“母題”切入，“變式”發散

　　摘 要： 本文探究化學習題教學的方法，列舉實際案例，論述“變式”教學在培養學生發散性思維方面的功能。
　　關鍵詞： 化學習題教學 變式教學 替換 恒等
　　課題：計算中的“替換”和“守恒” 思想
　　教學目標：
　　1.掌握“替換”方法并能夠熟練運用于相關的化學計算；
　　2.理解“守恒”在計算中的應用。
　　教學過程：
　　提出問題：
　　母題：向6.4g CuO和FeO的混合物中，加入2mol/L的硫酸溶液50mL，混合物恰好完全溶解。若將等質量該混合物在足量氫氣中加熱并充分反應，冷卻后剩余固體質量為多少？
　　學生讀題后，第一反應是去解決混合物的組分問題，再根據得出的各組分的量分別計算其與氫氣反應后還原得到的金屬單質質量。此時，不必立刻遏制學生的思維，先讓學生用自己的方法計算出結果。
　　學生板書：
　　解：設CuO和FeO的物質的量分別為x和 y
　　根據總質量：80x+160y=6.4 ①
　　根據反應方程式：CuO + HSO = CuSO + HO
　　x x
　　FeO + 3HSO = Fe（SO） + 3HO
　　y 3y
　　x+3y=0.1 ②
　　由①②得：x=0.04 y=0.02
　　混合物跟氫氣反應后還原得到金屬單質總質量
　　m（Cu）+m（Fe）=0.04mol×64g/mol+0.02mol×2×56g/mol=4.8g
　　教師板書：m（Cu）+m（Fe）=6.4g—0.1mol×16g/mol=4.8g
　　對比之下，學生方法較為繁瑣，對教師的快速解題感到十分驚訝，于是產生強烈好奇心和求知欲。
　　之后，將題目作如下調整。
　　變式1：向ag CuO和FeO的混合物中，加入2mol/L的硫酸溶液50mL，混合物恰好完全溶解。若將等質量該混合物在足量氫氣中加熱并充分反應，冷卻后剩余固體質量為多少？
　　學生進入思考狀態：將質量變為字母，與前題相比，增加了計算的難度。又假如所給質量的數據并不湊巧，計算時會更困難，浪費時間也易算錯。
　　教師點撥：要求銅、鐵單質的質量，可否換個思路？即鐵、銅總質量 = 氧化物總質量 — 氧原子質量？
　　教師板演解題過程：
　　CuO + HSO = CuSO + HO
　　FeO + 3HSO = Fe（SO） + 3HO
　　分析：觀察反應方程式，會發現CuO→CuSO，FeO→Fe（SO），這過程其實是氧原子與硫酸根位置的互換，即硫酸根“替換”了氧原子，母題的思路其實就來源于此。
　　板書：
　　n（O） = n（SO） = 2 mol/L×0.05 L = 0.1 mol
　　m（O） = 0.1 mol×16g/mol = 1.6g
　　m （Cu）+ m（Fe）= 6.4g—1.6g = 4.8g
　　當總質量為ag時，m （Cu）+m（Fe）= （a—1.6）g
　　經過此題的練習，學生鞏固了質量守恒原理，了解了“替換”的方法，超越了傳統的通過反應歷程計算。學生看見簡潔的過程，省時省力，于是感覺有必要了解更多更好的解題思想。
　　變式2：向6.4 g CuO和FeO的混和物中，加入200mL的鹽酸恰好使混合物完全溶解。若在反應后的溶液中加入0.4mol/L氫氧化鈉溶液500mL時，生成的沉淀最多，則鹽酸溶液的物質的量濃度是多少？
　　學生受到變式1的啟發，從相似處著手分析題目。該題仍可用“替換”方法來解：混合物在鹽酸中恰好完全溶解得到CuCl和FeCl，加入氫氧化鈉溶液至沉淀最多時，CuCl和FeCl全部轉變為Cu（OH）和Fe（OH）。
　　板書：
　　n（NaOH） = n（OH） = n（Cl） = n（HCl） = 0.4mol/L×0.5L = 0.2 mol
　　c（HCl）=0.2 mol/0.2L = 1 mol/L
　　運用科學巧妙的方法，原本看似復雜的題目被“秒殺”，學生的思維開始閃現燦爛的火花，學習熱情被大大地調動起來，想要了解更多題型。
　　變式3：向a g Fe、FeO、FeO的混合物中，加入100mL1mol/L的鹽酸恰好使混和物完全溶解，放出224mL（STP）的氣體，所得溶液中，加入KSCN溶液無血紅色出現，那么若用足量的CO在高溫下還原相同質量的該混合物，得到鐵的質量是多少？
　　有了前幾題的鋪墊，很容易就能挑出題目中的有用數據“a g Fe、FeO、FeO的混合物”， “100mL1mol/L的鹽酸”，隱去無用的數據“224mL（STP）的氣體”，找到快捷的路徑。
　　“加入KSCN溶液無血紅色出現”，說明Fe、FeO、FeO最終全部轉化為FeCl。根據鐵元素守恒：
　　板書：
　　n（Fe）= n（FeCl） = 1/2 n（HCl）= 1/2×1mol/L×0.1L = 0.5mol
　　m（Fe）= 0.5mol×56g/mol = 28g
　　此類題目還可繼續拓展，讓學生的思路多向發散。
　　變式4：往由鐵的氧化物組成的樣品中加入一定量的鹽酸，該樣品恰好與鹽酸完全反應而溶解。再往溶液中通入標準狀況下的氯氣0.56L，氯氣完全轉化為Cl，所得溶液中溶質僅為FeCl，且Cl的物質的量為0.75mol。則該樣品中Fe與Fe物質的量之比是多少？
　　學生再次運用守恒思想求解：氧化物當中鐵元素全部轉變為Fe，設氧化物中含有xmolFe、ymol Fe，由鐵元素守恒，知x+y= 0.75/3 = 0.25 ①。已知參加反應的氯氣為0.025mol，由得失電子守恒，得x（3—2） = 0.025×2×1 ②。解得x = 0.05，y = 0.2。從而確定樣品中Fe與Fe物質的量之比：
　　n（Fe）/ n（Fe）= 0.05/0.2 =1/4
　　小結：貫穿本節課的思想即是“替換”和“守恒”，通過觀察反應的特點，巧妙地將微粒進行互換，從而省去了繁瑣的過程，節省了時間。其實大部分的化學計算都有其獨特的方法和思路，要發現這些巧妙的方法，就必須具有敏銳的觀察力和勇于突破的精