基于“宏觀辨識與微觀探析”導(dǎo)向下的初中生基本化學觀的培養(yǎng)路徑——以“宏微—模型—符號”習題為例

曾冬輝

(福建省柘榮縣第三中學 355300)

在《普通高中化學課程標準(2017版)》的引導(dǎo)下，中學化學教學從“三維目標”轉(zhuǎn)向“核心素養(yǎng)”.如今化學更多的是要從微觀角度來研究或詮釋物質(zhì)性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律.九年級化學教學,在傳遞學科知識的同時也要落實“核心素養(yǎng)”.化學核心素養(yǎng)之一的“宏觀辨識與微觀探析”，初中課程中更多以“宏觀-微觀—模型—符號”(下稱“宏微—模型—符號”)的形式呈現(xiàn).為此，筆者試圖通過這類習題的教學，培養(yǎng)初中生一些基本化學觀，為進一步學習化學奠定基礎(chǔ).

一、利用“宏微—模型—符號”習題，培養(yǎng)物質(zhì)分類觀

《義務(wù)教育化學課程標準》(下稱《課標》)要求助力學生通過“宏微—模型—符號”的思維方式，逐步引領(lǐng)他們進入微觀世界，學會從微觀角度來辨析一些宏觀變化的本質(zhì).圖1所示就是要求學生從微粒模型和符號表征來理解分子的構(gòu)成，從而培養(yǎng)物質(zhì)分類觀.

圖1

1.利用“宏微—模型—符號”習題培養(yǎng)無機物觀

純凈物和混合物都可以是由同種或不同元素組成，學生對此感覺沒有“抓手”，無法理解.如果利用“宏微—模型—符號”習題，就可以幫助學生從微觀上理解混合物和純凈物，以及單質(zhì)與化合物，從而培養(yǎng)物質(zhì)分類觀.

例1圖2中○和· 分別表示兩種不同元素的原子，則其中表示混合物的是____，表示純凈物的是____，表示單質(zhì)的是____，表示化合物的是____.

圖2

分子中原子種類或個數(shù)不同，則分子種類不同.如A是由同種分子聚積成的化合物.C、D分別是由一種原子和同種分子聚積成的單質(zhì).B、E分別是不同種分子聚積成和由同種元素組成的混合物.用微粒模型圖來助力學生從微觀上去理解宏觀物質(zhì)的組成，有利于培養(yǎng)對純凈物(單質(zhì)和化合物)和混合物的判別能力.

2.利用“宏微—模型—符號”習題培養(yǎng)用化學符號表征物質(zhì)分類觀

分子間存在引力與斥力，間隙約為3.33×10-9～1.0×10-10m.分子中原子之間存在化學鍵，其間隙遠比分子間隙小，所以用模型來表示微觀分子中原子間隙時被忽略不計.

例2圖3所示的微觀粒子示意圖中(不同的小球代表不同的元素原子)，能表示3O2的是( )，能表示3CO的是( ).

圖3

3.利用“宏微—模型—符號”習題培養(yǎng)有機物觀

除少數(shù)碳的氧化物和碳酸鹽外，其它含碳的化合物及其衍生物是有機物.學生對C60等石墨烯的類別判斷上容易造成混淆，因為其結(jié)構(gòu)上與有機物相似.

例3圖4中物質(zhì)不屬于有機物的是( ).

圖4

通過學生觀察、類比等方法，用微觀視角理解微觀世界，通過模型用符號表征出宏觀物質(zhì)，如富勒烯(C540)是單質(zhì)，助力了學生對單質(zhì)、無機物和有機物區(qū)分，有利于培養(yǎng)他們形成無機和有機物觀.

二、利用“宏微—模型—符號”習題，培養(yǎng)變化守恒觀

《課標》要求重視通過親身感受物質(zhì)及其變化現(xiàn)象，助力探究“守恒定律”，建立變化守恒觀.從宏觀上看有新物質(zhì)生成的變化是化學變化，物理變化只是形態(tài)的變化，沒有新物質(zhì)生成.利用“宏微—模型—符號”的思維來解釋這些概念，能培養(yǎng)學生形成化學變化中“守恒觀”.

1.利用“宏微—模型—符號”習題培養(yǎng)物質(zhì)變化觀

化學變化是分子分成原子，原子重組成新的分子，即有新分子生成的變化，物理變化是微粒間隔的變化，沒有新分子生成.

例4某密閉容器中物質(zhì)變化過程微觀示意如圖5所示(已知：●和○代表不同原子).請回答：表示化學變化的是( )，表示物理變化的是( )(填“變化Ⅰ”或“變化Ⅱ”).

圖5

圖中“變化Ⅰ”是兩不同種分子，在一定條件生成了一種新的化合物分子，是化學變化.“變化Ⅱ”是通過降溫，分子間隔發(fā)生了改變，是物理變化.利用模型圖來表征同種微粒間隙變化和不同微粒生成，助力了學生理解物質(zhì)變化的本質(zhì)，有利于培養(yǎng)物質(zhì)變化觀.

2.利用“宏微—模型—符號”習題培養(yǎng)質(zhì)量守恒觀

物質(zhì)是由元素組成的，元素在反應(yīng)前后是守恒的，所以物質(zhì)總質(zhì)量在化學變化前后是守恒的，常用“三不變二變”來理解質(zhì)量守恒定律.如圖6用模型和符號就可助力學生理解原子、元素在化學反應(yīng)中“守恒”，有利于培養(yǎng)質(zhì)量守恒觀.

圖6

例5根據(jù)要求填空：(1)圖7是合成氨過程的微粒模型圖，用字母表示反應(yīng)的過程____.

圖7

(2)觀察圖8是某一反應(yīng)的微觀圖示，并用化學用語填空.

圖8

1個二氧化硫分子____、2個硫化氫分子____和2個水分子____.

(3)某化學反應(yīng)的微觀模擬示意圖如圖9所示，請回答：

圖9

請寫出該反應(yīng)的化學方程式為____.

(1)和(2)是利用微粒模擬圖來助力學生理解化學變化中各種粒子的變化和重組過程，并用化學符號來表征出來，學生容易從微觀角度詮釋質(zhì)量守恒定律.又如(3)通過微粒模擬圖觀察是否恰好反應(yīng)，更具有現(xiàn)實意義.應(yīng)用“微粒與模型”助力學生捕捉有效的信息，判別反應(yīng)過程中各物質(zhì)的組成，并用符號表征出反應(yīng)的化學方程式，有利于培養(yǎng)質(zhì)量守恒觀.

三、利用“宏微—模型—符號”習題，培養(yǎng)催化觀

催化劑是改變反應(yīng)速率，而化學性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后是守恒的.催化劑常被學生誤認為只是反應(yīng)條件，不參與反應(yīng).從微觀模型上對催化劑在化學反應(yīng)中機理進行表征，對培養(yǎng)催化觀能起到事半功倍之效.

圖10

(2)通過查資料得知2KClO3與MnO2混合加熱時發(fā)生如下反應(yīng)，請按要求填空.

(2)____(用化學方程式表示).

學生由此獲得的信息：一是反應(yīng)物的分子被吸附到催化劑微粒表面后，進行分裂、重組，離開催化劑微粒表面的過程.二是用化學符號來表示在化學反應(yīng)中催化劑先參與反應(yīng)，經(jīng)過多步反應(yīng)又生成催化劑，且反應(yīng)前后催化劑分子個數(shù)不變，從而體現(xiàn)催化劑的特點.