浅谈如何在大学化学课堂上引导学生正确应用数学知识解决化学问题

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1、浅谈如何在大学化学课堂上引导学生正确应用数学知识解决化学问题　　摘要：本文对大学基础化学教学内容进行了分析，通过解析代数式、图、表等，通过课堂教学的具体实例，阐述了如何引导学生正确运用数学知识解决化学问题，培养学生的逻辑思维能力和创造力。关键词：教学；数学；化学；联系中图分类号：G642.0文献标志码：A？摇文章编号：1674-9324（2013）41-0092-02在大学化学的教学过程中，经常会用到一些数学知识。如在基础化学（无机与分析化学）教学中，就会用到代数式表示的化学定义、化学平衡、化学反应速率、误差、酸碱度等；也会用到弱酸弱碱电离平

2、衡常数表和溶度积表等各种平衡常数表、元素基本性质参数表等；还会用到结构模型、能级图等各种图形以及各种曲线。在教学过程中如果运用好这些数学知识，化学问题就变得简单，可以达到事半功倍的效果。如果运用不好，学生就会感到枯燥乏味，也可能事倍功半。笔者在多年教学实践的过程中，对如何引导学生正确运用数学知识解决化学问题进行了探讨，收到了好的教学效果，积累了点点滴滴。本文通过具体实例说明，与同行交流。一、充分理解代数式的化学意义和应用目的66在数学中经常用规定的数学符号和26个英文字母组成代数式，可以进行各种运算。在化学中可以借鉴这些代数式，使化学问题简单

3、化。但在应用这些代数式时应该注意充分理解其化学意义及应用目的，才能举一反三，融会贯通。可见如下教学实例。在进行溶液pH值计算时，用到了pH=-logC■■这样一个简单公式，这里pH和C■■都代表了溶液的酸度。采用此公式的目的在于将烦琐的浓度表示简单化，使酸度有一个简单的数字表示，应用更方便。因此可以在教学中引导学生，类似的化学问题都可以用此式来解决。方法是将上式变为纯代数式pA=-logCA，有任何物质浓度需要转换，都可以应用。于是后续课中出现的pOH=-logCOH-、pKa=-logKa、pM=-logCM等，学生就一目了然了，无需特别记

4、忆。在讲解平衡常数表达式时，经常会设一个代数式表示的化学反应aA+bB=dD+eE（有的书上用A、B、C、D，C容易与浓度表示混淆，造成多余的解释），其平衡常数的表示有定义式K=CAaCBb/CDdCEe，这里的大写字母分别代表反应物和生成物，小写字母代表化学计量关系，必须强调由于参加反应的物质是可变的，此式的表达形式也可以千变万化，在不同平衡中出现形式相同，内容不同的表示。如在酸碱电离平衡中，等式左边K变为Ka、Kb，右边为电离出的离子浓度以化学计量数为次幂的乘积比上弱电解质浓度以化学计量数为次幂的乘积浓度以化学计量数为次幂的乘积。在沉淀平

5、衡中，等式左边K变为KSP，右边为电离出的离子浓度以化学计量数为次幂的乘积，由于反应物为固体，分母为1，可以省去。以此类推，所有平衡常数的表示都迎刃而解。二、理解和灵活运用各种数据表6在基础化学教科书中有许多数据表，其中主要一种是常数表。通常在使用时，往往只注意查阅表中的具体数据，用于相关的计算，不注意对表中数据进行系统分析。在教学中如果对表中数据进行分析，找出其中的规律，可使学生更加系统地掌握所学知识，对培养学生的逻辑思维能力将起到意想不到的效果。在讲解弱酸电离平衡时，可以借用弱酸电离平衡常数表，引导学生将表中的弱酸按电离平衡常数的大小排队

6、，说明该顺序即是弱酸酸性强弱的次序，并从常见弱酸入手，判断弱酸的酸性，将不常见的弱酸与之比较，加深学生的印象，从而掌握各种弱酸的酸性及强弱规律。在讲解原电池时，可利用标准电极电势表，将金属及离子按氧化性和还原性大小排序，看是否符合中学学过的金属活动顺序。同时引导学生根据组成原电池的基本要求，自己寻找可作正极和负极的电极，组成原电池，强调其标准电池的电动势即是正极和负极的标准电极电势之差。反过来，如果想制作一个已知标准电动势的原电池，可以在表中根据标准电极电势寻找合适的电极。这样会大大激发学生的学习兴趣和创造力。在讲解元素基本性质时，可以借助参

7、数表，加深对规律的理解。如讲解卤素单质的分子间作用力随相对分子质量增加，色散力增大时，可以借助卤素单质的物理性质比较表，说明分子间作用力增大会造成物质的聚集状态发生由气态到液态的变化，颜色也会发生由浅入深的变化等。在指导学生查阅数据表时，还要注意特例并加以解释。如电子排布全满、半满、全空结构的原子有特殊的稳定性；有氢键的物质沸点会反常的高；等等。三、发挥图形的强大作用6教材中的图形有助于形象地理解所学的知识。各种结构图，可以形象生动地给出物质结构，明晰地看出成键状态和角度。讲解时应注意培养学生对立体结构的想象力，最好借助购买或自制的模型等辅助

8、教具。同时还要注意讲明图形形状和形成化学键的联系与区别。如甲烷为正四面体结构，但其C-H键的位置不在四面体的边上，而是四面体的中心和四面体各个顶点的连线。磷也为四面