2024年10期
极值法在初中化学中的教学和运用
【关键词】 ；
【正文】摘 要：极值法在初中化学中，大多学生难以理解、运用。于是，教师利用类比、知识迁移的方法让学生理解“混合体系中某化学量的范围”，并分类解析其应用。
关键词：极值法 ; 策略 ; 混合体系中的某一化学量的范围
极值法也叫极端假设法，它是针对某一混合体系，将研究的物质或变化假设成极端的状态，求出极端状态下的某一化学量（如质量、元素的质量分数、体积分数等），即极限值，然后对比、分析得到正确的结果。
极值法是一种特殊的解题方法。在初中化学教学中，由于大多数学生的知识和能力水平的不足，教师一般很少提及。教师只是在化学竞赛和培优训练中，针对接受能力 强、学习基础好的学生进行极值法的教学。但还是有很多同学不求甚解，更不能灵活运用。因此，我在初中化学教学中，为了便于学生理解接受，并能灵活运用，我采取如下一些策略：
1、 不必提出“极值、极端”的说法及其解题原理，这是因为初中学生的能力和思维的局限性，觉得抽象，首先就产生了畏难情绪，只有那些好奇心强、学习基础好的同学会坚持下来。
2、 从学生的生活实际和认知水平出发，类比讲解。比如，由20℃的水和50℃的水混合而成的水的温度应有一个范围，即在20℃-50℃之间;由溶质质量分数为10%的NaCl溶液和30%的NaCl溶液混合而成的NaCl溶液的溶质质量分数同样也有一个范围，即在10%-30%之间。因此，学生很容易理解，且能得出一个结论：在一个混合体系中某一化学量会有一个范围。这种贴近学生生活和认知水平的类比教学考虑到了学生现有的知识、能力和思维，从而使很多学生乐于接受，也容易理解。
3、 不论混合体系如何不同，我在教学中始终用“混合体系中某化学量的范围”进行分析解题，这样做，可以收到整齐划一，化繁为简的效果，便于学生理解和掌握。也就是说，解题关键是帮助学生分析“混合体系中的某一化学量及其范围”，根据“混合体系中的某一化学量的范围”解题。
下面就结合一些具体的例题，分类介绍“混合体系中的某一化学量的范围”在初中化学解题中的运用。
一、利用“混合物中元素质量分数的范围”确定混合物的组成
某混合物由铁的几种氧化物Fe2O3、FeO和Fe3O4的两种或三种物质组成的。经科学实验测定，该混合物中铁元素的质量分数为75%，则下列关于该混合物成分的推断正确的是（ ）
A. 该混合物中一定含有Fe2O3、FeO和Fe3O4三种物质
B. 该混合物中一定含有Fe3O4和FeO中的任意一种或两种
C. 该混合物中一定含有Fe2O3、FeO和Fe3O4任意两种或三种组成
D. 该混合物中可能含有Fe2O3和FeO组成
解析：Fe2O3、FeO、Fe3O4三种氧化物中铁元素的质量分数分别为70%、78%、72%。由Fe2O3、FeO和Fe3O4的两种或三种物质组成的混合物
有①Fe2O3和FeO（铁元素的质量分数范围是70%—78%)、②Fe2O3和Fe3O4（70%—72%)、③FeO和Fe3O4（78%—72%)、④Fe2O3、FeO和Fe3O4（70%—78%)四种混合物。而混合物中铁元素的质量分数为75%，因此该混合物有①③④三种可能。所以选D。
【同类拓展】某气体是由O2、SO2、SO3、H2S四种气体中的一种或多种组成，测得该气体中S的质量分数为50%，则该气体的组成不合理的是（ ）
A. SO2 B. O2、H2S C. O2、SO3、SO2 D. O2、SO2、SO3、H2S
二、利用“在混合物中发生多个化学反应时某物质的质量范围”确定混合物的组成
小芳做探究实验，用称量法测定铁在O2中燃烧的产物。发现5.6g铁在充足的O2中燃烧得到7.82g固体，小芳排除了其它因素可能产生的误差，则实验中得到的固体产物可能是（ ）
A. Fe3O4和Fe的混合物 B. Fe3O4和FeO的混合物
C. Fe3O4和Fe2O3的混合物 D. Fe3O4、FeO、Fe的混合物
解析：因为5.6g铁与O2反应可生成7.7gFe3O4、8gFe2O3或7.2gFeO.那么5.6g铁在充足的O2中燃烧得到Fe3O4和Fe的混合物的质量范围是7.7g--5.6g，因此不可能得到7.82g固体。
5.6g铁在充足的O2中燃烧得到Fe3O4和FeO的混合物的质量范围是7.7g--7.7g，因此不可能得到7.82g固体。
5.6g铁在充足的O2中燃烧得到Fe3O4和Fe2O3的混合物的质量范围是7.7g--8g，因此可以得到7.82g固体，选C。
5.6g铁在充足的O2中燃烧得到Fe3O4、FeO、Fe的混合物的质量范围是5.6g--7.7g，因此不可能得到7.82g固体。
还可以利用“混合物中元素质量分数的范围”确定该混合物的组成。
【同类拓展】某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种。现将13.8g样品加入足量水，样品全部溶解，再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀。对样品含杂质的正确判断是 （ ）
A.肯定有KNO3
B、肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3
C、肯定没有Ba(NO3)2，可能有KNO3
D、肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2
三、利用“混合物中原子个数比的范围”确定物质的组成
下列四组以任意比组成的混合物，分别在空气中充分燃烧，都生成CO2和H2O，其中生成物中水分子数目一定比二氧化碳分子数目多的是（ ）
A、C2H4和C3H6 B、C2H2和C3H8 C、C2H6和C2H50H D、C2H4和C2H6
解析：生成物中水分子数目一定比二氧化碳分子数目多，那么根据质量守恒定律可知，混合物中氢原子与氧原子的个数比应大于2。
A、C2H4和C3H6的氢原子与氧原子的个数比都是2，因此C2H4和C3H6组成的混合物中氢原子与氧原子的个数比就是2 ，不可能大于2。
B、C2H2和C3H8的氢原子与氧原子的个数比分别是1、■，因此C2H2和C3H8组成的混合物中氢原子与氧原子的个数比的范围是1-■，则该混合物中的成分以任意比组成时，氢原子与氧原子的个数比有可能小于或等于2。
同理，C、C2H6和C2H50H组成的混合物中氢原子与氧原子的个数比就是3，因此大于2，所以选C。
D、C2H4和C2H6组成的混合物中氢原子与氧原子的个数比的范围是2--3 ，因此大于2，所以也可选D。
四、利用“在混合物中发生多个化学反应时混合物的质量范围”确定混合物的质量
将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成0.25g H2，原混合物的质量可能是( )
A、2g B、4g C、8g D、10g
解析：通过化学方程式计算可知，生成0.25g H2，需Mg、Zn、Al三种金属的质量分别为3g、8.125g、2.125g，那么生成0.25g H2，需Mg、Zn、Al三种金属的混合物的质量范围应是2.125g-8.125g。因此选BC。
【同类拓展】镁在空气中燃烧时，发生如下两个反应：既能与氧气反应
，又能与氮气反应生成氮化镁固体（Mg3N2）
3Mg+N2=Mg3N2，.那么24g镁在空气完全燃烧后，所得固体的质量为 A、=33.3g B、=40g C、33.3~40g D、<33.3g或>40g （ ）
五、利用“混合物中元素质量比的范围”确定物质的组成
已知Fe2O3在高温下与CO反应：
，在该反应所得的固体混合物（Fe2O3，FeO）中，元素铁和氧的质量比用mFe：mO表示.则上述混合物中，mFe：mO不可能是__________.
A．21：9 B．21：7.5 C．21：6
解析：Fe2O3中元素铁和氧的质量比为7:3，FeO中元素铁和氧的质量比为7:2.那么固体混合物（Fe2O3，FeO）中元素铁和氧的质量比范围是■-■，即■-■。所以上述混合物中，mFe：mO不可能是AC。
【同类拓展】在常温下有A和B两种气体组成的混合气体（相对分子质量A >B），经分析，混合气体中只含有碳和氧元素两种元素，而且不论A和B以何种比例混合，氧和碳的质量比均大于8：3，若上述混合气体中氧和碳元素的质量比为8：1，则A和B的分子个数比是 （ ）
A. 1：2 B. 2：1 C. 4：1 D. 4：3
在初中化学教学中，教师不应盲目传授学生解题技能技巧，而要考虑初中学生的能力和知识水平，面向全体学生，循序渐进，由浅入深；要注意发展学生的知识迁移能力，启迪学生思维，同样也能达到培养学生创新能力和综合能力的教学效果。
关键词：极值法 ; 策略 ; 混合体系中的某一化学量的范围
极值法也叫极端假设法，它是针对某一混合体系，将研究的物质或变化假设成极端的状态，求出极端状态下的某一化学量（如质量、元素的质量分数、体积分数等），即极限值，然后对比、分析得到正确的结果。
极值法是一种特殊的解题方法。在初中化学教学中，由于大多数学生的知识和能力水平的不足，教师一般很少提及。教师只是在化学竞赛和培优训练中，针对接受能力 强、学习基础好的学生进行极值法的教学。但还是有很多同学不求甚解，更不能灵活运用。因此，我在初中化学教学中，为了便于学生理解接受，并能灵活运用，我采取如下一些策略：
1、 不必提出“极值、极端”的说法及其解题原理，这是因为初中学生的能力和思维的局限性，觉得抽象，首先就产生了畏难情绪，只有那些好奇心强、学习基础好的同学会坚持下来。
2、 从学生的生活实际和认知水平出发，类比讲解。比如，由20℃的水和50℃的水混合而成的水的温度应有一个范围，即在20℃-50℃之间;由溶质质量分数为10%的NaCl溶液和30%的NaCl溶液混合而成的NaCl溶液的溶质质量分数同样也有一个范围，即在10%-30%之间。因此，学生很容易理解，且能得出一个结论：在一个混合体系中某一化学量会有一个范围。这种贴近学生生活和认知水平的类比教学考虑到了学生现有的知识、能力和思维，从而使很多学生乐于接受，也容易理解。
3、 不论混合体系如何不同，我在教学中始终用“混合体系中某化学量的范围”进行分析解题，这样做，可以收到整齐划一，化繁为简的效果，便于学生理解和掌握。也就是说，解题关键是帮助学生分析“混合体系中的某一化学量及其范围”，根据“混合体系中的某一化学量的范围”解题。
下面就结合一些具体的例题，分类介绍“混合体系中的某一化学量的范围”在初中化学解题中的运用。
一、利用“混合物中元素质量分数的范围”确定混合物的组成
某混合物由铁的几种氧化物Fe2O3、FeO和Fe3O4的两种或三种物质组成的。经科学实验测定，该混合物中铁元素的质量分数为75%，则下列关于该混合物成分的推断正确的是（ ）
A. 该混合物中一定含有Fe2O3、FeO和Fe3O4三种物质
B. 该混合物中一定含有Fe3O4和FeO中的任意一种或两种
C. 该混合物中一定含有Fe2O3、FeO和Fe3O4任意两种或三种组成
D. 该混合物中可能含有Fe2O3和FeO组成
解析：Fe2O3、FeO、Fe3O4三种氧化物中铁元素的质量分数分别为70%、78%、72%。由Fe2O3、FeO和Fe3O4的两种或三种物质组成的混合物
有①Fe2O3和FeO（铁元素的质量分数范围是70%—78%)、②Fe2O3和Fe3O4（70%—72%)、③FeO和Fe3O4（78%—72%)、④Fe2O3、FeO和Fe3O4（70%—78%)四种混合物。而混合物中铁元素的质量分数为75%，因此该混合物有①③④三种可能。所以选D。
【同类拓展】某气体是由O2、SO2、SO3、H2S四种气体中的一种或多种组成，测得该气体中S的质量分数为50%，则该气体的组成不合理的是（ ）
A. SO2 B. O2、H2S C. O2、SO3、SO2 D. O2、SO2、SO3、H2S
二、利用“在混合物中发生多个化学反应时某物质的质量范围”确定混合物的组成
小芳做探究实验，用称量法测定铁在O2中燃烧的产物。发现5.6g铁在充足的O2中燃烧得到7.82g固体，小芳排除了其它因素可能产生的误差，则实验中得到的固体产物可能是（ ）
A. Fe3O4和Fe的混合物 B. Fe3O4和FeO的混合物
C. Fe3O4和Fe2O3的混合物 D. Fe3O4、FeO、Fe的混合物
解析：因为5.6g铁与O2反应可生成7.7gFe3O4、8gFe2O3或7.2gFeO.那么5.6g铁在充足的O2中燃烧得到Fe3O4和Fe的混合物的质量范围是7.7g--5.6g，因此不可能得到7.82g固体。
5.6g铁在充足的O2中燃烧得到Fe3O4和FeO的混合物的质量范围是7.7g--7.7g，因此不可能得到7.82g固体。
5.6g铁在充足的O2中燃烧得到Fe3O4和Fe2O3的混合物的质量范围是7.7g--8g，因此可以得到7.82g固体，选C。
5.6g铁在充足的O2中燃烧得到Fe3O4、FeO、Fe的混合物的质量范围是5.6g--7.7g，因此不可能得到7.82g固体。
还可以利用“混合物中元素质量分数的范围”确定该混合物的组成。
【同类拓展】某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种。现将13.8g样品加入足量水，样品全部溶解，再加入过量的CaCl2溶液，得到9g沉淀。对样品含杂质的正确判断是 （ ）
A.肯定有KNO3
B、肯定有KNO3，可能还含有Na2CO3
C、肯定没有Ba(NO3)2，可能有KNO3
D、肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2
三、利用“混合物中原子个数比的范围”确定物质的组成
下列四组以任意比组成的混合物，分别在空气中充分燃烧，都生成CO2和H2O，其中生成物中水分子数目一定比二氧化碳分子数目多的是（ ）
A、C2H4和C3H6 B、C2H2和C3H8 C、C2H6和C2H50H D、C2H4和C2H6
解析：生成物中水分子数目一定比二氧化碳分子数目多，那么根据质量守恒定律可知，混合物中氢原子与氧原子的个数比应大于2。
A、C2H4和C3H6的氢原子与氧原子的个数比都是2，因此C2H4和C3H6组成的混合物中氢原子与氧原子的个数比就是2 ，不可能大于2。
B、C2H2和C3H8的氢原子与氧原子的个数比分别是1、■，因此C2H2和C3H8组成的混合物中氢原子与氧原子的个数比的范围是1-■，则该混合物中的成分以任意比组成时，氢原子与氧原子的个数比有可能小于或等于2。
同理，C、C2H6和C2H50H组成的混合物中氢原子与氧原子的个数比就是3，因此大于2，所以选C。
D、C2H4和C2H6组成的混合物中氢原子与氧原子的个数比的范围是2--3 ，因此大于2，所以也可选D。
四、利用“在混合物中发生多个化学反应时混合物的质量范围”确定混合物的质量
将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成0.25g H2，原混合物的质量可能是( )
A、2g B、4g C、8g D、10g
解析：通过化学方程式计算可知，生成0.25g H2，需Mg、Zn、Al三种金属的质量分别为3g、8.125g、2.125g，那么生成0.25g H2，需Mg、Zn、Al三种金属的混合物的质量范围应是2.125g-8.125g。因此选BC。
【同类拓展】镁在空气中燃烧时，发生如下两个反应：既能与氧气反应
，又能与氮气反应生成氮化镁固体（Mg3N2）
3Mg+N2=Mg3N2，.那么24g镁在空气完全燃烧后，所得固体的质量为 A、=33.3g B、=40g C、33.3~40g D、<33.3g或>40g （ ）
五、利用“混合物中元素质量比的范围”确定物质的组成
已知Fe2O3在高温下与CO反应：
，在该反应所得的固体混合物（Fe2O3，FeO）中，元素铁和氧的质量比用mFe：mO表示.则上述混合物中，mFe：mO不可能是__________.
A．21：9 B．21：7.5 C．21：6
解析：Fe2O3中元素铁和氧的质量比为7:3，FeO中元素铁和氧的质量比为7:2.那么固体混合物（Fe2O3，FeO）中元素铁和氧的质量比范围是■-■，即■-■。所以上述混合物中，mFe：mO不可能是AC。
【同类拓展】在常温下有A和B两种气体组成的混合气体（相对分子质量A >B），经分析，混合气体中只含有碳和氧元素两种元素，而且不论A和B以何种比例混合，氧和碳的质量比均大于8：3，若上述混合气体中氧和碳元素的质量比为8：1，则A和B的分子个数比是 （ ）
A. 1：2 B. 2：1 C. 4：1 D. 4：3
在初中化学教学中，教师不应盲目传授学生解题技能技巧，而要考虑初中学生的能力和知识水平，面向全体学生，循序渐进，由浅入深；要注意发展学生的知识迁移能力，启迪学生思维，同样也能达到培养学生创新能力和综合能力的教学效果。
- 【发布时间】2017/11/27 17:14:13
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