活用思維意識 突破實驗推理

樓建清

摘 要：實驗推理題是考查化學核心素養中的實驗探究和創新意識的主要題型。本文嘗試解題思維過程中采用“三句話兩個干擾”的五個意識，針對三種題型，通過獨立思考和處理信息來提高解題能力。

關鍵詞：思維意識;情景干擾;信息處理

實驗推理題是浙江化學選考中的重要題型，一般出現在選擇題25題號的地方。主要用來考查學生的實驗能力和推理能力，達到評估考生的創新和分析信息能力、探究和邏輯思維能力、設計和評價改進能力的目的。常見題干以混合物的組成和溶液中的離子分析形式出現，命題者精心創設實驗情景，讓學生聯想已經學過的實驗原理和方法，遷移到新情景解決問題。本人在教學實踐中，依據建構主義、心理學、哲學原理，歸納出“三句話，兩個干擾”的思維意識，來突破這類題型的思維陷阱，完成解決問題。

“三句話”是指（1）一步一回頭。取意于“回眸一笑百媚生”，追求美學基礎的趣味形式進入反思意境。依據復分解反應和氧化還原的條件，每斷定一種離子，就啟動邏輯反思，回頭排除與它不共存的離子。這種思想符合哲學上的矛盾論，古代“五行學”上也稱之為“相克”。（2）有陰必有陽。根據電中性原理，溶液中陰陽離子必須相依為命。符合中國特色的“陰陽論”，孤陰不生，孤陽不長，陰陽調和，萬物生長。古代“五行學”上也稱之為“相生”。（3）數據用守恒。題目中出現數據時，學生會對數據視而不見，誤入精心設計的情景。數據用守恒的意識，會喚醒學生領悟命題者的意圖，采用電荷守恒的方法，來判斷是否還有其他離子存在。所謂“兩個干擾”是指（1）帶入干擾。在實驗過程中添加試劑帶來的干擾，命題者會故意設計“量的問題”和原有離子，干擾學生對原來組成中的成分判斷。（2）現象干擾。產生現象，可以有不同原因造成，思維定勢會被假象迷惑。活用思維意識可以提醒自己，必須透過現象看本質，實事求是。看破紅塵干擾，方得慧眼清心。

（一）混合物組成型推斷

2020年1月浙江化學選考25題：某固體混合物X，含有AI2（SO4）3、、FeCI3、Na2CO3和CuSO4中的幾種，進行如下實驗，

①X與水作用有氣泡冒出，得到有色沉淀Y和弱堿性溶液Z;

②沉淀Y與NaOH溶液作用，無變化。

下列說法不正確的是

A.混合物X中必定含有Na2CO3，不含AI2（SO4）3

B.溶液Z中溶質主要是鈉鹽，卻含有NaHCO3

C.灼燒沉淀Z，可以得到黑色物質

D.往溶液Z中加入 Cu粉，若不溶解，說明X中不含FeCI3

【解題分析】通過信息分析，精確提取關鍵詞，合理進行推理判斷。“氣泡”有碳酸鈉，“有色”含硫酸銅，“無變化”排除硫酸鋁。回頭看并挖掘隱含條件，“堿性溶液”推測水解可產生碳酸氫鈉。脫離沉淀Y是碳酸銅還是氫氧化銅的猶豫，走出氧化銅分解生成氧化亞銅的誤區，找到命題者設計的“可以”二字。再回首聯想已學過水解知識，發現弱堿性溶液Z中，Fe3+ 恰似“黃鶴一去不復返”，無法說明X中不含氯化鐵。答案選D

（二）溶液里離子型推斷

2018年4月浙江化學選考25題：某綠色溶液A含有H+、Na+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、SO42-、Clˉ、CO32-和HCO3-離子中的若干種。取該溶液進行如下實驗（已知Ag2SO4微溶于水，可溶于酸）：

①向溶液中滴加Ba（OH）2溶液，過濾，得到不溶于酸的白色沉淀和綠色濾液B;

②取濾液B，先用HNO3酸化，再滴加0.001 mol·Lˉ1AgNO3溶液，有白色沉淀生成。

下列說法不正確的是

A.溶液A中一定存在H+、SO42-和Clˉ

B.溶液A中不存在Mg2+、CO32-和HCO3-，不能確定Na+的存在

C.第②步生成的白色沉淀中只有AgCl，沒有Ag2CO3

D.溶液A中存在Fe2+與Cu2+中的一種或兩種，且可以用NaOH溶液判斷

【解題分析】根據實驗操作，結合題給信息，判斷一定含Clˉ，肯定選項C正確。“不溶于酸”確定有SO42-，不知碳酸鋇和硫酸鋇溶解度的信息，只能初步排除CO32-和HCO3-離子。水合銅離子是藍色的，學生容易被Cu2+藍色的思維定勢所欺騙，命題者設計了實驗新情景，氯化銅高濃度溶液時綠色的，學生必須掌握拓展信息才能理解D的正確， “綠色”至少含有Fe2+、Cu2+中的一種，“一步一回頭”，再次排除CO32-和HCO3-離子。激發思維意識，挖掘題目的創新意圖，你會發現氫氧化鋇前少了平時常見的“過量”二字，反思意識引導學生去發現隱含條件“濾液”，激活“帶入干擾”思維，提醒你氫氧根離子哪里去了？驀然回首可見“燈火闌珊處”的H+，繼而想到氫氧化鋇“量的問題”，酸性介質中Mg2+不可能沉淀，得出無法判斷的結論。答案選B

（三）實驗流程型推斷

例3，已知：SO32-的還原性強于Iˉ，HN03具有強氧化性。某溶液X可能含有NH4+， Na+、Ba2+、Fe3+、Iˉ、SO32-、SO42-中的幾種，為確定其組成，某同學進行如下實驗：

由上述實驗現象可知，原溶液X中一定沒有的離子是____________一定含有的離子是_____________________

【解題分析】定性推斷，“帶入干擾”意識發現，SO42-與SO32-至少有一種。“一步一回頭”思想，刪除Ba2+、 Fe3+ 。根據實驗流程圖可知，一定含NH4+。到此學生容易感到“山重水復疑無路”，思路受阻心茫然。被學生忽略的數據，在“數據用守恒”的潛意識作用下被激活，定量計算可知SO42-與SO32-兩者物質的量之和是0.02摩，NH4+物質的量為0.05摩，利用電荷守恒，發現“柳暗花明又一村”，推斷出Iˉ肯定存在。至于Na+是否存在要看Iˉ物質的量多少，故無法判斷。此時“無色”兩字又讓人迷惑，碘水不是有顏色嗎？反思“還原性順序”的新信息，守恒定律又會再度讓人想到“量的問題”，感悟“少量”可以避免Iˉ氧化為碘水，豁然開朗。活用思維意識，解題過程也升華為一種藝術和享受。

參考文獻：

[1]近五年浙江省選考化學試卷。

[2] 《怎樣解題：數學思維的新方法》 波利亞（美國）? 2011上海科技出版社

[3]《思維導圖》? ?東尼.博贊（美國）? 化學工業出版社