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一堂普通的习题课,虽然已经过去很久了,但至今仍记忆犹新:
某校化学课外活动小组,欲测定本地出产的一种赤铁矿石中氧化铁的质量分数(品位)。他们进行了这样一组实验:实验开始称取了10g矿石样品,放人硬质试管通入足量的CO加热,使其中的氧化铁完全反应,并将生成的气体通人到事先称量好的足量的澄清石灰水中,至不再产生沉淀止,过滤除去沉淀,再进行称量,石灰水减轻了8.4 g,那么该铁矿石中氧化铁的质量分数是多少?(已知铁矿石中杂质不分解出CO2且也不会与CO发生反应生成CO2)
在指导学生完成读题审题之后,按照一般思路进行了分析:
方法一 高温
[分析]本次活动涉及的有关化学反应:
3CO+Fe2O3===Fe+3CO2 CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
涉及物质的质量:铁矿石10g 澄清石灰水质量反应前后减轻了8.4g 计算思路: CaCO3——CO2——Fe2O3——Fe2O3的质量分数
本题解题关键是确定生成CaCO3
解题步骤如下:
解:设生成CaCO3的质量为x,参加反应的C0
CO2+Ca(OH)2=====CaCO3↓+H2O
44 100 溶液质量减轻100-44=56
y x 溶液质量减轻8.4g
100/x=56/8.4g x=15.0g
44/ y=56/8.4g y=6.6g
设10g铁矿石中Fe2O3质量为z
Fe2O3+3CO======2Fe+3CO2
160 132
z 6.6g
160/z=132/6.6g z=8g
所以此铁矿石中F2O3的质量分数=8g/10g×100%==80%
当我环顾全班,观察学生理解情况时,一个平时成绩比较理想的学生表情迟迟疑疑、犹豫不决,似想站出来,又似乎不敢,我意识到他理解上出了问题,于是我用鼓励的语气提示他勇敢地站出来发表自己的意见,他终于鼓足了勇气,站了起来,声音小得几乎难以听见:“老师,您错了,石灰水减少的质量8.4g就是生成的CaCO3的质量,所以生成的CaCO3的质量不是15g。”他说完自己的意见后,长长地松了一口气。当我再环视全班时,竟发现不少学生也点头赞同。我意识到问题的严重性。于是,我又把该题分析思路更加详细地讲述了一遍,尤其重点讲述了生成的CaCO3质量的问题,当我再询问是否听懂时,他和不少学生仍一脸地茫然。事已至此,我真有点泄气了,是避开该题还是继续呢?那么继续探讨的路径究竟在那里 ,怎样才能让学生听得明白这个问题呢?看来解决问题只有另辟蹊径了,于是,我又采取了第二种方法元素分析法,具体过程如下:
首先,顺从学生的思路,假设澄清石灰水减少的质量8.4g就是生成的CaCO3的质量,那么我引导学生分析石灰水中的元素共有Ca、H、O三种,而生成的CaCO3中却有Ca、C、O三种元素,很明显C元素非石灰水中的元素,可见石灰水减少的元素质量8.4g全部进入了CaCO3中,但不等于生成的CaCO3的质量,生成的CaCO3的质量应大于8.4g。所以开始的假设不对。
看到有些学生紧锁的眉头有了少许舒展,我趁热打铁,又采用了另外几种方法对本题进行了分析:
方法三:针对石灰水中物质质量改变着手分析 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
在石灰水中每减少74质量的Ca(OH)2,溶液质量必定增加18份质量,同时生成100份质量的CaCO3即
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
74 100 18 溶液质量减少74 –18 =56
x 溶液质量减少8.4g
100/x=56/8.4g x=15.0g
然后依次计算出CO2、Fe2O3的质量最后铁矿石中Fe2O3的质量分数。
方法四:针对CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 中CO2质量变化着手分析
CO2——CaCO3
44 100
每有44份质量的CO2参加反应时,必定生成100份质量的CaCO3,即CO2要从石灰水中结合(100 – 44)份质量的其它成分,那么石灰水的质量必定会减少(100 – 44)=56份
CO2——CaCO3
44 100 石灰水溶液质量减少74 –18 =56
y x 石灰水溶液质量减少8.4g
最后 我又依据生活中的实例进一步阐述这个问题:假若把一块磁铁放入一定质量的铁屑中,吸取了铁屑后的整块磁铁的质量绝不等于铁屑减少的质量,而应等于原来的磁铁加上减少的铁屑的质量。
当讲完时,学生表情都舒展开来,真正理解了,我也舒了一口气。这堂课虽然花费了比预期的要多得多的时间和精力,甚至完全打乱了我原先的安排,但我却感悟颇多,领悟到多角度多方面启迪学生思维能力的重要意义。
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