試談突破“元素化合物”復(fù)習(xí)難點(diǎn)的有效方法

陳方

[摘 要]

對(duì)2016年和2017年，江蘇、上海兩省市高考化學(xué)卷中涉及元素化合物知識(shí)的考點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。提出了突破元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)難點(diǎn)的方法，特別是在復(fù)習(xí)中要注意引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)理論知識(shí)（概念），來指導(dǎo)元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)的觀點(diǎn)。詳細(xì)闡述了用相關(guān)理論（概念）來分析、理解有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的方法，以提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，突破“元素化合物”復(fù)習(xí)的難點(diǎn)，減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，提高復(fù)習(xí)效率。

[關(guān)鍵詞]

高中化學(xué)；化學(xué)方程式；元素化合物

一、有關(guān)背景

人教版高中化學(xué)教材主要是在《化學(xué)1》中呈現(xiàn)元素化合物知識(shí)。由于學(xué)段、課時(shí)等原因，與以往的教材相比，該部分內(nèi)容顯得較為淺顯，且由于采用橫向編排（注意了同類物質(zhì)間的比較），知識(shí)的系統(tǒng)性（如同種元素及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系等）不夠。在復(fù)習(xí)無機(jī)元素及其化合物之前，學(xué)生往往感覺到元素化合物知識(shí)內(nèi)容多而繁雜，復(fù)習(xí)時(shí)記憶量很大，特別是對(duì)于化學(xué)方程式的書寫，學(xué)生的錯(cuò)誤五花八門，特別的混亂。尤其是他們不能用相關(guān)理論去理解和分析相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，這使得許多元素化合物知識(shí)成為無源之水無本之木，這對(duì)于元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)非常不利，成為“元素化合物”復(fù)習(xí)的難點(diǎn)所在。

化學(xué)方程式是簡(jiǎn)潔、概括地認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)的工具；是我們學(xué)習(xí)化學(xué)的獨(dú)特語(yǔ)言和符號(hào)；是化學(xué)學(xué)科區(qū)別于其他學(xué)科的最典型特征；也是各地高考化學(xué)試卷中不可或缺的亮麗的風(fēng)景線。而有關(guān)化學(xué)方程式的書寫，是考查元素化合物知識(shí)的最直接和最主要的方式。現(xiàn)將2016年和2017年江蘇和上?；瘜W(xué)高考卷中直接考查方程式書寫或應(yīng)用的考點(diǎn)以及牽涉方程式考查的考點(diǎn)（有機(jī)反應(yīng)未列出）列舉說明如下：

2016年江蘇卷：

另外，像第1題（燃料的環(huán)保問題，2分）、第4題（物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用，2分）、第7題（由相關(guān)反應(yīng)進(jìn)行分析判斷，2分）、第11題（由水解、電解等反應(yīng)分析有關(guān)問題，4分）、第13題（涉及相關(guān)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)考查，4分）、第16題（4）①②（由性質(zhì)判斷氣體的分步吸收或收集，4分）等，都牽涉到對(duì)方程式的考查。它們的總分值占全卷總分值的15%，兩項(xiàng)合計(jì)占28.3%。

2017年江蘇卷：

另外，像第6題（由有關(guān)反應(yīng)判斷電子轉(zhuǎn)移數(shù)，2分）、第11題（對(duì)水解、等反應(yīng)原理的分析判斷，4分）等，也牽涉到對(duì)方程式的考查。兩項(xiàng)合計(jì)也占全卷總分的26.7%。

2016年上海卷：

此外，像第6題（侯氏制堿法，3分）、第14題（鋅、鐵與酸等反應(yīng)原理分析，3分）、第18題（氧化還原反應(yīng)中的計(jì)算，4分）、第22題（涉及CuS和Cu2S相關(guān)反應(yīng)的計(jì)算，4分）、第41題（圍繞硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)及亞硫酸鈉被氧化的計(jì)算，4分）、第十一題（圍繞碳酸氫鈉和碳酸鈉性質(zhì)的計(jì)算，14分）等，都牽涉到對(duì)方程式書寫及運(yùn)用的考查。它們的總分值占全卷總分值的21.3%，兩項(xiàng)合計(jì)多達(dá)41.3%。

2017年上海卷：

此外，像第8題（推測(cè)BeCl2的性質(zhì)，3分）、第12題（對(duì)有關(guān)電化學(xué)反應(yīng)原理的分析，3分）、第15題（模擬“候氏制堿法”實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)操作，3分）、第16題（圍繞砒霜有關(guān)反應(yīng)的計(jì)算，3分）、第22題（由CO2參與反應(yīng)的沉淀量的計(jì)算，4分）、第36、37題（碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的計(jì)算與分析，6分）、第39題（鹽酸和漂粉精反應(yīng)的計(jì)算，2分）、第十題（圍繞硫酸、硫化氫等有關(guān)反應(yīng)的計(jì)算，14分）等，都牽涉到方程式書寫及運(yùn)用的考查。它們的總分值占全卷總分值的25.3%，兩項(xiàng)合計(jì)更是高達(dá)46%。分析統(tǒng)計(jì)其他省、市高考化學(xué)試題，發(fā)現(xiàn)有相似的情況。因此，在復(fù)習(xí)元素化合物知識(shí)時(shí)，對(duì)化學(xué)方程式的理解、分析和掌握就成了重中之重。

而Ⅱ卷中對(duì)元素化合物知識(shí)的考查，常常結(jié)合有關(guān)反應(yīng)原理進(jìn)行，以強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)對(duì)元素化合物知識(shí)的指導(dǎo)作用。如江蘇卷2016年16題考查H2O2氧化Fe2+的反應(yīng)及硫與熱的NaOH溶液的歧化反應(yīng)，20題考查Na2HPO4溶液加CaCl2溶液酸堿性變化所涉及的反應(yīng)；2017年16題涉及Al3+水解平衡移動(dòng)的相關(guān)反應(yīng)。綜上所述，從氧化還原反應(yīng)原理、反應(yīng)速率概念、化學(xué)平衡、水解平衡的理論等角度，來理解和書寫有關(guān)反應(yīng)成了近幾年江蘇高考的重要特點(diǎn)之一。

復(fù)習(xí)課旨在通過“溫故”，幫助學(xué)生強(qiáng)化已學(xué)過的知識(shí)，并達(dá)到知新、悟出新意、加深理解、融會(huì)貫通、系統(tǒng)地掌握所學(xué)知識(shí)的目的。[1] 《普通高中新課程方案導(dǎo)讀》中提到“（2）教師在以各種表征的方式呈現(xiàn)重要的內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該盡量以強(qiáng)而有力的觀念為核心，將其組織成為相互關(guān)聯(lián)的資訊網(wǎng)絡(luò)，以便學(xué)生能以統(tǒng)整的方式來汲取這些內(nèi)容；（3）教師在講解與詮釋內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該以這些重要的觀念及其間的關(guān)聯(lián)為焦點(diǎn)；” [2]我們認(rèn)為，元素化合物知識(shí)是學(xué)習(xí)化學(xué)基本概念和理論、化學(xué)計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)反應(yīng)原理等的基礎(chǔ)和載體，因此對(duì)這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)是非常重要的。復(fù)習(xí)中要特別注意引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律（表）理論、氧化還原反應(yīng)理論、電解質(zhì)溶液理論、化學(xué)平衡理論對(duì)有關(guān)反應(yīng)的書寫進(jìn)行思考和分析，這也體現(xiàn)了理論知識(shí)（概念）對(duì)元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)的指導(dǎo)作用，是突破復(fù)習(xí)中難點(diǎn)的最重要的方法。此外，引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)屬類的角度去理解物質(zhì)的性質(zhì)；通過典型案例，使學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)和體會(huì)研究物質(zhì)性質(zhì)的一般過程和方法等，也能起到突破復(fù)習(xí)中難點(diǎn)的效果。

二、突破元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)難點(diǎn)的方法

（一）充分發(fā)揮理論知識(shí)（概念）對(duì)元素化合物學(xué)習(xí)的指導(dǎo)作用

1.利用氧化還原反應(yīng)理論

如書寫SO2與酸性KMnO4（Fe3+）溶液反應(yīng)的離子方程式，可按寫出氧化劑（還原劑）、氧化產(chǎn)物（還原產(chǎn)物）→用電子得失守恒配平氧化劑（還原劑）、氧化產(chǎn)物（還原產(chǎn)物）的計(jì)量數(shù)→結(jié)合溶液酸堿性用電荷守恒配平H+ （OH-）、H2O的計(jì)量數(shù)→用原子守恒配平其他微粒的計(jì)量數(shù)→檢查。實(shí)際上，所有離子型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫都可采用以上方法程式化地進(jìn)行。

2.利用電解質(zhì)溶液理論及離子反應(yīng)的概念

對(duì)于溶液中的離子反應(yīng)，可從能否在反應(yīng)中產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)、難溶物、難電離物質(zhì)（即能否通過反應(yīng)來減小反應(yīng)物的濃度）去理解和分析。如SO32-（HSO3-）、CO32-（HCO3-）與H+反應(yīng)，Ca（OH）2與NaHCO3反應(yīng)，飽和NaCl 溶液中通NH3和CO2（侯氏制堿法）的反應(yīng)，F(xiàn)e3+與SCN-的反應(yīng)等。

3.利用化學(xué)平衡理論

如對(duì)高溫下SiO2與CaCO3（Na2CO3）的反應(yīng)，可從產(chǎn)生的CO2的揮發(fā)性對(duì)相關(guān)平衡的影響去考慮；從Na、K的沸點(diǎn)高低去認(rèn)識(shí)，在一定溫度下Na+KCl[]K↑+NaCl這一反應(yīng)的發(fā)生；從NH3+H2O[]NH3·H2O[]NH4+ +OH-去理解NH4+與OH-的反應(yīng)；從H+ +AlO2-+H2O[]Al（OH）3[]Al3++ 3OH-平衡的存在，去分析理解從Al3+、AlO2-的溶液中得到Al（OH）3的方法，而且對(duì)于諸如向NaAlO2溶液中通入少量（過量）CO2的反應(yīng)也能順利寫出。

4.利用物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律（表）理論

如通過N2的分子結(jié)構(gòu)去理解和N2與H2、O2等反應(yīng)的條件；通過Si與Al在周期表中位置的關(guān)系去分析Si、Al與NaOH反應(yīng)的相似性等；通過對(duì)角線規(guī)則去理解Be與Al、Li與Mg的單質(zhì)及其化合物性質(zhì)的相似性；從S、Cl兩種元素在周期表中的位置及兩種原子結(jié)構(gòu)上的異同去理解S和Cl2分別與Fe、Cu反應(yīng)的產(chǎn)物的差異等；用同周期（同主族）元素原子結(jié)構(gòu)及元素性質(zhì)遞變規(guī)律去理解同周期（同主族）金屬（非金屬）單質(zhì)與氧氣、水、酸、鹽等（與氫氣）反應(yīng)條件的差異或反應(yīng)產(chǎn)物的不同。

5.利用溶液酸堿性強(qiáng)弱

我們?cè)趯W(xué)習(xí)諸如：CO2 +H2O+Na2SiO3[ ]Na2CO3+ H2SiO3↓、CO2 +H2O+2Na ClO[ ] Na2CO3+2HClO等反應(yīng)，以及分析CO2通入CaCl2溶液中、SO2通入BaCl2溶液中、H2S通入FeCl2溶液中等不能發(fā)生反應(yīng)時(shí)，習(xí)慣用“強(qiáng)酸能制備弱酸”的觀點(diǎn)去理解。其實(shí)，此類反應(yīng)的一般模式為“較強(qiáng)酸性物質(zhì)+較強(qiáng)堿性物質(zhì)→較弱酸性物質(zhì)+較弱堿性物質(zhì)”。這樣我們就不難理解如：CO2 +H2O+ Na2CO3[ ]2NaHCO3及CO2 +H2O+→+ NaHCO3（而不是Na2CO3）等反應(yīng)。而當(dāng)出現(xiàn)H2S與Cu2+、Cl2與H2S、NaCl固體與H3PO4等反應(yīng)，看似違背“強(qiáng)酸制備弱酸”反應(yīng)規(guī)律時(shí)，我們會(huì)嘗試用溶度積的概念、氧化還原反應(yīng)理論、平衡移動(dòng)原理去認(rèn)識(shí)和分析。

6.利用水解反應(yīng)原理

我們?cè)趯W(xué)習(xí)諸如：Al2S3、Mg3N2、CaC2（甚至Na2O2）與 H2O等反應(yīng)時(shí)，可利用水解原理分析。即將這些物質(zhì)中的陰陽(yáng)離子分別與水電離出的H+ 或OH-結(jié)合，生成兩種新的化合物，再進(jìn)行配平即可。按照這樣的程序和思路去分析，如Al3+與AlO2-的雙水解、泡沫滅火器中反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)原理問題（甚至許多有機(jī)物水解的反應(yīng)問題）等均可迎刃而解。

（二）注重從物質(zhì)屬類的角度去理解物質(zhì)的性質(zhì)

首先各類物質(zhì)有各類物質(zhì)的通性。如：活潑金屬（Na、Mg等）與非金屬（O2、Cl2等）、H2O、H+、鹽等反應(yīng)；活潑非金屬（如Cl2、S等）與金屬（Fe、Cu等）、H2、堿等反應(yīng)。這將有助于我們理解如：S與NaOH溶液反應(yīng)跟Cl2、Br2與NaOH溶液反應(yīng)的相似性等。再如酸性氧化物（如SO2、SO3、CO2等）與H2O、堿性氧化物（如Na2O、CaO等）、堿【如NaOH、Ca（OH）2等】等反應(yīng)；兩性氧化物（兩性氫氧化物）與H+ 、OH-反應(yīng)；難溶性堿的生成與分解規(guī)律（如用Fe3+、Al3+與強(qiáng)堿或NH3·H2O反應(yīng)來制備Fe（OH）3、Al（OH）3，以及難溶性堿可加熱分解為對(duì)應(yīng)氧化物）；氧化性酸（如濃H2SO4、濃HNO3）與金屬（如Fe 、Al、Cu等）及非金屬（如C等）的反應(yīng)規(guī)律。從這一角度去分析、理解物質(zhì)的性質(zhì)，將為我們解決相關(guān)問題插上聯(lián)想的翅膀。

（三）引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用類比、歸納、演繹等科學(xué)思維方式去理解相關(guān)反應(yīng)

在學(xué)習(xí)硫及其化合物性質(zhì)時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出硫及不同價(jià)態(tài)的硫的化合物間的變化規(guī)律如下：

在學(xué)習(xí)了SO2+Cl2+H2O[ ]H2SO4+2HCl反應(yīng)后，如將氧化劑從Cl2→Br2→I2進(jìn)行變換，反應(yīng)類似；再將還原劑從SO2→H2SO3→Na2SO3進(jìn)行變換，反應(yīng)本質(zhì)仍然相似，這樣一下可將九個(gè)反應(yīng)納入同一反應(yīng)原理中。又如+4價(jià)S（包括SO2 、H2SO3、Na2SO3等）均可在一定條件下被O2等氧化劑所氧化，如：2SO2+O2 [催化劑△]2SO3 （工業(yè)制硫酸的一步重要反應(yīng)）、2H2SO3+O2[ ]2H2SO4 （酸雨酸性增強(qiáng)的原理）、2Na2SO3+O2[ ]2Na2SO4（Na2SO3變質(zhì)的原因）等反應(yīng)，不但形似，而且神似【如n（還原劑）：n（氧化劑）均為2：1等】。再如Fe2+被X2（如Cl2、Br2）、H2O2等氧化，F(xiàn)e3+被I-、S2-等還原，均分別具有高度的相似性，學(xué)習(xí)時(shí)可“一網(wǎng)打盡”。

（四）使學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)和體會(huì)研究物質(zhì)性質(zhì)的一般過程和方法

例如SO2是一種典型的酸性氧化物，在學(xué)習(xí)其化學(xué)性質(zhì)時(shí)，首先研究其屬類，由屬類理解其通性；再由SO2中硫元素的化合價(jià)為+4價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，顯然它既有氧化性，又有還原性，且以還原性為主（如SO2被O2、X2 、Fe3+ 、KMnO4、HNO3等氧化）；最后再研究其有無特性，如SO2具有漂白性，能使品紅褪色（其漂白原理區(qū)別于H2O2、HClO、活性炭等）。這樣的學(xué)習(xí)脈絡(luò)分明、思維流暢。

（五）通過結(jié)點(diǎn)連線成網(wǎng)，從整體的高度把握元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)

復(fù)習(xí)課教學(xué)應(yīng)從“羅列知識(shí)”向“建構(gòu)整理”轉(zhuǎn)變。復(fù)習(xí)課所涉及的知識(shí)是以往的教學(xué)中比較零散地學(xué)到的，復(fù)習(xí)時(shí)將這些有內(nèi)在聯(lián)系的知識(shí)建構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體非常重要。[3]故教學(xué)中我們可引導(dǎo)學(xué)生按照“知識(shí)主線→知識(shí)點(diǎn)→知識(shí)網(wǎng)”的方式，將知識(shí)條理化、系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化和網(wǎng)絡(luò)化。具體地說，首先依據(jù)新教材所呈現(xiàn)的元素化合物的相關(guān)知識(shí)，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，幫助學(xué)生總結(jié)出中學(xué)所學(xué)的5種主要金屬（Na 、Mg 、Al 、Fe 、Cu）及5種主要非金屬（Cl、S 、N、C、Si）的元素化合物知識(shí)的主線。

可用下列主線串聯(lián)和統(tǒng)攝金屬元素化合物知識(shí)主線：

由知識(shí)主線引出各主要知識(shí)點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)給出了研究元素化合物的方法和重點(diǎn)。而對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，又可引導(dǎo)學(xué)生按下圖進(jìn)行聯(lián)想復(fù)習(xí)：

顯然，元素及其化合物的性質(zhì)、存在、制法和用途等知識(shí)不是孤立的，互不相關(guān)的，而是互相聯(lián)系的，其中各類物質(zhì)的性質(zhì)是最核心的內(nèi)容，也是學(xué)習(xí)過程中必須要形成的 “堅(jiān)強(qiáng)核心”。

最后可把相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系，使學(xué)生得到整體的、互相聯(lián)系的、結(jié)構(gòu)化的并便于提取和應(yīng)用的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（知識(shí)網(wǎng)）。讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的一般方法，變無序記憶為有序儲(chǔ)存。此外，還可在不同元素間進(jìn)行串接和聯(lián)系【如Al ～Fe（鋁熱反應(yīng)）、鹵素～ Na（電解飽和食鹽水，制漂白粉或漂白液、）Fe～ S 、N（氧化還原反應(yīng)）】等。

三、結(jié)語(yǔ)

通過以上分析，用相關(guān)理論（觀念）來指導(dǎo)元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)、從物質(zhì)屬類的角度去理解物質(zhì)的性質(zhì)、從整體的高度來統(tǒng)整和把握元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)等，既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的檔次和品味，提升學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)；更能起到突破“元素化合物”復(fù)習(xí)的難點(diǎn)，達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果，從而提升了復(fù)習(xí)課的效率。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]劉家訪.上課的變革.北京：教育科學(xué)出版社，2007：115.

[2]鐘啟權(quán).普通高中新課程方案導(dǎo)讀.上海：華東師范大學(xué)出版社，2003：137.

[3]劉家訪.上課的變革.北京：教育科學(xué)出版社，2007：117.

（責(zé)任編輯：張華偉）