關(guān)注類別和轉(zhuǎn)化建構(gòu)研究視角

徐雅楠

摘要：通過(guò)從元素價(jià)態(tài)和物質(zhì)類別角度研究硫及硫的化合物，進(jìn)一步拓展學(xué)生“宏觀辨識(shí)”素養(yǎng)的內(nèi)涵。通過(guò)硫及其化合物的復(fù)習(xí)，總結(jié)歸納元素及相關(guān)元素化合物轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律，形成對(duì)元素以其化合物性質(zhì)的一般認(rèn)知模型，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的素養(yǎng)。感受硫及其化合物在工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中和社會(huì)生活中的綠色應(yīng)用，進(jìn)一步提升“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”。

關(guān)鍵詞：元素化合物;元素價(jià)態(tài);物質(zhì)類別;轉(zhuǎn)化關(guān)系

文章編號(hào)：1008-0546（2020）10-0091-02

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.024

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出：化學(xué)學(xué)科是一門在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科[1]。研究物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化具有重要的意義。通過(guò)轉(zhuǎn)化可以創(chuàng)造更多的物質(zhì)，更好地為人類社會(huì)服務(wù)，由此也可以促使學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)化學(xué)的價(jià)值，增強(qiáng)化學(xué)學(xué)習(xí)自信。

硫、氮、氯等非金屬元素具有多種化合價(jià)，二氧化硫、硫酸、硝酸、氨氣、次氯酸鈉等重要的化學(xué)品都是通過(guò)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化制備出來(lái)的，因此，以這幾種元素及其化合物為載體，可以幫助學(xué)生從元素價(jià)態(tài)、物質(zhì)類別的角度來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并建構(gòu)結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系。

一、硫及其化合物的教學(xué)分析

硫及其化合物屬于課程標(biāo)準(zhǔn)中必修部分的主題2“常見(jiàn)的無(wú)機(jī)物及其應(yīng)用”部分。課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)此部分內(nèi)容的要求是明確“同類物質(zhì)具有相似性質(zhì)，一定條件下各類物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化;認(rèn)識(shí)元素在物質(zhì)中可以具有不同價(jià)態(tài)，可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)同種元素的物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化?！绷蛟赜卸喾N價(jià)態(tài)，因此，人教版教材[2]中有關(guān)這部分內(nèi)容的重點(diǎn)是含硫物質(zhì)之間通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。同時(shí)，硫元素與氮元素被我們稱為“環(huán)境元素”，含這兩種元素的物質(zhì)與我們的環(huán)境息息相關(guān)。教材中通過(guò)硫及其化合物的學(xué)習(xí)，試圖引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)環(huán)境保護(hù)的重要意義和重要工業(yè)品的價(jià)值，建立物質(zhì)與人類可持續(xù)發(fā)展關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

學(xué)生在《化學(xué)l》中已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等基本概念知識(shí)，具備了運(yùn)用這些概念分析、理解硫及其化合物轉(zhuǎn)化的能力;學(xué)習(xí)了研究典型金屬和非金屬的基本思路和方法，可以在硫及其化合物轉(zhuǎn)化的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步鞏固和發(fā)展研究的思路和方法，以此將頭腦中“碎片化”的知識(shí)進(jìn)行整理，使其變得系統(tǒng)化、有序化。同時(shí)，學(xué)生已經(jīng)初步具備了運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)、類比等思維方法學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)的能力，有著濃厚的學(xué)習(xí)興趣，能夠在教師的帶領(lǐng)下，順利完成本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

為此，制訂了以下教學(xué)目標(biāo)。

1.通過(guò)“價(jià)態(tài)”“類別”的應(yīng)用，掌握硫及不同價(jià)態(tài)硫的化合物的性質(zhì)，能從元素價(jià)態(tài)和物質(zhì)分類的視角，對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

2.以綠礬的合成為載體，體會(huì)不同價(jià)態(tài)的同種元素構(gòu)成的物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

3.通過(guò)合成綠礬的流程設(shè)計(jì)，感受含硫物質(zhì)如何影響生態(tài)環(huán)境及其應(yīng)用價(jià)值，增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)、綠色意識(shí)。

二、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)分析

為了讓學(xué)生將頭腦中碎片化的知識(shí)進(jìn)行有序化整理，首先引導(dǎo)他們從回顧含硫元素的物質(zhì)人手，分析硫元素的化合價(jià)，以物質(zhì)的合成路線設(shè)計(jì)為任務(wù)，讓學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)不同價(jià)態(tài)含硫元素的物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑，初步建構(gòu)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的思維方法，最終將其應(yīng)用于陌生物質(zhì)的性質(zhì)的研究。教學(xué)流程如圖1。

下面針對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)進(jìn)行具體分析。

教學(xué)環(huán)節(jié)一、創(chuàng)設(shè)情境，對(duì)含硫物質(zhì)進(jìn)行梳理，構(gòu)建分類觀和價(jià)態(tài)觀。

【活動(dòng)l】觀看火山噴發(fā)片段，讓學(xué)生思考噴發(fā)出的氣體成分、硫的來(lái)源。結(jié)合給學(xué)生提供的資料，讓學(xué)生分別以炭、氫氣、甲烷、一氧化碳等為還原劑將二氧化硫還原為單質(zhì)硫，初步構(gòu)建硫元素化合價(jià)與物質(zhì)類別的關(guān)系圖。

設(shè)計(jì)意圖：用真實(shí)事件引入課題，初步感受硫元素的價(jià)態(tài)變化，體會(huì)二氧化硫的轉(zhuǎn)化價(jià)值。同時(shí)引導(dǎo)讓學(xué)生關(guān)注生活中的一些含硫物質(zhì)，以此培養(yǎng)獲取信息的能力、關(guān)注社會(huì)問(wèn)題的能力。

【活動(dòng)2】提出問(wèn)題，讓學(xué)生回憶硫元素還有哪些價(jià)態(tài)？存在于哪些物質(zhì)中？布置任務(wù)讓學(xué)生寫出元素化合價(jià)及與其對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的化學(xué)式。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生從“元素價(jià)態(tài)”和“物質(zhì)類別”視角梳理、總結(jié)物質(zhì)性質(zhì)變化的一般規(guī)律，初步形成探究物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型。

教學(xué)環(huán)節(jié)二、利用價(jià)態(tài)觀和分類觀，完成以硫?yàn)樵虾铣删G礬的流程設(shè)計(jì)。

【活動(dòng)3】介紹綠礬這種化學(xué)品的用途，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，讓學(xué)生以硫?yàn)樵虾铣删G礬，嘗試?yán)L制簡(jiǎn)單流程圖，并書寫出每步流程涉及的反應(yīng)的化學(xué)方程式，特別提示學(xué)生關(guān)注硫元素化合價(jià)的變化。

設(shè)計(jì)意圖：在處理工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題的過(guò)程中，讓學(xué)生感受以硫元素化合價(jià)的變化為線索實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的意義。

【活動(dòng)4】在學(xué)生設(shè)計(jì)完轉(zhuǎn)化流程之后，在全班展示、交流、評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，提出新的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生從原子利用率、節(jié)約能源和環(huán)保角度評(píng)價(jià)化學(xué)反應(yīng)。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生在物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中，除了關(guān)注元素價(jià)態(tài)的變化外，還要注意轉(zhuǎn)化的條件、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、是否會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響等各個(gè)方面，了解化學(xué)反應(yīng)的綜合調(diào)控，突出運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決社會(huì)實(shí)際問(wèn)題的方法和思路。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：利用分類觀和價(jià)態(tài)觀預(yù)測(cè)亞硫酸氫鈉的性質(zhì)。

亞硫酸氫鈉是一種重要的酸式鹽，它是日常生活中葡萄等水果中常用的保鮮劑成分，其中硫元素為正四價(jià)，從硫的多種價(jià)態(tài)角度出發(fā)，亞硫酸氫鈉具有什么樣的化學(xué)性質(zhì)呢？

【活動(dòng)5】提出問(wèn)題，讓學(xué)生從化合價(jià)和物質(zhì)類別的視角預(yù)測(cè)亞硫酸氫鈉的性質(zhì)，根據(jù)所提供的酸性高錳酸鉀溶液、雙氧水、硫化鈉溶液、溴水等試劑和相關(guān)的儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析反應(yīng)并嘗試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用剛剛建立起的分類觀和價(jià)態(tài)觀分析生活中含硫物質(zhì)的用途與其性質(zhì)的關(guān)系，嘗試用類比的方法研究物質(zhì)的性質(zhì)，并以硫元素價(jià)態(tài)變化為主線，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，學(xué)會(huì)從價(jià)態(tài)的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)群的化學(xué)性質(zhì)（如SO2，SO32-，HSO3-），形成以硫元素為核心的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，建立硫元素物質(zhì)家族的知識(shí)結(jié)構(gòu)，最終使學(xué)生對(duì)NaHS03的性質(zhì)知識(shí)形成系統(tǒng)化認(rèn)識(shí)。

本節(jié)課最終幫助學(xué)生建構(gòu)的以硫元素為中心的研究思路系如圖2。

三、結(jié)語(yǔ)

在本節(jié)課中，以硫元素為載體，努力幫助學(xué)生建構(gòu)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，同時(shí)以硫?yàn)樵显O(shè)計(jì)合成一個(gè)重要的工業(yè)品——綠礬為任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。在教學(xué)過(guò)程中，突出了讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)習(xí)的氧化還原反應(yīng)和分類的知識(shí)認(rèn)識(shí)了同種元素不同物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化，通過(guò)宏觀現(xiàn)象與微觀分析相結(jié)合、獲取實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推理，最終幫助學(xué)生構(gòu)建了認(rèn)識(shí)物質(zhì)的兩個(gè)重要視角。依據(jù)價(jià)態(tài)的變化和物質(zhì)的類別，對(duì)元素及其化合物進(jìn)行研究，是課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)的兩種研究物質(zhì)的視角。研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化的目的在于創(chuàng)造新的物質(zhì)，更好地為人類社會(huì)所服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[2] 宋心琦.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)l必修[M].北京：人民教育出版社，2007