,使之完全反应,得剩余物ng,则原混合物中氧化镁的质量分数为( )
【解析】设MgCO3的质量为x,MgCO3 MgO+CO2↑混合物质量减少,应选A。
05平均值法
平均值法是巧解方法,它也是一种重要的解题思维和解题,断MA或MB的取值范围,从而巧妙而快速地解出答案。
例题:由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是( )
A. 锌
B. 铁
C. 铝
D. 镁
【解析】各金属跟盐酸反应的关系式分别为:Zn—H2↑,Fe—H2↑,2Al—3H2↑
,Mg—H2↑。若单独跟足量盐酸反应,生成11.2LH2(标准状况)需各金属质量分别为 “Zn∶32.5g;Fe∶28
g;Al∶9g;Mg∶12g”,其中只有铝的质量小于10g,其余均大于10g,说明必含有的金属是铝。应选C。
06极值法
巧用数学极限知识进行化学计算的方法,即为极值法。
例题:4个同学同时分析一个由KCl和KBr组成的混合物,他们各取2.00克样品配成水溶液,加入足够HNO3后再加入适量AgNO3溶液,待沉淀完全后过滤得到干燥的卤化银沉淀的质量如下列四个选项所示,其中数据合理的是( )
A. 3.06g
B. 3.36g
C. 3.66g
D. 3.96g
【解析】本题如按通常解法,混合物中含KCl和KBr,可以有无限多种组成方式,则求出的数据也有多种可能性,要验证数据是否合理,必须将四个选项代入,看是否有解,也就相当于要做四题的计算题,所花时间非常多。
使用极限法,设2.00克全部为KCl,根据KCl-AgCl,每74.5克KCl可生成143.5克AgCl,则可得沉淀为(2.00/74.5)*143.5=3.852克,为最大值,同样可求得当混合物全部为KBr时,每119克的KBr可得沉淀188克,所以应得沉淀为(2.00/119)*188=3.160克,为最小值,则介于两者之间的数值就符合要求,故只能选B和C。
07十字交叉法
十字交叉法是二元混合物(或组成)计算中的一种特殊方法,它由二元一次方程计算演变而成。若已知两组分量和这两个量的平均值,求这两个量的比例关系等,多可运用十字交叉法计算。
使用十字交叉法的关键是必须符合二元一次方程关系。它多用于哪些计算?
明确运用十字交叉法计算的条件是能列出二元一次方程的,特别要注意避免不明化学涵义而滥用。十字交叉法多用于:
①有关两种同位素原子个数比的计算。
②有关混合物组成及平均式量的计算。
③有关混合烃组成的求算。(高二内容)
④有关某组分质量分数或溶液稀释的计算等。
例题: 已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素,而铱的平均原子量为192.22,这两种同位素的原子个数比应为( )
A. 39∶61
B. 61∶39
C. 1∶1
D. 39∶11
【解析】此题可列二元一次方程求解,但运用十字交叉法最快捷:191-Ir:193-Ir=(193-192.22):(192.22-191)=39:61,选A。
08讨论法
讨论法是一种发现思维的方法。解计算题时,若题设条件充分,则可直接计算求解;若题设条件不充分,则需采用讨论的方法,计算加推理,将题解出。
例题:在30mL量筒中充满NO2和O2的混合气体,倒立于水中使气体充分反应,最后剩余5mL气体,求原混合气中氧气的体积是多少毫升?
[解析]最后5mL气体可能是O2,也可能是NO,此题需用讨论法解析。
解法(一):
最后剩余5mL气体可能是O2;也可能是NO,若是NO,则说明NO2过量15mL。
设30mL原混合气中含NO2、O2的体积分别为x、y
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
原混合气体中氧气的体积可能是10mL或3mL。
解法(二):
设原混合气中氧气的体积为y(mL)
(1)设O2过量:根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3,则O2得电子数等于NO2失电子数。
(y-5)×4=(30-y)×1
解得y=10(mL)
(2)若NO2过量:
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
4y y
3NO2+H2O=2HNO3+NO
因为在全部(30-y)mLNO2中,有5mLNO2得电子转变为NO,其余(30-y-5)mLNO2都失电子转变为HNO3。
O2得电子数+(NO2→NO)时得电子数等于(NO2→HNO3)时失电子数。
【评价】解法(二)根据得失电子守恒,利用阿伏加德罗定律转化信息,将体积数转化为物质的量简化计算。凡氧化还原反应,一般均可利用电子得失守恒法进行计算。无论解法(一)还是解法(二),由于题给条件不充分,均需结合讨论法进行求算。
4y+5×2=(30-y-5)×1
解得y=3(mL)
原氧气体积可能为10mL或3mL。
‘柒’ 化学实验中,常用的方法有哪些
一、教材分析:
蒸馏和萃取是在实际生产生活中有着广泛应用的分离和提纯技术,海水淡化问题是目前解决全球淡水日益紧缺问题的重要途径,这为选修《化学与技术》奠定了一定的知识基础。
萃取对于学生来说是全新的分离和提纯技术,它是对溶解性规律的一个应用,其原理也在今后卤族元素和有机物的学习中多次体现,在生活中也有多方面的应用。
本节课教学内容主要包括两个方面:(一)、复习蒸馏的原理,掌握实验室规范的蒸馏装置。
这部分内容只作复习和简单的扩充;
(二)、介绍萃取的原理和装置,特别是实验操作中的细节。
这部分知识为新知识,应采用灵活多样的教学手段由浅入深地让学生理解和掌握。
蒸馏和萃取是高中阶段的两个基本实验操作,学生对于相关内容及部分仪器还比较陌生,本节课的主要目的就是让学生了解蒸馏和萃取的操作及过程,学习一些仪器的使用方法,并进一步丰富分离提纯物质的方法和手段。
‘捌’ 化学除杂的实验常用方法
一、物理方法
1、过滤法.原理:把不溶于液体的固体与液体通过过滤而分开的方法称为过滤法。如:氯化钙中含有少量碳酸钙杂质,先将混合物加水溶解,由于氯化钙溶于水,而碳酸钙难溶于水,过滤除去杂质碳酸钙,然后蒸发滤液,得到固体氯化钙。如果要获得杂质碳酸钙,可洗涤烘干。
2、结晶法.原理:几种可溶性固态物质的混合物,根据它们在同一溶剂中的溶解度或溶解度随温度的变化趋势不同,可用结晶的方法分离。例如:除去固体硝酸钾中混有的氯化钠杂质,先在较高温度下制成硝酸钾的饱和溶液,然后逐步冷却,由于硝酸钾的溶解度随温度的升高而显着增大,温度降低,大部分硝酸钾成为晶体析出,而氯化钠的溶解度随温度的升高而增大得不显着,所以大部分氯化钠仍留在母液中,通过过滤把硝酸钾和氨化钠溶液分开。为进一步提纯硝酸钾,可再重复操作一次,叫重结晶或再结晶。
二、化学方法:原理
1、加入的试剂只与杂质反应,不与原物反应。
2、反应后不能带入新的杂质。
3、反应后恢复原物状态。
4、操作方法简便易行。
常用化学除杂方法有以下几种:
1、沉淀法:使混合物中的杂质与适当试剂反应,生成沉淀通过过滤而除去。
2、化气法:将混合物中的杂质与适当试剂反应变成气体而除去。
如:硝酸钠固体中含有少量碳酸钠杂质,可将混合物加水溶解,再加入适量稀硝酸溶液,硝酸与碳酸钠反应生成硝酸钠、水和二氧化碳,再蒸发滤液,获得硝酸钠固体。
3、置换法:将混合物中的杂质与适量试剂通过发生置换反应而除去。如:硫酸锌固体中含有少量硫酸铜杂质,可将混合物溶解之后,加人适量锌粉,再过滤除去被置换出来的铜,蒸发滤液获得硫酸铜固体。
4、吸收法:两种以上混合气体中的杂质被某种溶剂或溶液吸收,而要提纯的气体不能被吸收时,可用此方法。
如:一氧化碳中含有二氧化碳时,可将混合气体通过盛有氢氧化钠的溶液。
5、其它法:将混合物中的杂质用化学方法转化成其它物质。
如:氧化钙中含有碳酸钙,可采用高温燃烧的方法,使碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳,二氧化碳扩散到空气中,除去杂质。
‘玖’ 化学计算中常用的几种方法
1. 掌握化学计算中的常用方法和技巧。
2. 强化基本计算技能,提高速算巧解能力和数学计算方法的运用能力。
【经典题型】
题型一:差量法的应用
【例1】10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后,恢复到原来状况(1.01×105Pa , 270C)时,测得气体体积为70毫升,求此烃的分子式。
【点拨】原混和气体总体积为90毫升,反应后为70毫升,体积减少了20毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气,下面可以利用差量法进行有关计算。
CxHy + (x+ )O2 xCO2 + H2O 体积减少
1 1+
10 20
计算可得y=4 ,烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4
【规律总结】
差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式,找出所谓“理论差量”,这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差,也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。该法适用于解答混合物间的反应,且反应前后存在上述差量的反应体系。
【巩固】
1、现有KCl、KBr的混合物3.87g,将混合物全部溶解于水,并加入过量的AgNO3溶液,充分反应后产生6.63g沉淀物,则原混合物中钾元素的质量分数为
A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487
题型二:守恒法的应用
【例2】Cu、Cu2O和CuO组成的混合物,加入100Ml0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到224mLNO气体(标准状况)。求:
(1) 写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式。
(2) 产物中硝酸铜的物质的量。
(3) 如混合物中含0.01moLCu,则其中Cu2O、CuO的物质的量分别为多少?
(4) 如混合物中Cu的物质的量为X,求其中Cu2O、CuO的物质的量及X的取值范围。
【点拨】本题为混合物的计算,若建立方程组求解,则解题过程较为繁琐。若抓住反应的始态和终态利用守恒关系进行求解,则可达到化繁为简的目的。
(1) 利用电子守恒进行配平。3Cu2O+14HNO3==6Cu(NO3)2 + 2NO↑+7H2O
(2) 利用N原子守恒。n(HNO3)== 0.06mol,n(NO)== 0.01mol,
则n(Cu(NO3)2)==(0.06-0.01)/2=0.025mol
(3) 本题混合物中虽含有Cu、Cu2O和CuO三种物质,但参加氧化还原反应的只有 Cu、Cu2O,所以利用电子守恒可直接求解。
转移电子总数:n(e-)= n(NO)×3==0.03mol
Cu提供电子数:0.01×2=0.02mol
Cu2O提供电子数:0.03-0.02=0.01mol n(Cu2O)=0.01/2=0.005mol
n(CuO)=0.0025-0.01-0.005×2=0.005mol
(4) 根据(3)解法可得n(Cu2O)=0.015-Xmol n(CuO)=X-0.005mol。根据电子守恒进行极端假设:若电子全由Cu提供则n(Cu)=0.015mol;若电子全由Cu2O提供则n(Cu2O)=0.015mol,则n(Cu2+)==0.03mol大于了0.025mol,说明n(Cu)不等于0,另根据n(CuO)=X-0.005mol要大于0可得n(Cu)>0.005mol。所以0.005mol 1时,二氧化碳过量,则固体产物为KHCO3。答案为:①K2CO3+KOH ②K2CO3 ③K2CO3+KHCO3 ④KHCO3
(2)由:①CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②CO2+KOH=KHCO3
22.4L(标态) 138g 22.4L(标态) 100g
2.24L(标态) 13.8g 2.24L(标态) 10.0g
∵ 13.8g>11.9g>10.0g
∴ 得到的白色固体是 K2CO3和KHCO3的混合物。
设白色固体中 K2CO3 x mol,KHCO3 y mol,即
①CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②CO2+KOH=KHCO3
x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol
x mol+y mol=2.24L/22.4mol"L—1=0.100 mol (CO2)
138g"mol—1 × x mol 100 g"mol—1 × y mol=11.9g (白色固体)
解此方程组,得
x=0.0500mol (K2CO3)
y=0.0500mol (KHCO3)
∴ 白色固体中 ,K2CO3 质量为 138g"mol—1 × 0.0500mol=6.90g
KHCO3质量为 100 g"mol—1 ×0.0500mol=5.00g
消耗 KOH 物质的量为
2x mol+y mol=2×0.05
‘拾’ 常见的化学实验方法有哪些
物质的常见检验方法笼统地讲有:物理法、化学法。
物理法就是利用物理性质检验,如颜色、气味、水溶性。
化学法就是利用特征反应检验。
具体举例如下:
一、离子的检验
1、钠离子、钾离子,用焰色反应。火焰颜色分别呈黄色、紫色(通过蓝色钴玻璃片)。
2、镁离子,能与naoh溶液反应生成白色mg(oh)2沉淀,该沉淀能溶于nh4cl溶液。
3、铝离子,能与适量的naoh溶液反应生成白色al(oh)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸和过量的naoh溶液。
4、铁离子,能与kscn溶液反应,变为血红色fe(scn)3。或者与naoh溶液反应生成红褐色沉淀。
5、亚铁离子,与naoh溶液反应,先生成白色fe
(oh)2沉淀,迅速变灰绿色,最后变成红褐色fe(oh)3沉淀。或向亚铁盐溶液中加入kscn溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后立即显红色。
6、nh4+,铵盐与氢氧化钠溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的刺激性气味气体。
7、cl-,能与硝酸银反应生成不溶于硝酸的白色沉淀。
8、br-,能与硝酸银反应生成不溶于硝酸的淡黄色沉淀。
9、i-,能与硝酸银反应生成不溶于硝酸的黄色沉淀。
10、硫酸根,能与ba(oh)2及可溶性钡盐反应,生成不溶于硝酸的白色沉淀。
11、碳酸根,能与bacl2溶液反应,生成白色的baco3沉淀,该沉淀溶于稀盐酸,且放出无色无味的气体,能使澄清的石灰水变浑浊。
二、气体物质的检验
1、观察法:对于有特殊颜色的气体如氯气(黄绿色)、二氧化氮(红棕色)、碘蒸气(紫红)可根据颜色检验。
2、溶解法:根据溶于水现象检验。例如红棕色二氧化氮溶于水后溶液无色,红棕色溴蒸汽溶于水形成橙色溶液。
3、褪色法:例如so2可以使品红溶液褪色。
4、氧化法:被空气氧化看变化,例如no的检验。
5、试纸法:如石蕊试纸,醋酸铅试纸。
6、星火法:适用于有助燃性或可燃性的气体。例如o2使带火星木条复燃;甲烷、乙炔的检验可点燃看现象;甲烷、一氧化碳、氢气则可根据其燃烧产物来判断。
还有一些方法,如闻气味等,但一般不用。