思維建模在高三無機化學實驗復(fù)習中的應(yīng)用

熊建飛吳利敏（四川省瀘縣第五中學　四川瀘縣　646105）

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思維建模在高三無機化學實驗復(fù)習中的應(yīng)用

熊建飛吳利敏
（四川省瀘縣第五中學四川瀘縣646105）

摘要：針對目前高三無機化學實驗復(fù)習中存在的問題，提出了采用思維建模的學習方式。以實驗室制氯氣為例，把制取氯氣的六個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來，對無機實驗考查的知識及能力要求巧妙地融和到一塊。使學生用已有的知識構(gòu)建起自己的思維模型，做到對實驗方法與能力的內(nèi)化，引導學生在建構(gòu)好的思維模型上進行遷移應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無機化學實驗；思維建模；實驗室制氯氣

高三無機化學實驗知識點瑣碎，以實驗為載體的高考試題考查知識面廣泛，這對學生的復(fù)習帶來了很大的困難。實驗是能力的體現(xiàn)，比如分析問題解決問題的能力、操作能力、創(chuàng)新能力、在新的情景中知識遷移的能力，而不是單純的知識歸納，這就要求學生對無機化學實驗要有一個整體上的把握。思維建?？梢詭椭鷮W生建立起一種做實驗題的思維模型，在實驗復(fù)習中發(fā)揮良好的作用。

一、思維模式的建立

以氯氣的實驗室制法為例，利用思維導圖這一工具將制備氯氣的六個環(huán)節(jié)聯(lián)系在一塊，讓學生自己動腦找到它們之間的聯(lián)系。為了引導學生有效地建立起思維模式，設(shè)計建立過程的線索為：驅(qū)動性問題→討論探究→實驗觀念建構(gòu)（圖1）。

1.反應(yīng)原理

驅(qū)動問題1：啟發(fā)學生根據(jù)已有的知識或教材中的材料，思考制取Cl2所選用的試劑是什么，反應(yīng)條件是什么，為什么這樣選擇。

觀念建構(gòu)：反應(yīng)原理是物質(zhì)制備的前提，這是學生首先要明白的問題，因為它關(guān)系到整個實驗的其它環(huán)節(jié)，如由反應(yīng)原理可以選擇合適的實驗裝置、目標物質(zhì)中可能混有的雜質(zhì)及怎樣除雜等。

2.裝置

驅(qū)動問題2：經(jīng)過學生討論，使學生明白實驗裝置的選擇是由實驗原理決定的。順理成章地引出實驗裝置的觀念建構(gòu)。

觀念建構(gòu)：引導學生思考常見的實驗裝置有哪些。如（1）實驗裝置的選擇依據(jù)及種類：如制氯氣選用固體+液體，并加熱；聯(lián)想實驗室制氨氣選用怎樣的裝置。（2）實驗儀器的名稱及使用：分液漏斗、圓底燒瓶、洗氣瓶、集氣瓶；根據(jù)已有的知識，引導學生思考還有哪些常見的儀器（干燥管、蒸餾燒瓶、長頸漏斗、滴液漏斗、冷凝管、容量瓶、酸式滴定管、堿式滴定管）。⑶引導學生思考儀器組裝完后為什么要檢驗氣密性，怎么檢驗。

圖1　思維模式建立

3.氣體凈化

驅(qū)動問題3：學生通過思考交流，明白在制備氣體的時候，要想得到純凈的氣體，必須要除去雜質(zhì)。學生繼續(xù)深入思考，除雜的依據(jù)是什么。進而引導學生思考混合物的分離提純。

觀念建構(gòu)：以Cl2為例，除去H2O（氣）可以用干燥劑、除去HCl可以用飽和食鹽水。除去這兩種氣體有沒有順序，除去H2O（氣）能不能用堿石灰，除去HCl能不能用NaOH溶液，這些問題能夠使學生更加深入的思考。思考的過程也就自然成了觀念建構(gòu)的過程，在這個過程中教師要巧妙地作出指導。引導學生做出總結(jié)。

4.氣體收集

驅(qū)動問題4：由Cl2的收集方法，啟發(fā)學生根據(jù)已有的知識思考氣體的收集方法有哪些，為什么選擇這樣的問題。

觀念建構(gòu)：讓學生自己通過思考與交流建立起氣體收集的方法與選擇依據(jù)。

5.檢驗

驅(qū)動問題5：由Cl2的檢驗，啟發(fā)學生聯(lián)想其它氣體的檢驗，如H2O（氣）、NH3、SO2、CO2、CO、NO2、NO、H2等。進而引導學生深入思考其它物質(zhì)或離子的檢驗，如Fe3+、Fe2+等。

觀念建構(gòu)：通過以上問題的思考，讓學生自己建構(gòu)起實驗的思維能力，自然而然地總結(jié)出物質(zhì)檢驗的依據(jù)是物質(zhì)的特征反應(yīng)。

6.尾氣處理

驅(qū)動問題6：啟發(fā)學生思考，為什么Cl2不能直接排放到空氣中，進而引導學生聯(lián)想還有哪些氣體需要進行尾氣處理。通過Cl2的處理方法，引導學生深入思考氣體處理方法的依據(jù)是什么。

觀念建構(gòu)：經(jīng)過上述問題的討論與交流，讓環(huán)境保護意識深入學生內(nèi)心深處，在做實驗的時候?qū)τ谟卸練怏w一定要做好尾氣處理。繼而引導學生歸納總結(jié)尾氣處理的方法有哪些，選擇的依據(jù)是什么，應(yīng)該選擇哪些試劑，哪些需要防倒吸等。

二、思維模式的應(yīng)用

通過上述思維模式的建立，在建模的過程中學生對無機化學實驗從反應(yīng)原理到尾氣處理有一個系統(tǒng)的認識，逐漸形成無機實驗的思維模式。為了加深對思維模式的理解與應(yīng)用，特選擇了具有代表性的近年高考無機實驗題。

（2015課標Ⅰ，26）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1=5.4×10-2，K2=5.4×10-5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體（H2C2O4· 2H2O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解?；卮鹣铝袉栴}：

（1）甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是，由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有。裝置B的主要作用是

（2）乙組同學認為草酸晶體分解的產(chǎn)物中含有CO，為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置（可以重復(fù)選用）進行實驗。①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是。②能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是。

（3）①設(shè)計實驗證明：

［思維模式應(yīng)用］

1、2.產(chǎn)物檢驗：檢驗CO2的特征試劑是澄清石灰水。由裝置C中現(xiàn)象，可知分解產(chǎn)物中有CO2。

3.氣體的凈化：因為草酸易升華，在加熱條件下草酸變?yōu)闅怏w，草酸氣體能夠與Ca（OH）2反應(yīng)生成草酸鈣沉淀，干擾CO2的檢驗。由于草酸的熔點為101℃，用冰水降溫可以使其凝華變?yōu)楣腆w，從而達到除雜目的。

4、5、6.對思維模式中的六個環(huán)節(jié)的綜合考查：檢驗CO，可通過檢驗還原CuO后的產(chǎn)物中有CO2即可，所以要先除去CO2，除CO2要選試劑NaOH溶液。為了確定CO2是否除盡，需用特征試劑澄清石灰水。在氣體進入H之前還要除去其中的

H2O（氣），故要選用干燥劑。檢驗還原CuO后的產(chǎn)物中有CO2需用特征試劑澄清石灰水。由于CO有毒，需要尾氣處理，針對CO的性質(zhì)選用收集的處理方式。

7.反應(yīng)原理：根據(jù)強酸制弱酸原理設(shè)計方案。

8.反應(yīng)原理及定量測定：根據(jù)中和滴定原理，1mol草酸消耗2molNaOH設(shè)計方案。

三、反思評價，促進思維模型的建構(gòu)

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實驗觀念的建構(gòu)是在思維建模的過程中形成的，在此過程中要充分發(fā)揮學生的自主學習能動性，讓學生充分暴露思維過程，在交流與碰撞的過程中體驗學習的樂趣，激發(fā)思維的火花。思維模型的形成，還需要學生在不斷的實踐與反思中加以修正和完善。

參考文獻

［1］李化生.增強基礎(chǔ)性和綜合性加強應(yīng)用和創(chuàng)新能力考查［J］.中國考試，2015，11：27-34

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.029

文章編號：1008-0546（2016）03-0082-02

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B