中考化学实际应用：例谈图示表征法在化学计算中的应用

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        　　表征是认知心理学的一个术语，通俗地讲就是将某一问题采用合适的形式在头脑中呈现出来。根据信息加工的观点,当有机体对外界信息进行加工（输入、编码、转换、存储和提取等）时，这些信息是以表征的形式在头脑中出现的。表征是客观事物的反映，又是被加工的客体。同一事物，其表征形式不同，对它的加工也不同。所谓问题表征则是指解题者通过认真审题，认识和了解问题的含义，通过已有知识和经验，对未知和已知之间建立联系，从而形成对所要解决的问题的一种完整的印象。
        　　问题表征是解决问题的核心环节，科学合理的表征方式可以起到事半功倍的效果。从形式上看，问题表征可以分为内在表征和外在表征。内在表征是指个体在头脑中考虑问题；外在表征是指个体将问题以文字、图表、模型等具体的形式表示出来。外在表征以内在表征为基础。对于初中生来说，外在表征直观形象，便于问题间的联系，可以减轻大脑负担，提高解决问题的效率，因此在认知问题时多用外在表征。对于化学问题的外在表征有多种形式，如用化学用语表征、图示（列表）表征、模型表征、数字表征、实验表征等，当然这些形式是可以有机整合的，并非是各自独立的。在这里我想着重谈一下图示表征对于解决初中化学计算题的巨大作用。
        　　例1 已知某石灰石样品含碳酸钙90%，则该石灰石样品中钙元素的质量分数为多少？（杂质不含钙元素）
        　　对于这个问题解决方法很多，其中不乏简便的，如这种：
        　　石灰石　　　　　　　　　　　　碳酸钙
        　　100%　　　　　　　　　　　　　90%
        　　碳酸钙中钙的质量分数　　　石灰石中钙的质量分数
        　　40%　　　　　　　　　　　　40%×90%＝36%
        　　没有联系有关公式，一味追求技巧，学生难以理解，所以还是从公式入手比较好。图示表征：
       

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        　　要求石灰石样品中钙的质量分数，据定义可知应为：钙的质量/石灰石的质量。而这两个质量都是未知的，才造成了此题不易解决。但是我们可以设石灰石的质量a,再用a表示出钙的质量即可。由图1可知石灰石样品中纯碳酸钙的质量为90%a,由图2知钙的质量为90%a×40%=36%a，问题结果便一目了然。
        　　用同样的分析方法解此题的变式问题上，如“某石灰石样品中含碳元素为8%（杂质不含碳元素），求此石灰石样品中碳酸钙的质量分数”或“某石灰石样品中含碳元素为8%（杂质不含碳元素），求此石灰石样品中钙的质量分数”时，也是轻而易举。以前我喜欢让学生记住解此类题的公式，如“不纯物中某元素的质量分数＝该元素在化合物中的质量分数×该化合物在不纯物中的质量分数”，学生往往因为理解困难而记不住，而在学生学会用图示法表征此类问题时，很快就掌握了。
        　　例2 在天平两托盘上的烧杯中各放入等质量的足量的稀硫酸，调节天平至平衡。然后向右边烧杯中加入3.6 g铝粉，为使天平再次平衡，则需向左边烧杯中加入多少克锌粉？
        　　此类天平平衡问题学生往往感到无从下手，学生容易算出右边烧杯中增重了3.2 g，但是接下来有的同学会认为锌的质量即为3.2 g，有的知道3.2 g肯定不对，却又不会接着求。而如果采用图示法表征此题，则可以轻松地找到突破口。
       

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        　　如图所示，M锌－M氢气＝3.2 g ，则M氢气＝M锌－3.2g　,代入化学方程式：
        　　Zn　+　 H2SO4　 =　 ZnSO4　 +　 H2↑
        　　65　　　　　　　　　　　　　　　2
        　　M锌　　　　　　　　　　　　　　M锌－3.2g
        　　列出比例式即可求出锌的质量。
        　　例3　将6 g含氧化铜杂质的铜与氢气充分反应后，冷却，称量得金属铜的质量为5.2 g。求原混合物中金属铜的质量分数。图示表征：
       

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        由两个图示可以看出，6 g和5.2 g这两个数据均不能直接代入化学方程式进行计算，因为它们都混合物的质量。而由图中很容易地可以发现，6 g和5.2 g这两个数据中都包含着“原来的铜”，如果把它减去，则氧化铜和生成的铜的质量就可以代入化学方程式计算了，所以设原来的铜的质量为m,则M氧化铜＝6 g–m,M生成的铜＝5.2 g–m,将这两个数据代入化学方程式计算即可直接求出原来的铜的质量。
        　　CuO　+　H2　 =　　Cu　+　H2O
        　　80　　　　　　　　64
        　　6 g–m　　　　　 5.2 g–m
        　　列出比例式即可求出原来的铜的质量，从而再求出金属铜在原混合物中的质量分数。
        　　由以上三个例题可以看出，用图示表征法来分析较为抽象的化学计算问题非常的直观形象，学生易于从图示中找出解决问题的突破口，从而轻松地把问题解出，这不仅是解决了计算的难题，学生还会从中获取自信和兴趣，使化学教学更为轻松和谐。