多模塊融合的元素化合物復(fù)習(xí)

曹旭琴

摘要：分析了兩版《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中課程結(jié)構(gòu)的差異，提出新高考方案下元素化合物的復(fù)習(xí)應(yīng)考慮與“原理”、“結(jié)構(gòu)”等模塊進(jìn)行融合。從結(jié)構(gòu)和原理的層面深入理解物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行遷移，解決陌生情境下的問題。

關(guān)鍵詞：模塊融合;元素化合物;氨的復(fù)習(xí)

文章編號(hào)：1008-0546（2020）06-0002-04 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/i.issn.1008-0546.2020.06.001

一、模塊融合復(fù)習(xí)方式提出的背景

2014年《國(guó)務(wù)院關(guān)于深化考試招生制度改革的實(shí)施意見》正式頒布，上海和浙江首批啟動(dòng)新高考試點(diǎn);2017年，北京、天津、山東和海南啟動(dòng)試點(diǎn)，采用3+3高考方案;2019年江蘇、湖北、福建、遼寧、廣東、重慶、河北和湖南進(jìn)入高考綜合改革，采用3+1+2高考方案。2018年1月《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》正式出版，與《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》相比，課程結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，見圖1。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中明確高中學(xué)生高考化學(xué)要求：化學(xué)1、化學(xué)2是基本組成部分，報(bào)考人文學(xué)科或社會(huì)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生，最多不超過3個(gè)模塊;報(bào)考理工類專業(yè)的學(xué)生，最多不超過4個(gè)模塊;報(bào)考化學(xué)及其相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，最多不超過6個(gè)模塊。以2019年各地高考化學(xué)試題為例，化學(xué)1、化學(xué)2均是基本組成部分，全國(guó)I、Ⅱ、Ⅲ卷和海南卷“原理”模塊必考，“結(jié)構(gòu)”和“有機(jī)”模塊選考其一;北京卷、天津卷“原理”和“有機(jī)”模塊必考，無選考;江蘇卷“原理”和“有機(jī)”模塊必考，“結(jié)構(gòu)”和“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”模塊選考其一。浙江選考在學(xué)考的基礎(chǔ)上加試“原理”、“有機(jī)”和“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”各一題。由于“原理”模塊的必考，與元素化合物相關(guān)的試題或多或少地與化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行了融合。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確高中學(xué)生高考化學(xué)要求：在必修課程基礎(chǔ)上再修習(xí)選擇性必修課程全部3個(gè)模塊的內(nèi)容，獲得6個(gè)學(xué)分。即3+3或3+2+1的高考方案中“原理”、“有機(jī)”和“結(jié)構(gòu)”模塊均必考。那就意味原本只是“原理”與“元素化合物”可以融合，以后“結(jié)構(gòu)”可與“元素化合物”甚至是“有機(jī)化學(xué)”融合。故新高考方案下的元素化合物復(fù)習(xí)可以嘗試多模塊融合的復(fù)習(xí)方式。

以下是多模塊融合的“氨的復(fù)習(xí)”設(shè)計(jì)思路和教學(xué)過程。本課借用烴的衍生物概念，課中涉及的“氨的衍生物”是指NH₃中的一個(gè)氫原子被其他原子或原子團(tuán)替代后的產(chǎn)物。

二、教學(xué)目標(biāo)

學(xué)業(yè)水平考試命題的原則是以核心素養(yǎng)為測(cè)試宗旨，以真實(shí)情境為測(cè)試載體，以實(shí)際問題為測(cè)試任務(wù)，以化學(xué)知識(shí)為解決問題的工具。即在真實(shí)、陌生的情境中考查學(xué)生用結(jié)構(gòu)化知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。首先學(xué)生的相關(guān)知識(shí)、認(rèn)識(shí)思路和核心觀念應(yīng)結(jié)構(gòu)化。氨只是載體，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)將氨納入氮及其化合物的相互轉(zhuǎn)化中，從宏微結(jié)合、變化觀念的角度理解物質(zhì)性質(zhì)及變化的本質(zhì)，從而做到舉一反三。其次是要認(rèn)識(shí)含氮物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，貼近生活或生產(chǎn)實(shí)際，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。故本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)如下：

通過對(duì)合成氨工業(yè)和硝酸工業(yè)相關(guān)問題的交流討論，建構(gòu)氮及其化合物相互轉(zhuǎn)化的網(wǎng)絡(luò)，從能量和平衡的角度深入理解化學(xué)反應(yīng)，提升變化觀念和平衡思想的素養(yǎng)水平。

通過對(duì)氨及其衍生物結(jié)構(gòu)分析，預(yù)測(cè)肼可能的性質(zhì)、應(yīng)用及制備方法，學(xué)習(xí)宏微結(jié)合的思維方式，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用價(jià)值。

三、教學(xué)流程

課堂教學(xué)流程如表1所示。

[教師]圖4為工業(yè)制備硝酸的流程。①熱交換器作用是什么？②演示NO與空氣中O₂反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。從熱交換器頂端進(jìn)入的氣體成分是NO、O₂、N₂等，下端出來的氣體成分是NO₂、O₂、N₂等，思考造成氣體成分差異的原因是什么？③吸收塔中出來的氣體為什么要循環(huán)？硝酸工業(yè)的尾氣如何處理？

3.[環(huán)節(jié)三]尋找氨的衍生物并預(yù)測(cè)其可能的性質(zhì)及應(yīng)用

[教師]氨氣的性質(zhì)主要是由其氮原子上的孤對(duì)電子和氮元素的強(qiáng)電負(fù)性所致，NH₃可拆分為H-NH₂，只要保留-NH₂，則衍生出的其他物質(zhì)性質(zhì)也有相似之處，試尋找氨的衍生物。

4.[環(huán)節(jié)四]預(yù)測(cè)肼的制備

[教師]①比較NH₃、CO（NH₂）₂與N₂H₄中氮元素化合價(jià)的差異，以NH₃或CO（NH₂）₂為原料生產(chǎn)肼需加入哪一類物質(zhì)？②若加入試劑為NaClO，寫出反應(yīng)的方程式，如果是實(shí)驗(yàn)室模擬CO（NH₂）₂溶液與NaClO溶液生產(chǎn)水合胼的實(shí)驗(yàn)，加料方式應(yīng)該如何？

由于水合肼本身有強(qiáng)還原性，所以加料時(shí)應(yīng)將NaClO溶液邊滴加邊攪拌地加入CO（NH₂）₂溶液中。如果將CO（NH₂）₂溶液加入NaClO溶液中，則生成的水合肼會(huì)被過量的NaClO氧化為更高價(jià)的含氮物質(zhì)。

[教師]氨的衍生物由于在結(jié)構(gòu)中保留了-NH₂，與NH₃具有許多相似性。抓住物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征能幫助我們認(rèn)識(shí)物質(zhì)，預(yù)測(cè)未知物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用?；瘜W(xué)反應(yīng)原理可以幫助我們調(diào)控反應(yīng)，如從熱力學(xué)角度思考反應(yīng)是否能發(fā)生、反應(yīng)進(jìn)行的限度及反應(yīng)的能量變化等，從動(dòng)力學(xué)的角度可以進(jìn)行反應(yīng)速度的調(diào)控等。

五、多模塊融合的元素化合物復(fù)習(xí)教學(xué)反思

1.從原理和結(jié)構(gòu)層面加深對(duì)已有知識(shí)的理解

2003版課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的高中化學(xué)教材，元素化合物基本在《化學(xué)1》中，有關(guān)結(jié)構(gòu)和原理的內(nèi)容在《化學(xué)2》中，系統(tǒng)全面地學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)和原理要到選修課程。高一年級(jí)只能發(fā)揮氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)這兩個(gè)核心概念在元素化合物教學(xué)中的作用。雖然在選修模塊教學(xué)時(shí)可用已有元素化合物為載體，加深對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的理解，但涉及元素化合物內(nèi)容較少。高三復(fù)習(xí)階段是從原理和結(jié)構(gòu)層面加深對(duì)已有元素化合物知識(shí)理解的良好時(shí)機(jī)。有了對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的本質(zhì)理解，紛繁復(fù)雜的物質(zhì)世界在學(xué)生眼中才會(huì)變得有規(guī)律可循。

2.培養(yǎng)學(xué)生陌生情境下解決問題的能力

元素化合物復(fù)習(xí)，學(xué)生在形成結(jié)構(gòu)化知識(shí)后，應(yīng)該在教師的引領(lǐng)下進(jìn)行遷移，解決實(shí)際問題，把握學(xué)科的本質(zhì)和思想方法，逐步形成觀念的結(jié)構(gòu)化。如本節(jié)課復(fù)習(xí)完氨的相關(guān)內(nèi)容后，讓學(xué)生遷移解決與肼相關(guān)的問題。當(dāng)然也可以選擇其他的物質(zhì)作為載體，如苯胺或是帶氨基的其他有機(jī)物。問題可以設(shè)置成“帶氨基的藥物為什么通常制成鹽類”“氨基為什么在有機(jī)合成時(shí)常需要保護(hù)”“對(duì)苯二胺為什么可用來保護(hù)（NH₄）₂SO₃等”。

3.多模塊融合的復(fù)習(xí)需考慮適切度

多模塊融合的復(fù)習(xí)課綜合性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的能力要求較高。除了要求學(xué)生從原理和結(jié)構(gòu)兩個(gè)層面認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的本質(zhì)，還要求學(xué)生會(huì)遷移應(yīng)用。須視學(xué)生的基礎(chǔ)而設(shè)置合適的教學(xué)目標(biāo)，選擇情境的陌生度、綜合度要適當(dāng)。高三不同教學(xué)時(shí)段難度也應(yīng)有所不同，前期以對(duì)已學(xué)元素化合物加深其原理和結(jié)構(gòu)上的理解為主，后期可以加大問題陌生度和復(fù)雜度。