化学的极值法范文

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【中图分类号】G632【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2010)3-0157-01

极值法是中学化学的重要解题方法,主要特征就是充分考虑局部对整体的影响,从而找出整体的运动规律,并分析达到目的的有效方法。该思维方法对于有关混合物化学问题的解决可起到事半功倍的作用。

一、用极值法确定物质的成分

解答化学试题常遇到一些知识技能化、题目模糊化的综合性问题,如物质的组成明确,列方程却缺少关系。当学生面临此种问题无法解题时,他必须会进行分析,把它分解成一系列的简单问题,然后分而解之,即根据物质的组成采用极端假设得到有关极值,再结合平均值原则确定结果。

例1,今有某碱金属M和M2O组成的混合物10.8g,加足量水充分反应后,溶液经蒸发和干燥得固体16g,据此确定金属是( )。

A、LiB、NaC、K D、Rb

解析,此题可以借助数学的极限思想即极值法,可知M的相对原子质量的范围。

假如10.8g全部是金属M,则:

MMOH

MM+17

10.8g16g

列式得M/M+17=10.8g/16g,推出M=35。

假如10.8g全是M2O,则:

M2O 2MOH

2M+162M+34

10.8g16g

列式得2M+16/2M+34=10.8g/16g,推出M=10

推出10

二、用极值法确定杂质的成分

在分析混合物中杂质的成分时,可利用整体思维方法将化学问题看成一个整体,避开局部细节,从整体结构上进行分析、转化,可使复杂问题简单化即将主要成分与杂质成分极值化考虑,再与实际情况比较。

例2,将13.2g可能混有下列物质的(NH4)2SO4样品,在加热条件下与过量的NaOH反应,收集到4.3LNH3(标准状况下)。样品中不可能含有的物质是( )。

A、NH4HCO3NH4NO3B、(NH4)2CO3NH4NO3

C、NH4HCO3NH4Cl D、NH4Cl(NH4)2CO3

解析,设样品为纯(NH4)2SO4,则由(NH4)2SO42NH3知能产生4.48LNH3,大于4.3L。因样品中的杂质造成样品中NH4+的含量小于纯(NH4)2SO4中NH4+的含量,故要求选项中的两种物质至少有一种物质中的NH4+的含量应小于(NH4)2SO4中NH4+的含量。再将备选答案中的化学式加以变形,然后再计算:

NH4HCO3(NH4)2(HCO3)2

NH4NO3(NH4)2(NO3)2

NH4Cl(NH4)2(Cl)2

部分“式量”为:(HCO3-)2=122,(NO3-)2=124,(Cl-)2=71,(CO32-)=60,而(NH4)2SO4中SO42-=96,即正确选项为D。

三、用极值法确定反应时的过量问题

当已知反应混合物的总质量或总物质的量时可假设全部是某一反应物,再假设两者可恰好完全反应,从而确定解题方法。

例3,有18.4g由NaOH与NaHCO3组成的固体混合物,将它们在密闭容器中加热到850℃,经充分反应后排出气体,冷却,称得剩余固体的质量为16.6g,试计算原混合物中NaOH的质量分数。

解析,这是在密闭容器中进行的反应,可能的反应有:

NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O①

2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O ②

究竟按何种情况反应,必须判断出NaOH与NaHCO3在①中何者过量,才能进行计算。借助极值法可使判断方便、直观。

设18.4g固体全为NaOH,则受热时不减少,剩余18.4g固体;

设18.4g固体全为NaHCO3,则按②式反应后剩余18.4g×106/168=11.6g;

设18.4g固体恰好按①式完全反应,则剩余18.4g×106/(40+84)=15.7g固体。

现剩余16.6g固体,即介于15.7g和18.4g之间,应是NaOH过量。

NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O Sm

4084106 18

x 18.4g-16.6g

则84/x=18/(18.4g-16.6g),x=8.4g。进而知:m(NaOH)=18.4g-8.4g=10g,NaOH的质量分数为(10g/18.4g)×100%=54.3%。

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化学是一门以实验为基础的学科，它是人们不断在实践中发现问题、研究问题、解决问题的过程中建立起来的。当今世界，化学已同生命科学等多种学科结合起来，形成了众多的分支学科，化学研究也已深入到众多领域。中学化学担负着传播基础化学知识，发掘培养化学科研后备人才的重任。中学化学的重要内容是基础化学理论和基础元素化学，其特点是知识点较散，有些内容又很抽象，特别是初中化学更是如此，因而很多在开始对化学怀有浓厚学习兴趣的学生，在后来的学习中渐渐地失去了对化学的兴趣。因而，中学化学教师必须努力学习中学化学教学法，研究中学化学教学的独特的规律，从而不断提高自己的教学水平。其中，学会并掌握在教学中激发学生质疑的技能是很重要的一个环节。

激发是使个体在某种内部和外部刺激的影响下，始终维持兴奋状态的心理过程。质疑即提出疑难问题。激发学生质疑可以集中学生注意力，提高学习兴趣;可以启发思维、发展智力;可以反馈评价，调控教师的教学;也可以引导学生的思考方向，扩大思维广度，提高思维层次，但更重要的在于可以让学生学会如何学习，如何思考。中学化学教师不仅要激发和维持学生的好奇心，也要引导学生善于发现问题，不断提出问题，认真解决问题。那么，中学化学教师在教学中究竟应当怎样去培养和激发学生质疑的技能呢？

首先，教师应在日常教学过程中养成经常设疑的习惯。其一，应在教学过程的最佳处设疑。因为适当的目标设置能够唤起对象的多种需要，如成就需要等，并促使对象激发相应的动机。选择好的设疑时机可以有效地提高教学效果，及时反馈学生信息。教学的最佳处可以是以下几种情况：即当学生的思想囿于一个小天地无法“突围”时;当学生疑惑不解、厌倦困顿时;当学生各执己见、莫衷一是时;当学生受旧知识影响无法顺利实现知识迁移时。例如，在讲授氢气的还原性时，教师可以先演示氢气还原氧化铜后立即停止通氢气的实验，然后设疑：为什么红色的铜又变成了黑色？黑色物质到底是什么呢？接下来可以让学生自己阅读教材去解决问题。这样，学生的兴趣能较好地得到激发，并促使学生去认真地阅读教材。其次，应在重点、难点处设疑。教学内容能否成功地传授给学生，很大程度上取决于教师对本节内容重点、难点的把握。有教学经验的教师往往在备课时就非常注意对重点、难点教学方法的选择，而在重点、难点的教学上恰当地设疑则能起到事半功倍之效。当然，教师此时所提的问题也应当是经过周密考虑并能被学生充分理解的。对教材中重点、难点问题的释疑，教师可以充分运用启发诱导的方式进行：可以从联系旧知识入手进行启发;可以增设同类、对比启发;可以指导读书，让学生进一步深入思考;也可以从直观进行启发;同时，仔细把握教材内在逻辑关系，逐步提问引导也是重要的一环。教学实践已充分证明，启发诱导的教学方法可以有效激活学生思维，发展学生智力。再次，应在关键处设疑。众所周知，在45分钟的教学中提高课堂效率是极为重要的，在关键处设疑不仅能起到对教学内容的承上启下的作用，而且能激发并维持学生良好的学习状态。重点、难点是关键处，内容与内容之间的过渡是关键处，一节课上学生最疲劳时也是关键处，由于学习内容的抽象性而使学生感到乏味时更是关键处。教师应该在教学过程中用自己敏锐的眼光捕捉学生心灵的信息，巧妙设疑、及时设疑，能有效地提高学生的学习兴趣，并在设疑中提高学生分析问题、探究问题、解决问题的能力。

其次，教师应鼓励学生主动质疑。教师在教学过程中注意设疑，其另一作用在于让学生学会质疑。“授人以鱼，不如授人以渔”。在日常教学活动中，教师应充分肯定学生所提出的问题并耐心予以解答，并应用不同的方式肯定并鼓励学生质疑，努力培养学生的自信心。因为学生是否具有适宜的充分的自信，是影响其活动积极性和效果的必要条件。教师应在教学中强化学生的提问意识，这也就要求教师在教学中要教给学生发现问题的方法，引导学生特别注意对关键词的理解。具体来说，就是在讲解新课时要鼓励学生敢于追问;在知识的上下联系比较中要敢于反应;在总结知识时还要不断追问。在教学中对于不同视角的问题应引导学生善于用不同的方式给予解决，主要有因果法、反问法、比较法、转化法、推理验证法等等。

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发展现状

经济快速增长，综合实力进一步增强。截至2011年12月末，化学工业固定资产投资9601.26亿元，比上年增长28.10％，高于全行业平均增幅4.7个百分点，占比67.13％。进出口总额3239.96亿美元，比上年增长24.60％，占全行业进出口总额的53.40％；其中，进口1838.28亿美元，增长21.20％，占行业进口总额的42.28％；出口1401.68亿美元，增长29.40％，占行业出口总额的81.33％。

中商情报网数据显示：2011年末，我国化学原料及化学制品制造业企业达21908家，行业总资产达4.4万亿元，同比增长20.60％。2011年，我国规模以上化学原料及化学制品制造业企业实现主营业务收入达6万亿元，同比增长33.34％；实现利润总额达3978.19亿元，同比增长32.08％。

本文的研究范围是化学原料及化学制品制造业，并与化学原料及化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业、塑料制品业等五个行业的总和进行比较，以下简称“化工业”。

化学原料及化学制品制造业在整个化工业里占主导地位，其工业总产值、销售收入、利润等，都占超过50％以上。所以发展好化学原料及化学制品制造业相关经济对发展整个化工业有着不容小觑的作用。

细分子行业收入利润概况

2011年，我国规模以上化学原料及化学制品制造业的细分子行业中的收入利润如下所示。

基础化学原料制造工业企业：实现主营业务收入达16586亿元，同比增长34.51％；实现利润总额达956.9亿元，同比增长37.60％。

肥料制造工业企业：实现主营业务收入达7290.9亿元，同比增长38.22％；实现利润总额达444亿元，同比增长73.99％。

农药制造工业企业：实现主营业务收入达1945亿元，同比增长29.67％；实现利润总额达125.95亿元，同比增长21.44％。

涂料、油墨、颜料及类似产品制造工业企业：实现主营业务收入达4488.88亿元，同比增长24.89％；实现利润总额达316.7亿元，同比增长13.04％。

合成材料制造工业企业：实现主营业务收入达107l8.4亿元，同比增长33.50％；实现利润总额达582.16亿元，同比增长23.17％。

专用化学产品制造工业企业：实现主营业务收入达16155.9亿元，同比增长35.02％；实现利润总额达1260.9亿元，同比增长32.33％。

日用化学产品制造工业企业实现主营业务收入达3171亿元，同比增长23.38％；实现利润总额达291.47亿元，同比增长15.73％。

发展现状及发展趋势总产值及发展趋势

由前文数据可知，我国的化学原料及化学制品制造业在化学工业中占主导地位。2007～2011年间，化学原料及化学制品制造业的工业总产值在稳步上升，虽然2008年受金融危机的打击，但工业总产值还是使得有一定量的增长，直至2011年经济得到复苏后，化学原料及化学制品制造业的工业总产值又有了巨大的增长。按照线性增长趋势，在接下来的2012～2015年，可预计化学原料及化学制品制造业工业总产值应该分别在70000，75000、80000、85000亿元区域范围。

企业增加值及发展趋势

规模以上企业的增加值可以在一定程度上代表整个行业增加值水平。在2005～2009年期间，中国化学工业加快了结构调整步伐，建设了一批具有国际先进水平的大型生产装置，淘汰了一批技术落后的和规模不经济的装置，使得生产更具效益化。化学原料及化学制品制造业的规模日渐扩大，在2009年，更是突破10000亿大关。按照线性趋势，可预见2010～2013年化学原料及化学制品制造业规模以上企业增加值应为12000、14000、16000、18000亿元。

增长状况

化学原料及化学制品制造业增长较快。2008～2011年间我国化学原料及化学制品制造业工业总产值增长率分别达到l0.00％、14.60％、15.50％和33.34％。

2008～2010年间增长速度比较低迷。主要是原因是2008年受世界金融危机的影响，化学原料及化学制品制造业利润增长受到严重冲击。值得欣慰是在2011年中经济复苏，化学原料及化学制品制造业的增幅陡然升高。

大中型企业数量

一定集中度水平是产业开展有效竞争、实现规模经济的重要条件。大中型企业数量及大中型企业增加值占规模以上企业增加值的比重可以在一定程度上说明化学工业集中度。我国化学工业企业数量在逐年的增加。2009年化学工业大中型企业数量为5578个，比2005年增加了1252个。而在整个化学工业企业中，化学原料及化学制品制造业又占据了其中很大一部分，属于主导地位。

从业人员数

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化学跟别的学科不同的，它是以实验作为基础。通过现象看本质，从感性升华到理性，这是化学实验课的一个重要特点。许多结论、定律和原理都是通过实验得出来的，通过实验，不仅加深了同学对知识的理解和记忆，而且培养了他们的观察能力、实际操作能力，使他们掌握了一些物质的化合生成及性质、一些实验仪器的使用和保管等知识。而化学反应中的各种实验现象亦是丰富多彩的，使同学在兴趣中获取了知识，如焰色反应、银镜反应等，都会给同学们留下很深刻的印象。所以，必须引起重视，为学生上好化学实验课。

二、尝试模块教学

教师在上课时，把学生分成若干个小组，实行启发研讨性的施教和学习。在教学目的中，根据学生需要掌握的知识要领，通过启发诱导，而不是靠生硬的灌输。由教师提出问题，各小组展开讨论和争辩，同学们各抒已见，寻求问题的答案，然后由老师总结，得出正确的结论。实践表明，这种学习方法，有利于促使学生动脑思考开发智力，增强学习的主动性和趣味性，尤其能使所获得的知识深刻而牢固。

三、采用梯式教学

针对学生不同的学习基础，把他们分成阶梯型的好中差不同层次进行组合。在发挥基础优良学生的引领作用的同时，强化对基础较差同学的施教，让这些同学从提升基础知识学起，多下气力，适当增加课时，强化学习训练，使他们能尽快赶上学习基础比较好的同学，然后再按学进度学习。这相当于给学习基础差的同学补课，不让他们掉队；另一方面也是对学习优良的同学也是一种鼓舞和促进，有利于提高整体学生的学习水平。

四、拓展实习教学

所谓实习教学，就是把理论知识的学习与实践相结合的学习，是造就实用型技术人才最有效的途径。在教学中，不仅要把校办实习车间的实习搞好，更要经常组织学生到有关企业和单位去开展实习活动。通过实习操作，让学生经风雨见世面，就能把理论变成活知识、真本领。同时，还可以聘请化工企业和有关单位的管理、技术人员作为学校的兼职教师，不定期来学校授课。因为他们具有丰富的理论知识和实践经验，请他们参与教学和实习活动，能有效地提高教学质量。

五、强化记忆教学

在化学专业课教学中，应该把门捷列夫的《化学元素周期表》作为重点烙印在学生的脑海里，深化到他们的理解之中。因为该周期表是化学知识之本，是学好化学课的基础和入门的向导，许多化学知识均与它有关联或能从中获取答案。所以，必须强化对元素周期表的记忆教学。另外，对于一些重点化学知识，要采取巧妙的方法使学生加深记忆。笔者在初中读书时，化学教师为了便于学生记忆一些金属的化合价编了顺口溜：

一价金属钾（k）钠（Na）银(Ag)；二价金属钙(Ca)镁(Mg )钡(Ba)锌(Zn)；三价金属不太多，先记老铝(Al)它一个。

这顺口溜押韵上口，好记好背，堪称是搞好化学教学的上乘之法。如今30多年过去了，笔者仍记忆犹新。