以系統(tǒng)思維復(fù)習(xí)元素化合物知識

何小麗

摘要：系統(tǒng)思維就是把認(rèn)識對象作為系統(tǒng)，從系統(tǒng)和要素、要素和要素、系統(tǒng)和環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用中綜合地考察認(rèn)識對象的一種思維方法。整體性是系統(tǒng)思維方式的基本特征，它存在于系統(tǒng)思維運(yùn)動的始終，也體現(xiàn)在系統(tǒng)思維的成果之中。元素化合物包括金屬及其化合物和非金屬及其化合物，它作為一個整體貫穿整個高中化學(xué)的學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)思維；整體性；元素化合物

文章編號：1008-0546（2017）02-0074-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.024

元素化合物是整個高中化學(xué)的重要基礎(chǔ)知識，它將基本概念、基本原理與物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有機(jī)地進(jìn)行融合。而學(xué)生在學(xué)習(xí)元素化合物知識的時候往往會感到“零散、繁多”，在教學(xué)中，盡管教師通過演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熱情高漲，樂于接受，但當(dāng)學(xué)生學(xué)完元素及其化合物的性質(zhì)后，學(xué)生就混淆不清，從而出現(xiàn)張冠李戴的混合型錯誤。傳統(tǒng)復(fù)習(xí)元素化合物，一般按照先金屬后非金屬，金屬中按照元素鈉、鋁、鐵、銅，非金屬則按照硅、氯、硫、氮的順序進(jìn)行復(fù)習(xí)，且進(jìn)行分類、歸納、總結(jié)，形成知識網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)各元素及其化合物的特性，但仍不能根治以上問題。

系統(tǒng)思維就是把認(rèn)識對象作為系統(tǒng)，從系統(tǒng)和要素、要素和要素、系統(tǒng)和環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用中綜合地考察認(rèn)識對象的一種思維方法。整體性是系統(tǒng)思維方式的基本特征，它存在于系統(tǒng)思維運(yùn)動的始終，也體現(xiàn)在系統(tǒng)思維的成果之中。元素化合物包括金屬及其化合物和非金屬及其化合物，它作為一個整體貫穿整個高中化學(xué)的學(xué)習(xí)。在復(fù)習(xí)中，把元素化合物作為一個整體系統(tǒng)，從金屬的共性與各金屬的特性、金屬與非金屬之間的聯(lián)系進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)。

一、 以性質(zhì)為主線，形成知識體系

在金屬及其化合物的學(xué)習(xí)中，學(xué)生基本掌握了金屬元素的共性及一些特性，如在學(xué)習(xí)金屬鈉的有關(guān)知識后，學(xué)生對此印象最深的就是鈉是非?；顫姷慕饘僭?，具有很強(qiáng)的失電子能力。而在非金屬及其化合物的學(xué)習(xí)中，氯也是一種活潑的非金屬元素，具有很強(qiáng)的得電子能力。因此鈉和氯具有很多共性：在自然界中都沒有游離態(tài)的鈉和氯存在，鈉和氯氣都能和水反應(yīng)，鈉能和酸反應(yīng)，氯氣能和堿反應(yīng)。這些共性都與它們的性質(zhì)——活潑性有關(guān)，因此在復(fù)習(xí)中，可以將這兩種元素作為一個整體進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)。通過這樣一個過程，可以將鈉和氯氣的性質(zhì)認(rèn)識進(jìn)行拓展延伸，因?yàn)榛顫?，具有很?qiáng)的失電子能力，所以鈉的化合物基本上都是離子化合物，如NaH，在加熱條件下，鈉和氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物是Na2O2而非Na2O，氫氧化鈉的堿性極強(qiáng)等都是因?yàn)殁c具有極強(qiáng)的還原性的緣故；因?yàn)榛顫?，具有很?qiáng)的得電子能力，所以一般氯的最穩(wěn)定存在形式是Cl-，從而可以推導(dǎo)出ClO-、ClO3-、ClO4-具有很強(qiáng)的氧化性。但是相似并不是完全相同，氯氣和水的反應(yīng)并沒有鈉和水反應(yīng)那樣劇烈，倒是可以據(jù)此牽引出活潑性最強(qiáng)的非金屬氟與水反應(yīng)的產(chǎn)物、條件、現(xiàn)象等。同樣，在復(fù)習(xí)金屬鋁和非金屬硅的有關(guān)知識時，鋁的性質(zhì)重點(diǎn)體現(xiàn)在兩性，不但如此，鋁的氧化物、氫氧化物也都有兩性，而有關(guān)硅的重點(diǎn)性質(zhì)則體現(xiàn)在二氧化硅既能與氫氧化鈉反應(yīng)又能與氫氟酸反應(yīng)，它們之間也有共性——兩性，這是因?yàn)楣韬弯X在元素周期表中的位置相鄰且均介于金屬和非金屬之間，因而這兩種元素的性質(zhì)相似。盡管都是從兩性的角度來了解這兩種元素的性質(zhì)，但硅的“兩性”不是真正的兩性，硅以及二氧化硅都能跟強(qiáng)堿反應(yīng)，但它們卻不能跟強(qiáng)酸反應(yīng)，只能跟唯一的一種酸——弱酸氫氟酸反應(yīng)。以性質(zhì)為探究點(diǎn)，進(jìn)入內(nèi)部結(jié)構(gòu)深入探究各物質(zhì)性質(zhì)的共性及規(guī)律，并使性質(zhì)與原理、應(yīng)用相結(jié)合，這樣可以更好地幫助學(xué)生完善知識結(jié)構(gòu)，形成元素化合物的知識體系。

二、 以化合價為主線，形成知識體系

在鐵及其化合物的學(xué)習(xí)中，重點(diǎn)掌握鐵的化合物有兩種價態(tài)以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化，而非金屬元素硫及其化合物的相關(guān)內(nèi)容學(xué)習(xí)時，其重點(diǎn)內(nèi)容體現(xiàn)在二氧化硫的性質(zhì)和濃硫酸的性質(zhì)掌握上，這兩種物質(zhì)中硫的化合價也不相同，因而在復(fù)習(xí)中，將鐵和硫及其化合物作為一個整體，從化合價的角度去分析從而達(dá)到掌握鐵及其化合物的性質(zhì)。在這塊知識體系中，鐵的化合價有零價、正二價和正三價，鐵遇弱氧化劑（如S）生成二價鐵，鐵遇強(qiáng)氧化劑（如Cl2）生成三價鐵，二價鐵易被氧化成三價鐵，而三價鐵易被還原成二價鐵；硫的化合價有零價、負(fù)二價、正四價和正六價，從零價的硫單質(zhì)出發(fā)，得到硫可以跟金屬或氫氣反應(yīng)生成硫化物，硫化物中的硫處于最低價態(tài)，因而具有較強(qiáng)的還原性；硫單質(zhì)可以在氧氣中燃燒生成二氧化硫，二氧化硫中的硫?yàn)檎膬r，處于中間價態(tài)，這與Fe2+性質(zhì)相似，二氧化硫中正四價的硫易被氧化成正六價的硫，從而可以得出二氧化硫具有較強(qiáng)的還原性和較弱的氧化性，再補(bǔ)充二氧化硫的特性-漂白性，并與前面所學(xué)氯水的漂白性進(jìn)行對比，最后得出二氧化硫作為酸性氧化物與二氧化碳具有相似的性質(zhì)；而正六價的硫主要存在于SO3或濃H2SO4中，正六價是硫的最高價態(tài)，從而可以引導(dǎo)學(xué)生掌握濃H2SO4的強(qiáng)氧化性及脫水性、吸水性。以化合價為切入點(diǎn)，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)，使得化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生既是具體元素化合物性質(zhì)的體現(xiàn)，又是該元素化合物存在于系統(tǒng)中系統(tǒng)行為的必然結(jié)果。這是一種系統(tǒng)化的思維，不僅有利于學(xué)生對元素化合物知識體系的整體把握，而且能夠幫助他們在系統(tǒng)思維中發(fā)現(xiàn)有利于遷移的知識，從而提高學(xué)生對化學(xué)的整體認(rèn)知及解決實(shí)際問題的能力。

三、 以元素為主線，形成知識體系

在整個的學(xué)習(xí)中，每一種元素及其化合物的性質(zhì)都是以該元素為主線，形成該元素的知識網(wǎng)絡(luò)，比如：氮及其化合物主要包括氮?dú)?、氨氣、一氧化氮、二氧化氮、硝酸、硝酸鹽、氨鹽，每一種物質(zhì)的性質(zhì)均圍繞氮元素展開，從而形成有關(guān)氮元素的知識體系。在對元素化合物中每一種元素所形成的知識網(wǎng)絡(luò)弄清楚之后，也可以將含不同元素的物質(zhì)以常見的重要反應(yīng)做連線，構(gòu)成更大的知識網(wǎng)絡(luò)。如二價鐵易被氯氣氧化成三價鐵聯(lián)系鐵和氯，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)制備漂白液又聯(lián)系上鈉，而氯堿工業(yè)的產(chǎn)物氯氣又和鐵聯(lián)系起來、氫氧化鈉又能和氯鋁聯(lián)系起來、氫氣和氮?dú)夥磻?yīng)合成氨又將牽扯出氮元素的一系列轉(zhuǎn)化。這些元素的連接點(diǎn)就是各元素化合物性質(zhì)的體現(xiàn)，在所有元素化合物中，各元素及其化合物性質(zhì)體現(xiàn)在各個反應(yīng)中，而各個反應(yīng)又相互交錯在一起，使得學(xué)生對于元素化合物知識間的內(nèi)在聯(lián)系形成整體的知識系統(tǒng)。

這是一種“先整體后具體”的復(fù)習(xí)策略，實(shí)際上就是將化學(xué)學(xué)科或其中的某一知識塊作為一個系統(tǒng)，讓學(xué)生先從整體上感知系統(tǒng)內(nèi)容的特征、 范圍和精神，然后再探究系統(tǒng)內(nèi)部具體的知識和內(nèi)容。這樣既有利于學(xué)生綜觀全局，又能體現(xiàn)重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，面對所需掌握的知識點(diǎn)也不再是支離破碎的，而是彼此間有著規(guī)律性的內(nèi)在聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇建立. 高中化學(xué)教學(xué)需要系統(tǒng)思維 [J]. 教學(xué)與管理，2014（7）：145-147