元素化合物單元復(fù)習(xí)法在化學(xué)高考備考中的實(shí)踐

黃劍鋒 湯希雁

化學(xué)復(fù)習(xí)課怎么上一直是個(gè)值得探討的熱點(diǎn)問題。傳統(tǒng)的化學(xué)復(fù)習(xí)課注重知識(shí)的系統(tǒng)性、科學(xué)性、完整性，教師授課面面俱到，重細(xì)節(jié)輕整合，重知識(shí)輕能力，容易將學(xué)生引入單純記憶知識(shí)的誤區(qū)。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中探索元素化合物單元復(fù)習(xí)法，幫助學(xué)生在復(fù)習(xí)中形成整體化、結(jié)構(gòu)化知識(shí)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，不僅有效提高了復(fù)習(xí)效率，學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)也得到了發(fā)展。下面，本文以“鈉及其化合物”單元復(fù)習(xí)為例，談?wù)勎覀兊淖龇ā?/p>

一、構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系

元素化合物知識(shí)是高中化學(xué)中的重要內(nèi)容。受認(rèn)知水平局限，高一學(xué)生學(xué)習(xí)必修1元素化合物知識(shí)，主要通過觀摩演示實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)表象，再記憶相關(guān)元素化合物的性質(zhì)和用途。這樣習(xí)得的知識(shí)通常是碎片化的，遺忘率較高。為了讓學(xué)生真正掌握知識(shí)、形成遷移能力，我們嘗試引導(dǎo)學(xué)生從以下幾個(gè)角度去構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系。

1.基于物質(zhì)分類觀構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。從物質(zhì)分類角度構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)習(xí)物質(zhì)類別的通性，便于學(xué)生真正掌握并鞏固物質(zhì)類別與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，進(jìn)而形成根據(jù)物質(zhì)類別推斷物質(zhì)性質(zhì)的學(xué)科能力。以“鈉及其化合物”單元復(fù)習(xí)為例，為了讓學(xué)生真正掌握金屬鈉、氧化鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)，我們運(yùn)用化學(xué)分類思想，以思維導(dǎo)圖為工具，按照“金屬單質(zhì)→氧化物→堿→鹽”的順序構(gòu)建相關(guān)知識(shí)體系，與學(xué)生一道制作完成了鈉及其化合物為主題的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（如圖1）。

2.基于氧化還原觀構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。鈉與過氧化鈉是典型的代表物，鈉具有強(qiáng)還原性，過氧化鈉既有氧化性又有還原性。因此，要掌握鈉和過氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，還應(yīng)從氧化還原反應(yīng)的角度引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生基于化合價(jià)升降的氧化還原反應(yīng)思維，構(gòu)建鈉及其化合物的價(jià)類二維圖（如圖2），提高分析問題和解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，為后續(xù)各單元復(fù)習(xí)起到指導(dǎo)作用。

對(duì)鈉及其化合物進(jìn)行歸納分類，構(gòu)建其相互轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，可以讓學(xué)生從不同層面認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性，進(jìn)而形成物質(zhì)觀、分類觀，發(fā)展宏觀辨識(shí)與微觀探析核心素養(yǎng)。

二、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力

“鈉及其化合物”中有豐富的實(shí)驗(yàn)素材：金屬鈉放置于空氣中，金屬鈉放在石棉網(wǎng)上加熱，金屬鈉與水反應(yīng)，金屬鈉與鹽溶液反應(yīng)，過氧化鈉與水反應(yīng)，過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)，碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)及相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，氫氧化鈉溶液與鹽酸溶液的酸堿中和滴定等。以這些實(shí)驗(yàn)為載體，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)和基本技能復(fù)習(xí)的同時(shí)，還可以設(shè)計(jì)以下幾個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：探究Na與CuSO4溶液反應(yīng)的機(jī)理，探究Na2O2與H2O反應(yīng)的機(jī)理，探究Na2O2與CO2反應(yīng)的機(jī)理，探究Na2CO3和NaHCO3的鑒別方法等。教師在組織實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，可以通過實(shí)驗(yàn)觀察啟迪學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行性質(zhì)預(yù)測(cè)、方案設(shè)計(jì)、概括解釋等高水平探究活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)和提出有價(jià)值的問題，不斷提高科學(xué)探究能力，從而發(fā)展科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)核心素養(yǎng)。

三、培養(yǎng)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”觀念

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”水平2要求學(xué)生“能運(yùn)用微粒結(jié)構(gòu)圖式描述物質(zhì)及其變化的過程，能從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)說明同類物質(zhì)的共性和不同類物質(zhì)差異及其原因，解釋同類的不同物質(zhì)性質(zhì)變化的規(guī)律”。

以鈉為代表元素的堿金屬是典型的金屬元素，其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)有典型的變化規(guī)律，是發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”學(xué)科核心素養(yǎng)的好素材。為了讓學(xué)生學(xué)會(huì)從原子、分子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”觀念，提高從宏觀和微觀相結(jié)合視角分析問題能力，我們運(yùn)用堿金屬在周期表中的位置，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)組織下面的學(xué)習(xí)活動(dòng)：先是引導(dǎo)學(xué)生歸納整理其性質(zhì)遞變規(guī)律，進(jìn)而復(fù)習(xí)元素周期律、元素周期表、元素推斷、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等知識(shí);再結(jié)合Na、Na2O、Na2O2、NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3等具體物質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生圍繞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、化學(xué)鍵類型判斷、微粒種類判斷、電子式書寫、以“物質(zhì)的量”為中心的計(jì)算、反應(yīng)規(guī)律等展開探究式學(xué)習(xí)。課堂上，教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)包括：①說出鈉元素在周期表中的位置，思考鈉為什么那么活潑;②怎樣利用元素周期律比較金屬元素的金屬性強(qiáng)弱;③判斷Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的化學(xué)鍵;④寫出Na、Na2O、Na2O2、NaOH的電子式;⑤判斷1 mol Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中陰、陽離子的數(shù)目。

圍繞鈉元素的“位—構(gòu)—性”學(xué)習(xí)，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，讓學(xué)生“能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過分析推理加以證實(shí)或證偽;建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系”，進(jìn)而建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)知模型，最終可培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)。

四、培養(yǎng)分析和解決問題能力

鈉及其化合物所發(fā)生的反應(yīng)可從不同視角進(jìn)行分析，比如化學(xué)反應(yīng)與能量變化、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、水解反應(yīng)、化學(xué)平衡、定量反應(yīng)、反應(yīng)條件、電化學(xué)原理等。教師在復(fù)習(xí)過程中，結(jié)合具體反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生從不同視角認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的多樣性，運(yùn)用對(duì)立統(tǒng)一思想和定性與定量相結(jié)合的方式揭示化學(xué)變化的本質(zhì)特征，一方面可以幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)，一方面又能讓學(xué)生體會(huì)到理論知識(shí)在分析和解決化學(xué)問題中的應(yīng)用，便于其形成“變化觀念和平衡思想”核心素養(yǎng)。

鈉及其化合物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、生活、生產(chǎn)中用途廣泛，教師可以為學(xué)生設(shè)置真實(shí)的情境，將需要掌握的知識(shí)鑲嵌在真實(shí)情境中，提出學(xué)生需要思考、研究才能解決的任務(wù)或問題。例如：

碳酸氫鈉俗稱“小蘇打”，在生產(chǎn)生活中用途廣泛。請(qǐng)解答下列問題。

（1）某“復(fù)合膨松劑”中的主要成分為碳酸氫鈉和硫酸鋁銨[NH4Al（SO4）2]，可用于面包、糕點(diǎn)、餅干的面食制作，使用方法是先將本品與面粉拌勻，再加適量30℃左右的水?dāng)嚢杓纯烧艨?。試寫出使用時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。

（2）Na2O2和NaHCO3都屬于鈉的化合物，它具有很強(qiáng)的氧化性。少量Na2O2與FeCl2溶液能發(fā)生如下反應(yīng)：? Na2O2+? FeCl2+? H2O→? ?Fe（OH）3↓+

FeCl3+? NaCl;已知FeCl2前面系數(shù)為6，請(qǐng)配平上述化學(xué)方程式并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目該反應(yīng)中被還原的元素是氧化產(chǎn)物.

（3）向NaHCO3溶液中加入少許Ba（OH）2固體，忽略溶液體積變化，溶液中的c（CO32-）的變化是? （選填“增大”“減小”或“不變”）。

（4）已知HCO3-在水中既能水解也能電離。NaHCO3溶液呈堿性，溶液中c（H2CO3）? ?（選填“>”“<”或“=”）c（CO32-）。

（5）NaHCO3溶液中有哪些守恒？請(qǐng)寫出它們的表達(dá)式。

上述問題，涉及鹽類水解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、工藝流程的比較、弱電解質(zhì)電離和水解程度大小比較判斷等知識(shí)，可有效提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)分析和解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)或生活中的真實(shí)問題的能力。

五、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任

核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高考復(fù)習(xí)，更加重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)的思想方法分析、處理和解決真實(shí)問題的能力，讓學(xué)生“具有理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，有將化學(xué)成果應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識(shí)，能依據(jù)實(shí)際條件并運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和方法解決生產(chǎn)生活中簡單的化學(xué)問題”。學(xué)生只有在真實(shí)問題的解決過程中，才能夠切身體會(huì)到物質(zhì)性質(zhì)及其變化在促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展方面的應(yīng)用，其科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)才能得到切實(shí)的發(fā)展。還是以“鈉及其化合物”單元復(fù)習(xí)為例。

下圖為侯德榜制堿法流程圖。

請(qǐng)思考并討論以下問題：

（1）從流程圖可以看出侯氏制堿法是先向飽和食鹽水中通入NH3，然后再通入CO2，從元素守恒角度分析，NaCl→…→Na2CO3，能否直接向飽和食鹽水中通入足量的CO2得到Na2CO3？

（2）NH3在水中溶解度有多大？NH3與CO2反應(yīng)是生成（NH4）2CO3還是NH4HCO3？已知25℃時(shí)H2CO3、HCO3-、NH3·H2O的Ki分別為4.4×10-7、4.7×10-11、1.8×10-5。

（3）氨的食鹽水吸收了CO2后溶液中有哪些離子？沉淀池中析出的晶體是NaHCO3、NH4Cl、NaCl還是NH4HCO3？已知20℃時(shí)幾種物質(zhì)的溶解度如下：

[ NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 溶解度/g 36.0 21.7 9.6 37.2 ]

（4）工業(yè)制堿，是由自然界易得到的原料開始，經(jīng)過一系列反應(yīng)連續(xù)生產(chǎn)的，包含哪些反應(yīng)？哪些物質(zhì)可以循環(huán)使用？

（5）NaHCO3是氨堿法和聯(lián)合制堿法制純堿的中間產(chǎn)物，在濾出小蘇打后，母液提取氯化銨有兩種方法：①通入氨，冷卻、加食鹽，過濾;②不通入氨，冷卻、加食鹽，過濾。對(duì)兩種方法的評(píng)價(jià)正確的是? ?（選填編號(hào)）。

A.①析出的氯化銨純度更高

B.②析出的氯化銨純度更高

C.①的濾液可直接循環(huán)使用

D.②的濾液可直接循環(huán)使用

（6）侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)是什么？

在討論以上問題的過程中，學(xué)生揭示了以上化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)：無論是化學(xué)反應(yīng)還是結(jié)晶析出的過程，都體現(xiàn)出了“競(jìng)爭(zhēng)”和“有序”的原則，說明工業(yè)生產(chǎn)在很大程度上取決于自然資源，從中了解了綠色化學(xué)的思想。這樣的復(fù)習(xí)體現(xiàn)知識(shí)價(jià)值，指向能力培養(yǎng)，有利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

本文所說的元素化合物單元復(fù)習(xí)法，以化學(xué)思想觀念建構(gòu)為主，以發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)，通過回顧元素化合物的重要物質(zhì)建構(gòu)元素觀，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類建構(gòu)分類觀，形成轉(zhuǎn)化關(guān)系建構(gòu)轉(zhuǎn)化觀，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)建構(gòu)實(shí)驗(yàn)觀，了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)建構(gòu)微粒觀，探討反應(yīng)機(jī)理建構(gòu)守恒觀，解釋反應(yīng)原理建構(gòu)平衡觀，促進(jìn)知識(shí)遷移鞏固核心觀，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。以元素及其化合物為一個(gè)單元進(jìn)行整體復(fù)習(xí)，突出內(nèi)容與過程的聯(lián)系性和整體性，避免孤立地學(xué)習(xí)元素及其化合物知識(shí)，導(dǎo)致認(rèn)識(shí)角度單一、認(rèn)識(shí)思路僵化的弊端，便于學(xué)生建立元素化合物知識(shí)與化學(xué)原理知識(shí)間的聯(lián)系，從多視角對(duì)元素化合物展開復(fù)習(xí)，從單元宏觀范疇規(guī)劃教學(xué)，設(shè)置有思維梯度的學(xué)習(xí)任務(wù)，在完成任務(wù)過程中達(dá)到復(fù)習(xí)目標(biāo)，提高復(fù)習(xí)效率。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]侯麗麗，劉晶，于少華，王磊.基于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的元素化合物教學(xué)研究——以“鐵及其化合物”單元整體教學(xué)為例[J].化學(xué)教學(xué).2019，（7）：44—46.

注：本文為2017年度廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃A類重點(diǎn)課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)單元設(shè)計(jì)的研究”（課題編號(hào)2017A003）階段性研究成果。

（責(zé)編 白聰敏）