待定系数法在盖斯定律中的运用

待定系数法在盖斯定律中的运用　陈　卫　宋曙波　（１江苏省常州高级中学，江苏常州２１３００３；２常州外国语学校，江苏常州２１３０１７）　摘要：盖斯定律在求算反应热中的应用，属于高考的　新增热点，但传统的化学方程式叠加法，计算起来费时且易算　错。本文通过构建数学模型，采用待定系数法能快速解决学生　会而不对的困境，具有很强的实用性。　关键词：盖斯定律待定系数法　总、分反应　运用　１８４０年，俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应的热效　应的基础上．总结出一条规律：“一个化学反应，不论是一步完　成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的　”这个规律　被称作盖斯定律。盖斯定律表明，一个化学反应的焓变（ＡＨ）　仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途　径无关。盖斯定律是热化学巾一个重要的基本定律。在众多的　三、巧妙婉拒法　化学反应中，有些反应的反应速率很慢．有些反应同时有副反　应发生，还有些反应在通常条件下不易直接进行，因而测定这　些反应的热效应就很困难．运用盖斯定律可方便地计算出它　们的反应热。因此，如何让学生充分理解和熟练运用盖斯定律　就成为解决热化学问题的关键。　盖斯定律在求算反应热中的应用，属于高考的新增热点，　经考不衰，￣１２００８－－２０１０年江苏高考、２００９天津、２００９和２０１０　年广东高考等都出现盖斯定律的应用。在高中化学教学中。盖　斯定律是个难点，不是盖斯定律的内涵不容易理解，而是使用　般的化学方程式叠加法。学生很难找到切入点，计算起来费　时且易算错，所以寻找出一种快捷、高效的方法可以避免学生　对盖斯定律的畏难情绪。　一课堂上经常有些学生（尤其是数理成绩好的学生）总想将　老师讲的某一规律无限推广或将不能解释的事实强求解释。　这时教师应说明原因．让其认识到：有的规律只能适合一定范　围，有的事实目前无法解释，有的解释目前只是一种假说．并　非客观的事实，还有的假说目前并未证实　例如：有的教辅资料把“单质分子就一定为非极性分子”　作为普遍规律介绍给了学生，而事实上臭氧例外。义有的学生　不理解为什么同族元素碳与硅，前者形成的二氧化碳是分子　品体，而后者形成的二氧化硅是原子晶体。还有学生不理解硫　与不活泼金属汞反应，为什么常温下就能进行。这些事实一般　要用更复杂的理论知识去解释，因此在对学生讲诸如此类的　知识时．教师不应去编似是而非的解释，而应让其暂不追究原　因，只记住客观事实。　四、适当引伸法　讨论和归纳出氢前金属才能与盐酸、稀硫酸反应生成氢气。接　着，我做一个铝加入浓硫酸的演示实验．进一步启发学生理解　这里所说的“酸”是指盐酸、稀硫酸等．不包括具有强氧化性的　浓硫酸和硝酸。浓硫酸和硝酸与金属铜、银等金属也能发生反　应，但不会生成氢气，发生的不是置换反应，要想知道具体情　况如何？我们到高中阶段将作进一步的探究．保证学生所学知　识的科学、严勤、前后连贯，同时也为学生今后学习化学留下　了悬念。　六、科学保留法　化学教学中存在一种重要现象，那就是知识的阶段性。由　于课程结构的需要及学生接受能力的不同。许多知识在中学　在初ｊ中考复习时．经常遇到信息题，有些学生往往想知　道一些规律．不满足只学会类推。这时我就认为如果学生能力　能够接受．又不会花太多时间，那么教师不妨借题发挥，作点　系统的引伸与讲解。　例如：我们在组织学生用探究“金属铝、铁、铜不与冷水发　生反应”时，可进行适当的拓展和延伸，引导学生思考和讨论　以下两个问题：（１）是否所有的金属都不与冷水反应？（２）金属　能否与热水反应？让学生了解并非所有的金属都不与冷水反　应，活动性强的钾、钠等金属能与冷水发生剧烈的化学反应　（可做一个金属钠与水反应的演示实验），使学生初步知道金　属能否与冷水发生反应，与金属本身的活动性强弱有着密切　的关系：让学生了解有些金属不与冷水反应但能水蒸气反应。　如，金属铁能与水蒸气发生反应生成四氧化三铁，让学生进一　步了解有些物质之问能否发生化学反应，与反应条件有着密　切的关系　五、启发探讨法　当学生的反馈信息带有普遍的意义．对于知识模式的建　构具有一定价值时，可以运用此法。“将球踢给学生”．通过启　发与点拨，引导学生展开讨论，激发他们的进一步的求知欲　望，在深入的探讨中建构新的认知模式。　例如，在初中化学课堂上组织学生探究常见“金属与酸”　反应时，我提问学生：通过实验的探究，是否所有的金属都能　与酸发生反应生成氢气？然后通过启发与点拨，引导学生展开　１７４　的讲法与大学存在区别，教师在讲解时应留有余地。　例如常有学生问：金属是不是只能显正价或零价？为什　么稀有气体是单原子分子？为什么水、二氧化碳不是由离子　构成的？关于这些问题，教师应指明中学阶段常常应该如何　处理．但在大学阶段应出现新的解释、新的写法、新的实例，　既要让学生目前如此书写．又让其认识至０未来将学到更深更　广的内容。　总之，在新课程教学中，其教学内容与教学体系１３益表现　出更多的开放性与综合性，打破了以往传统课堂中教师自成　言．绝对权威，听不得反对意见的格局。教师所具备的知识　一面与知识深度也不再是那么游刃有余了。教师垄断的话语权　受到了学生的挑战，学生的主体意识的觉醒导致师生的地位　趋于平等。在这种背景下．教师课堂反应技能日益凸现其重要　性　因此，教师要注意有意识地培养自己的课堂应变能力，在　培养时应注意以下原则：（１）精心备课，勤于钻研。（２）改变教　育观念．重视反应技能。（３）加强反思、总结和积累应对经验。　（４）锤炼教学语言，学会灵活运用。（５）注重综合素质的提高。　因此，扎实的专业知识、丰富的生活经验．以及其他各方面教　学技能的成熟均有助于教师形成良好的课堂教学反应技能。　参考文献：　［１］朱嘉泰，李俊．化学教学艺术论［Ｍ］．广西：广西教育出　版社．２００２．　［２］王浩祖．化学课程标准解读［Ｍ］．武汉：湖北教育出版　社．２００２．　［３］王浩祖，张天若等．化学问题设计与问题解决ｆＭ］．北　京：高等教育出版社．２００３．　我在教学实践中总结出了待定系数法可以快速解决总　反应和分反应之间的关系，学生也很容易掌握，取得了不错　的效果。　我现将“待定系数法运用在盖斯定律中”的步骤、示例、特　点简述如下。　一、步骤　１．由题意写出总反应。　２．运用待定系数法。　设ＡＨ＝ｘＡＨ．＋ｙＡＨ，＋ｚＡＨ　＋……　３．系数确定．　．依据总反应中的各物质在各分反应中的分布情况进行归　类。把在总反应中出现，但在分反应中只出现一次的物质归为　一类．把在分反应中出现但在总反应中没有出现的归为另一　类。分反应中如果存在“只出现一次的物质”，那么可以直接依　据总反应中该物质的系数来确定该分反应△Ｈ前的系数．分反　应中如果存在“在总反应中没有出现的物质”可以约掉．进而　确定其余分反应ＡＨ前的系数。　下面我以２０１０年苏州市高三调研测试第１６题第（２）为例　详细介绍一下如何运用待定系数法。　二、待定系数法确定系数示例　例．盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些　反应的反应热虽然无法直接测得但可通过问接的方法测定。　现根据下列三个热化学反应方程式：　Ｆｅ２Ｏ３（ｓ）＋３Ｃ０（ｇ）￣－－２Ｆｅ（ｓ）＋３ＣＯ２（ｇ）　ＡＨ。一２４．８ｋＪ・ｍ。ｌ一　②３Ｆｅ２Ｏ３（ｓ）＋Ｃ０（ｇ）￣－－２Ｆｅ３０４（ｓ）＋Ｃ０２（ｇ）　ＡＨ２＝－４７．２ｋ．１．ｍ。１一　Ｆｅ３０４（ｓ）＋ＣＯ（ｇ）￣－－３ＦｅＯ（ｓ）＋ＣＯ２（ｇ）　ＡＨ３＝＋６４０．５　ｋ＿Ｉ．ｍ。ｌ　写出ＣＯ气体还原ＦｅＯ固体得到Ｆｅ固体和ＣＯ　气体的热化　学反应方程式：　步骤１．写出总反应ＣＯ（ｇ）＋ＦｅＯ（ｓ）＝Ｆｅ（Ｓ）＋ＣＯ，（ｇ）　步骤２．运用待定系数法。设ＡＨ＝ｘＡＨ。＋ｙＡＨ　＋ｚＡＨ，　步骤３．系数确定。“只出现一次的物质”：Ｆｅ和ＦｅＯ，Ｆｅ在　①中只出现一次，可确定ｘ＝】／２，ＦｅＯ在③中只出现一次，可　确定ｚ＝一１／３，现在只剩Ｙ未确定，“在总反应巾没有出现的　物质”Ｆｅ，０　和Ｆｅ　０　，要求这些物质在叠加过程巾应该约掉　的，在反应①和反应②反应物中都有Ｆｅ…０应该相互抵消，　所以确定ｙ＝一】／６，运用Ｆｅ　０　也可以达到同样效果，最终确　定出：　ＡＨ＝Ｉ／２ＡＨｌ一１／６ＡＨ２－１／３ＡＨ　＝［１／２ｘ（一２４．８）一１／６ｘ（一４７．２）一ｌ／３ｘ（＋６４０．５）］ｋＪ・ｏｔｏｌ　】　＝一２１８．０ｋＪ・ｔｏｏ１．　本题答案为：ＣＯ（ｇ）＋ＦｅＯ（ｓ）＝Ｆｅ（ｓ）＋ＣＯ，（ｇ）　ＡＨ：一２１８．０ｋＪ．ｍｏ１一．　下面我提供了两道高考真题请读者自己完成．来巩固该　方法的具体操作。　练习１．（２００９江苏卷第１７题第（２）问）　用Ｈ，０，和Ｈ，ＳＯ　的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末　中的铜。已知：　①ｃｕ（ｓ）＋２Ｈ　（ａｑ）一ｃｕ“（ａｑ）＋Ｈ２（ｇ）　考试周刊２０１１＃－ｇ３３－Ｊ￣　ＡＨｌ＝６４．３９ｋＪ　ｔｏｏｌ　②２Ｈ　Ｏ２（１）－￣－２Ｈ２Ｏ（１）＋０２（ｇ）　ＡＨ　＝一１９６．４６ｋＪ・ｔｏｏｌ　⑧Ｈ２（ｇ）＋ｌ／２０２（ｇ）一Ｈ２０（Ｉ）　ＡＨ３＝一２８５．８４ｋＪ’ｍｏｌ　在Ｈ　Ｓ０　溶液中Ｃｕ与Ｈ：０　反应生成Ｃｕ　和Ｈ：０的热化学方　程式为　。　分析：ＡＨ＝ＡＨＩ＋Ｉ／２ＡＨ２＋ＡＨ３　本题答案为：Ｃｕ（ｓ）＋Ｈ２Ｏ２（１）＋２Ｈ。（ａｑ）－￣－Ｃｕ。。。（ａｑ）＋２Ｈ２Ｏ　（１），△Ｈ．＝一３１９．６８ｋＪ・ｍｏ】　练习２．（２００９年广东卷第２３题第（３）问）　磷单质及其化合物有着广泛的应用。由磷灰石（主要成分　￣ｔＣａｓ（ＰＯ　）　Ｆ）在高温下制备黄磷（Ｐ４）的热化学方程式为：　４Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｆ（ｓ）＋２１ＳｉＯ２（ｓ）＋３０Ｃ（ｓ）＝３Ｐ４（ｇ）＋２０ＣａＳｉＯ３（ｓ）　＋３０ＣＯ（ｇ）＋Ｓｉｖ４（ｇ）△Ｈ　已知相同条件下：　＠４Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｆ（ｓ）＋３ＳｉＯ２（ｓ）＝６Ｃａ３（ＰＯ４）２（ｓ）＋２ＣａＳｉＯ３（ｓ）　＋Ｓｉ　（ｇ）　ＡＨ。　②２Ｃａ３（ＰＯ４）２（ｓ）＋１０Ｃ（ｓ）一Ｐ　（ｇ）＋６ＣａＯ（ｓ）＋１０ＣＯ（ｇ）　ＡＨ２　￣）ＳｉＯ，（ｓ）＋ＣａＯ（ｓ）＝ＣａＳｉＯ　（ｓ）ＡＨ　用△Ｈｌ、ＡＨ２和△Ｈ３表示△Ｈ，则△Ｈ＝　本题答案为：ＡＨ＝ＡＨ．＋３ＡＨ，＋ｌ　８ＡＨ　。　三、待定系数法运用在盖斯定律的特点　１．有利于帮助学生理解盖斯定律内涵。　通过待定系数法快速确定了总、分反应的关系．从而可以　深刻理解“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，　其总的热效应是完全相同的”　２．有利于解决学生会而不对的困境．　．传统的叠加法需要将方程式意义叠加，耗时且因为物质　比较多容易叠加出错．运用待定系数法甚至只要观察就可以　确定总、分反应的关系，提高了学生应试准确率　３．有利于培养学生的思维、观察能力．　．待定系数法很好地构建了数学模型和化学方程式系数之　间的联系，将教材知识结构与学生的认知结构联系起来，激活　了思维活动，内化了思维能力。　４．有利于教师研究解题方法．提高教学的有效性。　指导学生在学习过程中善于归纳、总结，提炼成方法．使　思维更加有序　实践证明，待定系数法运用在盖斯定律中是高效的．完全　适用的　参考文献：　［】Ｊ中华人民共和国教育部制订．普通高中化学课程标准　（实验）［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２００３．　［２］黄积才．组合比法配平初中化学方程式ｆＪ］．中学化学　教学参考，２０１０，（１２）．　［３］王祖浩．普通高中化学课程标准实验教科书・化学（选　修４）　Ｍ］．南京：江苏教育出版社，２００７．　１７５