基于分類觀轉(zhuǎn)化觀的元素化合物學(xué)習(xí)策略

張勁輝 陳曉云

摘 要：元素化合物知識是中學(xué)化學(xué)中的核心知識，教師指導(dǎo)學(xué)生運用分類觀、轉(zhuǎn)化觀、“價—類”二維圖學(xué)習(xí)，不僅可以更好地獲得元素化合物知識，還可以構(gòu)建知識體系，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，形成基本的化學(xué)觀念。

關(guān)鍵詞：分類觀；轉(zhuǎn)化觀；價—類；價態(tài)

化學(xué)是一門重要的自然學(xué)科，即使經(jīng)過多年對化學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，許多事實性的化學(xué)知識還是很容易忘記，留存最多的應(yīng)該是化學(xué)觀念。所謂觀念，就是“在人腦里留下對客觀事物的概括性認識”，化學(xué)觀念并不是具體知識，而是最本質(zhì)、最基礎(chǔ)的東西，更是認識、分析、解決問題的特定思維方法。教學(xué)的最終目標是促進人的發(fā)展，教學(xué)時要重視化學(xué)觀念的培養(yǎng)，對學(xué)生進行化學(xué)觀念的建構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生形成化學(xué)觀念?；瘜W(xué)的核心問題是正確分類與合理轉(zhuǎn)化。我們在元素化合物教學(xué)時要有意識地培養(yǎng)學(xué)生的分類觀與轉(zhuǎn)化觀，幫助學(xué)生輕松地、有效地學(xué)習(xí)紛繁復(fù)雜的元素化合物知識 [1 ]。

1 分類觀學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)

蘇教版《化學(xué)1》一開篇，編者就在專題一全面闡述了物質(zhì)的分類方法，許多老師覺得這里是為“分類”而“分類”，沒有認真思考，忽略了編者的良苦用心。分類法是對研究對象進行歸類，找出事物的規(guī)律性，是處理問題的一種思維方法，同時也是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要思想觀念。而學(xué)生往往只重視掌握物質(zhì)的分類，卻沒能主動關(guān)注分類的作用與目的。老師應(yīng)從專題一就開始引導(dǎo)學(xué)生“為何分類、如何分類”，建立起分類觀，并在后續(xù)元素化合物學(xué)習(xí)中將“分類應(yīng)用”貫徹始終。

利用“分類應(yīng)用”進行有序思維，可以推測物質(zhì)性質(zhì)。從元素的視角，物質(zhì)一般分為酸（含氧酸、無氧酸）、堿（強堿、弱堿）、鹽（可溶、難溶）、氧化物（酸性氧化物、堿性氧化物不成鹽氧化物）、單質(zhì)等。一般來說活潑非金單質(zhì)能和金屬單質(zhì)、堿、水等反應(yīng)；而活潑金屬單質(zhì)能和活潑非金單質(zhì)、酸、水等反應(yīng)。酸性氧化物能和堿性氧化物、堿、水等反應(yīng)；堿性氧化物能和酸性氧化物、酸、水等反應(yīng)。酸能和堿、鹽、堿性氧化物、金屬單質(zhì)等反應(yīng)；堿能和酸、鹽、非金單質(zhì)、酸性氧化物等反應(yīng)。從元素價態(tài)的視角，一般來說最低價態(tài)的物質(zhì)只有還原性，最高價態(tài)的物質(zhì)只有氧化性，中間價態(tài)的物質(zhì)既有還原性也有氧化性。具體學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)時，學(xué)生頭腦中就有一個物質(zhì)類別的武器，就可以很輕松地理清楚一種物質(zhì)與其它類物質(zhì)的關(guān)系。

比如專題二“從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì)”就要認識、分析、應(yīng)用活潑金屬鈉和活潑非金屬氯。我們從物質(zhì)的類別引導(dǎo)出兩條知識主線：

金屬知識主線：金屬單質(zhì)→氧化物（最高價）→水化物（堿）→鹽。

非金屬知識主線：氫化物（最低價）→單質(zhì)→氧化物（最高價）→水化物（酸）→鹽。

先列出知識主線：Na→Na2O、Na2O2→NaOH→Na2CO3、NaHCO3，對鈉及其化合物有一個整體上的認識。每一種物質(zhì)具體學(xué)習(xí)時依據(jù)“分類應(yīng)用”，了解了它與其它類物質(zhì)的關(guān)系，就可以系統(tǒng)地掌握其所有化學(xué)性質(zhì)。鈉是一種活潑的金屬單質(zhì)，不但能與非金屬單質(zhì)（氯氣、氧氣、硫等）反應(yīng)，而且能與酸、水等反應(yīng)；同樣氯氣是活潑的非金屬單質(zhì)，不但能與金屬單質(zhì)（鈉、鐵、銅等）反應(yīng)，而且能與水、堿等反應(yīng)。這樣，兩類物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)就得到了很好的了解。

在學(xué)習(xí)二氧化硫化學(xué)性質(zhì)時，如果已經(jīng)知道二氧化硫是酸性氧化物，就很容易推測出二氧化硫能與堿、堿性氧化物、水等反應(yīng)。由于SO2中硫元素為中間價態(tài)+4價，推導(dǎo)出二氧化硫既有還原性也有氧化性，而且有酸性。當然通過生產(chǎn)、生活經(jīng)驗與實驗可知SO2還具有漂白性。這樣SO2的“四性”就全部收入囊中。

2 轉(zhuǎn)化觀學(xué)習(xí)物質(zhì)變化

化學(xué)認識研究物質(zhì)有兩大利器：物質(zhì)的類別與元素的價態(tài)。物質(zhì)轉(zhuǎn)化成另一種物質(zhì)時，要么物質(zhì)類別改變，要么元素價態(tài)改變，要么兩者都變；涉及的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)。所以我們在學(xué)習(xí)物質(zhì)變化時建構(gòu)“轉(zhuǎn)化觀”， 以物質(zhì)類別為轉(zhuǎn)化線索得出不同類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，如主要發(fā)生非氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系：Na2O →NaOH→Na2CO3→NaHCO3；也可以價態(tài)變化為線索，建構(gòu)不同價態(tài)元素間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，如NH3→NO→NO2→HNO3的轉(zhuǎn)化關(guān)系。元素價態(tài)改變是氧化還原反應(yīng)，元素價態(tài)不變是非氧化還原反應(yīng)，牢牢抓住兩類反應(yīng)，應(yīng)用“轉(zhuǎn)化觀”可以學(xué)習(xí)許多疑難的化學(xué)問題。

在學(xué)習(xí)“鋁三角”時，相關(guān)化學(xué)方程式的書寫是最重要的也是學(xué)生最怕的。假如用物質(zhì)類別就可以很容易看出它們之間的轉(zhuǎn)化是有規(guī)律的：Al（OH）3、Al2O3、Al與強酸反應(yīng)都是生成可溶性的鋁鹽（Al3+）；Al（OH）3、Al2O3、Al與強堿反應(yīng)都是生成偏鋁酸鹽（AlO2-）。逆推過來制備氫氧化鋁若用偏鋁酸鹽需加入（弱）酸，制備氫氧化鋁若用可溶性的鋁鹽需加入（弱）堿。碳酸鈉與碳酸氫鈉的相互轉(zhuǎn)化也是類似的道理，碳酸鈉（正鹽）轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈉（酸式鹽）需加入少量鹽酸或通入CO2，逆推過來從碳酸氫鈉（酸式鹽）轉(zhuǎn)化成碳酸鈉（正鹽）要加入氫氧化鈉或加熱。

學(xué)習(xí)硫酸的工業(yè)制法與酸雨形成就是涉及S元素的不同價態(tài)轉(zhuǎn)化。如FeS2（氧化）→SO2（氧化）→SO3→H2SO4，前兩個轉(zhuǎn)化必需加氧化劑（O2）使S價態(tài)升高，最后一個轉(zhuǎn)與水作用成酸。硝酸的工業(yè)制法也是如此，如NH3→NO→NO2→HNO3，前面兩個轉(zhuǎn)化加入氧化劑，最后一個轉(zhuǎn)化加水。Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化也是一個重難點，它的實質(zhì)也是一個價態(tài)變化，F(xiàn)e2+→Fe3+化合價升高要加強氧化劑，逆推過來Fe3+→Fe2+要加還原劑。

有機化學(xué)知識也可以用轉(zhuǎn)化觀來學(xué)習(xí)，利用轉(zhuǎn)化關(guān)系可以將有機化學(xué)中常見的物質(zhì)類別串連起來。如C2H4→CH3CH2OH→CH3CHO→CH3COOH→CH3COOCH2CH3，這個轉(zhuǎn)化關(guān)系將烴、醇、醛、酸、酯串起，既有類別轉(zhuǎn)化也有價態(tài)轉(zhuǎn)化，涉及的知識正是有機化學(xué)的核心。因此通過轉(zhuǎn)化觀將物質(zhì)的性質(zhì)形成網(wǎng)絡(luò)，夯實基礎(chǔ)知識，從而學(xué)會應(yīng)用與遷移知識。

3 “價—類”二維圖梳理物質(zhì)知識

元素化合物知識多而散，難記易忘，方程式書寫困難。運用分類觀與轉(zhuǎn)化觀可以將這些問題解決，但是建立起知識網(wǎng)絡(luò)就要綜合運用這兩種方法。

以元素的價態(tài)和物質(zhì)的類別為坐標建立“價—類”二維圖，縱坐標是元素可能有的價態(tài)，橫坐標是元素所能形成物質(zhì)的類別，坐標中可標出的是物質(zhì)價態(tài)與類別對應(yīng)的物質(zhì)化學(xué)式。硫及其化合物、鐵及其化合物可以得到圖1、圖2 [2 ]。

用“價—類”二維圖整理物質(zhì)知識時有個學(xué)習(xí)的過程，老師可以做示范，引導(dǎo)，提出三個步驟：畫→連→寫。“畫”是讓學(xué)生自主畫出二維圖；“連”是用箭頭將可以相互轉(zhuǎn)化的物質(zhì)連接起來；“寫” 是將相關(guān)的轉(zhuǎn)化用方程式表示出來。寫的時候要結(jié)合三重表征（宏觀→微觀→符號）可以強化學(xué)生對方程式的理解和記憶。

二維圖是轉(zhuǎn)化觀與分類觀的形象直觀圖，抓住的主線是元素價態(tài)和物質(zhì)類別。它將散落的元素化合物知識進行有序的排列，是幫助學(xué)生形成知識體系的有效“工具”。這種圖的優(yōu)點就是能讓學(xué)生自主地、有條理地列舉出該元素典型的單質(zhì)及化合物，并明確該元素的價態(tài)分類，繼而從價態(tài)升降角度思考物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化。

通過二維圖可以實現(xiàn)對一種物質(zhì)認識轉(zhuǎn)化為對一類物質(zhì)認識，而且橫向物質(zhì)有相似的化學(xué)性質(zhì)。假如學(xué)生知道H2S具有還原性，也就能知道Na2S，NaHS也具有還原性；縱向物質(zhì)具有通性，如SO2是酸性氧化物，SO3也是。二維圖不僅可以整理知識，還實現(xiàn)了與知識應(yīng)用的有效對接。比如在學(xué)習(xí)硫酸的性質(zhì)時，先通過它所屬物質(zhì)類別推測其性質(zhì)，再依據(jù)其中心元素S的價態(tài)推測其有氧化性，最后結(jié)合實驗事實和生產(chǎn)、生活中的實際情況全面認識。當遇到與硫酸相關(guān)的實際問題時，如果有價態(tài)變化就縱向分析，比如工業(yè)制取硫酸，可以很順利地從圖1中找到轉(zhuǎn)化路線。學(xué)生利用二維圖很容易整合知識，夯實基礎(chǔ)，遷移應(yīng)用，從而提升學(xué)習(xí)能力。

許多老師認為，元素及其化合物知識是“實”的，分類觀轉(zhuǎn)化觀是“虛”的。平時課時那么緊，學(xué)生能把課本上的化學(xué)方程式掌握就不錯了，哪有時間去搞什么化學(xué)觀念的培養(yǎng)。其實這是部分老師的片面認識，通過不斷的學(xué)習(xí)與教學(xué)實踐，筆者認為化學(xué)觀念的培養(yǎng)非常重要，對提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力非常有幫助。我們教師不僅要在日常的教學(xué)中滲透化學(xué)觀念的教學(xué)，還需要有意識地培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用化學(xué)觀念指導(dǎo)自身的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。如果教學(xué)過程能合理引導(dǎo)學(xué)生用分類觀學(xué)習(xí)物質(zhì)變化，用轉(zhuǎn)化觀學(xué)習(xí)物質(zhì)變化，并能正確地利用這些觀念構(gòu)建“價—類”二維圖，就能幫助學(xué)生建構(gòu)起元素化合物的知識體系。

縱上所述，如何在學(xué)習(xí)知識的同時，有效培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)觀念，進而提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，是我們每位化學(xué)教師都應(yīng)該重視的課題。希望以上的闡述可為教學(xué)實踐中化學(xué)觀念的養(yǎng)成提供一個例證。

參考文獻：

[1]畢華林，盧巍.化學(xué)基本觀念的內(nèi)涵及其教學(xué)價值[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011（6）.

[2]何彩霞.化學(xué)學(xué)科觀念建構(gòu)是單元教學(xué)的核心[J].化學(xué)教育，2009（2）.