“素養(yǎng)為本”指導下的高三化學復習策略

摘 要：在化學學科核心素養(yǎng)的指導下，以“合成氨工業(yè)”為例，通過創(chuàng)設(shè)情境和學生活動，將合成氨的原理、條件的選擇、化學平衡、未來發(fā)展與綠色化學等內(nèi)容以主題式串聯(lián)起來復習，希望通過此復習策略的探索對高三化學復習課的有效開展有所幫助.

關(guān)鍵詞：素養(yǎng)為本;復習策略;高中化學

中圖分類號：G632????? 文獻標識碼：A????? 文章編號：1008-0333（2020）34-0094-03

收稿日期：2020-09-05

作者簡介：黃瓊玉（1981.8-），女，江蘇省張家港人，本科，中學一級教師，從事高中化學教學研究.

一、問題的提出

2016年，教育部考試中心權(quán)威發(fā)布“一體四層四翼”，從頂層設(shè)計上回答了高考“為什么考”“考什么”“怎么考”，其中對“學科素養(yǎng)”考查要求是：學生能夠在不同情境下綜合利用所學知識和技能處理復雜任務(wù)，具有扎實的學科觀念和寬闊的學科視野，并體現(xiàn)出自身的實踐能力、創(chuàng)新精神等內(nèi)化的綜合學科素養(yǎng).《普通高中化學課程標準（2017年版）》中提到：高中化學學科素養(yǎng)反映了社會主義核心價值觀下化學學科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了化學課程學習對學生未來發(fā)展的重要價值.新高考、新課程標準都推動了廣大化學教師要在“素養(yǎng)為本”的視域下進行化學教學.

傳統(tǒng)的高三化學的復習教學注重知識點的反復梳理，雖然也有方法歸納和遷移應用，但少了新意和生趣，不能很好地激發(fā)學生的求知欲望，以致于在有限的復習時間里沒有達到最好的復習效果.如何在化學核心素養(yǎng)要求下使高三復習課綻放精彩，值得每位高三化學教師思考與研究.

二、教學案例的選擇

筆者在多年的高三教學中關(guān)注到與化工工業(yè)相關(guān)的知識一直是考試的熱點，也是高三復習的重點，在實際教學中，通過各種嘗試，發(fā)現(xiàn)如果在化學核心素養(yǎng)指導下，將元素化合物知識結(jié)合化工生產(chǎn)，滲透物質(zhì)結(jié)構(gòu)和反應原理等知識，形成主題式復習模式，可以激發(fā)學生的主觀能動性，讓課堂更鮮活更有激情.下面筆者以“合成氨工業(yè)”為例，談?wù)劇八仞B(yǎng)為本”指導下的高三化學復習策略.

三、教學過程的實施

環(huán)節(jié)一：合成氨工業(yè)的原理

【創(chuàng)設(shè)情境】播放錄像：化學史—— 諾貝爾化學獎三次握手合成氨工業(yè)，介紹哈伯、博施、埃特爾的事

【學生活動】

1. 寫出哈伯的合成氨工業(yè)的原理.

3.在25℃時該反應的化學平衡常數(shù)為5×108，可為什么常溫下氮氣、氫氣不能合成氨？

【設(shè)計意圖】體現(xiàn)了“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng).通過化學方程式的書寫，認識元素從游離態(tài)到化合態(tài)的轉(zhuǎn)化，形成“元素觀”，以此建立起一種工業(yè)合成新物質(zhì)的認識框架.通過化學反應能量圖的分析，能從“化學反應的本質(zhì)是舊化學鍵的斷裂，同時新化學鍵的形成”這一微觀層面來認識宏觀的能量變化，并對物質(zhì)及其變化進行分類和表征.

環(huán)節(jié)二：合成氨工業(yè)條件的選擇

【創(chuàng)設(shè)情境】合成氨工藝條件的成熟經(jīng)歷了很多艱辛的研究過程，凝聚了很多科學家的心血，他們通過大量實驗來提煉資料，得到結(jié)論.

【學生活動】

1. 結(jié)合圖2、圖3和表1的信息，從化學反應速率和化學反應平衡的角度來選擇合成氨工業(yè)的條件.

2. 在密閉容器內(nèi)的反應：

3H2（g）+N2（g）2NH3（g） ΔH<0

（1）若初始投入：N2 1mol、H2 3mol，則N2和H2的平衡濃度比是.

（2）平衡時，等容容器中充入惰性氣體，平衡將移動.

（3）平衡時，將3種物質(zhì)的濃度同時增大1倍，平衡將移動.

3. 一定溫度下，反應N2（g）+3H2（g）2NH3（g）達到平衡的標志的是.

①氫氣的消耗速率與氨的生成速率為3∶2;

②N2、H2、NH3的分子數(shù)目比為1∶3∶2;

③N2、H2、NH3的濃度保持不變;

④混合氣體的總壓強不再改變.

【設(shè)計意圖】體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng).通過圖像和數(shù)據(jù)分析來概括合成氨工業(yè)的條件，認識反應條件對化學反應速率和化學平衡的影響，學會運用變量控制的方法研究化學反應;根據(jù)稀有氣體對該反應的影響以及平衡標志的判斷來理解化學反應中量變和質(zhì)變的關(guān)系，學會運用對立統(tǒng)一思想和定性定量的方式揭示化學變化的規(guī)律，并運用于生產(chǎn)、生活實際中去.

環(huán)節(jié)三：合成氨化學平衡中的等效思想

【創(chuàng)設(shè)情境】已知：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）? ΔH=-92.4kJ·mol-1.等溫等容下按不同起始量開始反應，達平衡時如下：

【學生活動】構(gòu)造解題模型（如圖4所示）.一般先建立等效平衡（將恒容容器先變?yōu)楹銐喝萜鳎?，再確定反應過程中體積的變化，然后將體積復原，確定平衡移動的方向，分析平衡移動引起的量的變化.

【設(shè)計意圖】體現(xiàn)了“證據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng).面對復雜的等效平衡問題，幫助學生對情境中的關(guān)鍵要素（“一邊倒”后是否相同或成比例、等溫等壓、等溫等容、絕熱容器）進行分析以建構(gòu)相應的模型.這是一種極其重要的思想方法，其一般步驟是：分析抽象問題→構(gòu)建化學模型→建立化學關(guān)系→回歸解決問題.

環(huán)節(jié)四：合成氨工業(yè)的發(fā)展

【創(chuàng)設(shè)情境】合成氨工業(yè)關(guān)系到全人類的生存和發(fā)展，常溫常壓下合成氨的探索一直是科學家研究的熱點.下面圖5是2001年兩位希臘化學家提出了采用高質(zhì)子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H+）為介質(zhì)電解合成氨的方法.圖6是化學模擬生物固氮新的功能分子模型，實現(xiàn)了在雙鐵中心上，氮烯（NxHy）還原轉(zhuǎn)化成氨氣.圖7是大連化物所在合成氨反應機理中對復合催化劑的部分研究結(jié)果.

【學生活動】

1. 由圖5寫出電極反應式.

2. 由圖6選擇催化性能較好的催化劑.

3. 由圖7寫出生成NH3的化學方程式.

4. 請從原料氣的來源、凈化，催化劑的選擇，節(jié)能減排等方面談?wù)勀銓铣砂惫I(yè)未來發(fā)展的設(shè)想.

【設(shè)計意圖】體現(xiàn)了“科學探究與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng).科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力，而只有創(chuàng)新才能推動科學技術(shù)的進步.這一環(huán)節(jié)通過對合成氨工業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展歷史的學習和討論，培養(yǎng)學生的問題意識，讓學生能根據(jù)文獻和實際需要提出綜合性探究方案，善于合作，勇于創(chuàng)新.

環(huán)節(jié)五：合成氨工業(yè)與綠色化學

【創(chuàng)設(shè)情境】全世界每年約有15%的氨用于非化肥領(lǐng)域，如氨是固定裝置排放NOx的還原劑.利用NH3催化還原氮氧化物（SCR技術(shù)）是目前應用廣泛的煙氣脫硝技術(shù).

【學生活動】

1.寫出SCR技術(shù)核心反應

2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）2N2（g）+3H2O（g）

的化學平衡常數(shù)表達式K=.

若K隨溫度T的升高而減小，則該反應的ΔH0.（填“>”、“<”或“=”）.

2.如圖8所示，在有氧及Ag2O催化下，還會發(fā)生：

4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）4N2（g）+6H2O（g）

ΔH=-1627.2 kJ·mol-1

試分析當溫度為550～700℃，NO轉(zhuǎn)化率下降、NO2產(chǎn)率上升的可能原因.

【設(shè)計意圖】體現(xiàn)“科學態(tài)度與社會責任”的核心素養(yǎng).通過了解合成氨的產(chǎn)品氨氣能參與含氮污水的處理，樹立“綠色化學”理念.解決社會熱點問題，逐步形成節(jié)約成本、循環(huán)利用、保護環(huán)境等觀念.

四、教學反思

本節(jié)課依托“合成氨工業(yè)”進行主題式復習，從諾貝爾化學獎到合成氨工藝的條件及平衡狀態(tài)，再挖掘發(fā)展前景及參與綠色化學等，將元素化合物知識、化學反應與能量變化、等效平衡、電化學等知識串聯(lián)起來，打破了原有知識的孤立性和零散性，拓展了復習的廣度和深度，不僅提高了學生綜合解決問題的能力，還樹立了學生的社會責任意識.這樣的高三復習課既迎合了高考“一體四層四翼”的高層要求，又體現(xiàn)了五大化學核心素養(yǎng)，真正讓化學課堂成為落實立德樹人根本任務(wù)、發(fā)展素質(zhì)教育、弘揚科學精神、提升學生核心素養(yǎng)的重要載體.這種“素養(yǎng)為本”的主題式高三復習課，要求教師在課前花費大量的時間去思考如何最大限度地將各知識點結(jié)成一張立體的大網(wǎng)，再創(chuàng)設(shè)情境，構(gòu)思問題，設(shè)計成一堂不斷迸發(fā)思維火花的課堂.筆者相信，在高考“一體四層四翼”和化學學科核心素養(yǎng)的正確指導下，通過廣大化學教師不懈的努力，肯定能讓原本枯燥的高三化學復習課大放異彩！

參考文獻：

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[責任編輯：季春陽]