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[转载]【转载】运用化学学科思想 高效进行元素及其化

(2012-07-28 21:45:11)
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来源:《福建基础教育研究》2012年第5期作者:黄华文

元素及其化合物是中学化学的重要知识,在高考化学中常将元素及其化合物知识作为考查化学概念、反应原理、各种能力和学科思想的载体。然而元素化合物知识繁、杂、散,容易“遗忘”,如何让学生在解题时,能快速、有效的在脑海中提取所需知识,能一“触”到某种物质即“引”出相关其他物质呢?学科思想是一个学科的灵魂和素养,在高考复习过程中运用化学学科思想指导复习,将元素化合物知识上升到结构、原理的高度来认识,才能真正构建出元素及其化合物知识坚实体系。

一、运用“分类思想”,建构元素及其化合物的转化网

元素及其化合物种类多、反应杂,如果不能找出其中内在联系,就容易遗忘。运用化学学科分类思想将众多元素及其化合进行分类,将繁杂的反应按一定规律整理为相互关联的知识网络,在解题时才能快速而有效地将知识迁移、组合、加以应用。

1.从“物质分类”角度,建构知识“主线”

笔者运用物质分类思想引导学生建构元素化合物知识主线。将一种元素的单质及其化合物串成一条清晰的主线,让学生由一个“点”牵出一条“线”,由一种元素的某种物质联想到这种元素的其他物质。如以“单质—氧化物—酸或碱—盐”为主线整理《考试说明》中几种常见的元素的单质和化合物,建构知识主线。如:

单质——氧化物——酸或碱 ——盐

NaNa ——Na2O —— NaOH —— NaCl

AlAl ——Al2O3 —— Al(OH)3 ——AlCl3NaAlO2

NN2 ——NONO2)——HNO3 —— Cu(NO3)2

SS ——SO2SO3)—— H2SO4 —— CuSO4BaSO4

在形成主线之后,由线中任意一种物质就可以联想到其他物质,即容易做到由点牵线。如果将主线变形为“、、 ”等,就是推断题中常出现的几种物质间的转化图形。

2.从“物质分类”角度,建构知识“主线”上的“点”

在形成各种元素相关物质的主线之后,将主线上“点”从“物质分类”角度对物质进行分类,不仅有利于学生在解题时快速从多角度提取该物质的性质。还可以让学生学会运用分类思想归纳整理知识的学习方法,运用多角度看问题的思维方式和寻求解决问题的途径。

如硫元素主线中,SO2从常规物质分类角度属于酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,能与碱、碱性氧化物、水反应;从氧化还原角度归类,SO2既是氧化剂又是还原剂,具有较强还原性和一定的氧化性,能够与酸性KMnO4等较强氧化剂反应,也能够与H2S等强还原剂反应;从漂白性的角度看,SO2是一种能使品红褪色的,加热后又可以恢复原状的漂白剂。再如,CO2SO2的除杂和鉴别问题,从类别角度对比,问题就容易解决,两种氧化物均属于酸性氧化物和氧化剂,化学性质具有相似之处,均能使澄清石灰水变浑浊,均可用NaOH溶液吸收,金属Mg均能在两种气体中燃烧,不同之处在于SO2具有还原性,能与酸性KMnO4溶液、溴水等氧化剂反应,从物质的差异中,不难选出鉴别和除杂的试剂。

分类的思想不仅可以纵向归纳物质的性质,而且可以横向对比易混淆物质的性质。在分类时尽量多角度发散思维,使物质的知识体系完整,这样学生在理解记忆时,只要一手抓通性,一手抓特殊性,就可以掌握完整的物质性质。

二、运用“强弱”思想,疏理元素及其化合物间反应体系

“强弱”思想是化学反应中存在的基本思想,在疏理繁杂的化学反应形成物质间的转化网络时,把握这个基本思想,可以做到事半功倍的效果。在高中,元素的单质及其化合物之间的反应主要是复分解反应和氧化还原反应两大类。

1.从“电解质强弱”角度,疏理复分解反应体系

复分解反应的主导思想是比较电解质电离能力的强弱和在水中溶解能力的强弱,可以借助电离平衡常数和溶度积常数两组数据来判断。因此,复分解反应实质上是两种类型的转化。

第一类是“电离强弱”转化。高中常见的是强电解质转化为弱电解质,如强酸制取弱酸(高中常见的有CO2H2SiO3Al(OH)3制备等);强碱制取弱碱(高中常见的有NH3Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3制备等);络合反应(Fe3+SCN-反应生成难电离的络合物);中和反应。

第二类是“溶解强弱”转化,高中常见的是生成难溶物(CaCO3沉淀等)或溶解度更小(侯氏制碱等)、难溶物的转化为更难溶物质(卤化银之间的转化)。

2.从“氧化性还原性强弱”角度,疏理氧还反应体系

氧化还原反应是化学反应中一类重要反应,“强弱规律”是氧化还原反应的一个重要规律,“氧化性还原性强弱”思想是疏理氧化还原反应知识体系的主导思想。如学生合作学习建构“铁三角”的知识体系中,笔者从铁的化合价入手,设计以下4个问题,体现了该思想作为复习的指导作用。

①常见的铁元素存在三种价态,从化合价角度思考,若要实现“、、三个转化分别应该选择哪些试剂?这些试剂有什么共同的特点?实现“”转化选择的试剂与实现“”转化的试剂有什么不同?(设计目的是引导学生如何运用氧化还原反应中强弱思想,注意氧化剂氧化能力的强弱,从常见的氧化剂中寻找试剂)

②根据①中转化思想,实现“”转化需要选择什么试剂,试剂还原性的强弱有何差别?(运用类似思维方式解决类似问题,目的在于提升学生运用方法解决问题能力)

③你可以通过什么途径实现Fe转化为Fe3O4?(目的是提示学生一些特殊试剂可以实现特殊转化)

④请写出FeOFe2O3Fe3O4分别与稀硝酸反应的方程式。(运用“氧化性还原性强弱”思想结合“物质分类”思想分析和解决化学问题,将学习方法和解题基本思路融于知识疏理中)

从教学实践看,学生在运用“强弱思想”时,存在主要问题是缺乏判断强弱的依据,即相关电解质的强弱、常见物质的溶解性、常见的物质的氧化性、还原性的强弱,所以在复习前,必须让学生先储备判断强弱的必备知识,才能熟练运用该思想。

三、运用“学科内综合”的思想,提升元素及其化合物综合运用能力

近年来,高考有关元素化合物题型,常是将学科内多个模块的知识联系在一起的题型。所以,在复习时,运用“学科内综合”的思想设计复习课,要将元素及其化合物知识置身于概念、原理、结构等知识中运用,将学科内不同模块的知识相互联系起来,有利于学生提升学科内知识综合运用能力。

笔者运用“学科内综合”思想, 以“氯”为载体, 进行“学科内综合”复习,设计问题如下:

(1)新制的氯水有哪些成分?

(2)从氯水所含成分进行思考,在下列物质中滴入氯水,分别发生什么反应。

Mg粉 ②FeCl2溶液 ③Na2SO3溶液 ④AgNO3溶液

Na2CO3溶液 ⑥品红溶液 ⑦NaOH溶液 ⑧紫色石蕊试剂

(3)从氯水中存在的平衡角度思考,下列措施会对氯水的成分产生什么影响?

①光照 ②加入碳酸钙固体 ③加入NaCl固体

(4)Cl2 + H2OHClO + HCl平衡考虑,若要用NaClO固体制取Cl2,可以选择什么试剂,采取什么措施?

以上这些问题,牵涉到Cl2HClHClO等物质的性质,同时牵涉到化学平衡和电离平衡理论、氧化还原反应规律、复分解反应规律等化学概念和化学理论多个模块的知识,将元素化合物复习与化学反应原理与概念相联系,从而使元素化合物知识体系更丰满。这种将概念、原理、结构等融入元素化合物模块的复习形式,符合新课程高考在元素化合物知识的考查形式,更能适应新形势下的高考。

运用化学学科思想,指导学生建构繁杂的元素及其化合物转化网,疏理零散的物质之间的反应体系,将反应原理、化学概念与元素及其化合物知识相融合,才能真正高效进行元素化合物知识的复习,提升学生分析问题、解决问题能力。

 

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