化學(xué)基本概念考查的三重境界

邊永平

(河北省豐寧滿族自治縣第一中學(xué))

概念是客觀事物及其本質(zhì)屬性在人腦中的反映,是思維的基本形式之一.化學(xué)基本概念在化學(xué)學(xué)習(xí)中屬于工具性知識(shí),是搭建完整化學(xué)知識(shí)體系的單元,是學(xué)習(xí)其他化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ).現(xiàn)行的中學(xué)化學(xué)教材,化學(xué)基本概念的編排系統(tǒng)以物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)為主線,把物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化以及與此相關(guān)的一系列概念組合起來.很多基本理論都是在形成某些基本概念的前提下建立起來的,并將眾多基本概念有機(jī)融合,進(jìn)行拓展和深化.近年來的高考題,在考查基本概念的同時(shí)更加注重對(duì)能力的考查,其終極目標(biāo)是對(duì)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查.從試題考查的深度和廣度視角,可以將試題分為三重境界,即概念的應(yīng)用、概念的拓展和概念的創(chuàng)新.

1 概念的應(yīng)用

對(duì)化學(xué)基本概念的記憶是否牢固,根源在于對(duì)基本概念的理解是否深刻.要明確概念的本質(zhì)屬性,既要深刻理解概念的內(nèi)涵,又要準(zhǔn)確把握概念的外延,否則很容易造成混淆.

例1某同學(xué)為了探究氫氧化鋇溶液和稀硫酸發(fā)生的反應(yīng)屬于離子反應(yīng),設(shè)計(jì)了如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)過程中測得溶液的導(dǎo)電性曲線如圖2所示,下列有關(guān)敘述正確的是().

圖1

圖2

A.該反應(yīng)的離子方程式是Ba2＋＋＝BaSO4↓

B.實(shí)驗(yàn)中燈泡出現(xiàn)亮→暗→熄滅→亮的變化情況,可以證明該反應(yīng)屬于離子反應(yīng)

C.導(dǎo)電曲線上的最低點(diǎn)表示的是氫氧化鋇溶液和稀硫酸恰好反應(yīng)完全

D.如果用硝酸代替稀硫酸,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電性曲線與上述完全相同

解析

氫氧化鋇溶液和稀硫酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 為Ba2＋＋2OH－＋＋2H＋＝BaSO4↓＋2H2O,選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.向氫氧化鋇溶液中滴加稀硫酸,溶液中的Ba2＋、OH－濃度減小,則導(dǎo)電性減弱,燈泡變暗,當(dāng)氫氧化鋇與硫酸恰好完全反應(yīng)時(shí),溶液中幾乎沒有自由移動(dòng)的離子,溶液導(dǎo)電能力接近為0,此時(shí)燈泡熄滅.繼續(xù)滴加稀硫酸,則過量的硫酸電離出的H＋、濃度逐漸增大,溶液又開始導(dǎo)電,燈泡又逐漸變亮,選項(xiàng)B、C均正確.如果用硝酸代替硫酸,發(fā)生反應(yīng)實(shí)質(zhì)是OH－＋H＋＝H2O,溶液中依然存在著Ba2＋、,因溶液體積增大,其導(dǎo)電能力略有下降,燈泡亮度稍微變暗,但不會(huì)熄滅,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案為B、C.

點(diǎn)評(píng)

離子反應(yīng)即是用實(shí)際參加反應(yīng)或生成的離子符號(hào)表示化學(xué)反應(yīng)的式子,書寫時(shí)不能遺漏某些離子,配平系數(shù)要遵照相應(yīng)的物質(zhì)組成比例和用量.離子反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)總是向著能使溶液中離子濃度減小的方向進(jìn)行.因此本實(shí)驗(yàn)中可通過燈泡亮度的變化來揭示溶液中離子濃度減小這一客觀事實(shí),從而進(jìn)一步證明發(fā)生的反應(yīng)屬于離子反應(yīng).本題命題立意是通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生獲得鮮明、豐富的感性認(rèn)識(shí),讓學(xué)生真正體驗(yàn)了“從生動(dòng)的直觀現(xiàn)象到抽象思維”的認(rèn)知路徑.

例2下列有關(guān)物質(zhì)的分類正確的是().

解析

選項(xiàng)A 中鋁熱劑為鋁粉和氧化鐵的混合物.選項(xiàng)B中氨水是NH3的水溶液,為混合物,不符合弱電解質(zhì)的定義.選項(xiàng)C 中氯氣為單質(zhì),不屬于非電解質(zhì).答案為D.

點(diǎn)評(píng)

1)區(qū)分混合物和純凈物,要看組成成分中是不是只含有一種物質(zhì).如果所含物質(zhì)的化學(xué)式相同,不一定屬于純凈物.如化學(xué)式為C5H12的物質(zhì),可能是包括正戊烷、異戊烷和新戊烷3種物質(zhì)中的2種或3種的混合物.如果只含1種元素,也不一定屬于純凈物,如只由氧元素組成的氣體,可能是O2和O3的混合物.某些結(jié)晶水合物,如膽礬、明礬,其有固定的組成和化學(xué)式,屬于純凈物.2)區(qū)分電解質(zhì)和非電解質(zhì)、強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì),要注意定義中的關(guān)鍵詞,首先要屬于純凈物中的化合物,這樣就把混合物和單質(zhì)排除了.要注意氨氣、氨水、一水合氨三者的區(qū)別,氨氣屬于非電解質(zhì)[雖然氨氣的水溶液(即氨水)能導(dǎo)電,但是導(dǎo)電的離子(、OH－)是由一水合氨電離出來的,而非氨氣電離出來的],氨水屬于混合物,一水合氨屬于弱堿.

2 概念的拓展

人們?cè)谡J(rèn)識(shí)自然、認(rèn)識(shí)社會(huì)的過程中,把感性認(rèn)識(shí)經(jīng)過分析與比較、歸納與演繹、綜合與概括、判斷與推理形成概念.一門學(xué)科如果沒有基本概念作為分析、綜合、判斷、推理等邏輯思維的出發(fā)點(diǎn),也就不可能揭示出這門學(xué)科的客觀規(guī)律.例如沒有化合物、分子、離子等基本概念,就很難進(jìn)一步拓展出電解質(zhì)及電離的概念.因此,化學(xué)基本概念之間存在著一定的關(guān)聯(lián)屬性.以某些基本概念為基礎(chǔ),不同概念之間橫向聯(lián)系、縱向發(fā)展,從而演繹出化學(xué)學(xué)科的各種理論和規(guī)律.

例3除了用pH 表示溶液的酸堿性之外,溶液的酸度還可以用AG 表示,AG 的定義為AG＝,下列有關(guān)敘述正確的是().

A.常溫時(shí),若溶液顯中性,則pH＝7,AG＝1

B.常溫時(shí),若溶液顯酸性,則pH＜7,AG＜0

C.常溫時(shí),若溶液顯堿性,則pH＞7,AG＞0

D.常溫時(shí),AG 和溶液的pH 之間的換算關(guān)系為AG＝2(7－pH)

解析

pH 是中學(xué)階段學(xué)習(xí)的表示溶液酸堿性的基本概念,初中化學(xué)教材只是初步介紹了溶液的酸堿性和pH 的對(duì)應(yīng)關(guān)系,高中教材則是在學(xué)生原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)一步向縱深拓展,講述了溶液酸堿性的本質(zhì)以及pH 的計(jì)算方法.本題從pH 的定義遷移到AG 的定義上來,根據(jù)溶液的酸堿性,找出c(H＋)與c(OH－)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,再橫向拓展到AG 的計(jì)算,從而確定出pH 和AG 之間的換算關(guān)系.

3 概念的創(chuàng)新

人們認(rèn)識(shí)事物總是由表及里,由淺入深.化學(xué)基本概念的發(fā)展也經(jīng)歷了由宏觀到微觀、由現(xiàn)象到本質(zhì),不斷深化的過程.在化學(xué)基本概念考查方式上,采用創(chuàng)新思維模式進(jìn)行命題,已成為當(dāng)前貫徹新課程理念的一種必要形式,也是檢測考生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)的一種有效手段.

例4甲醇是一種重要的化工原料,在多個(gè)領(lǐng)域均有重要應(yīng)用.甲醇在工業(yè)上可以利用二氧化碳和氫氣來合成,涉及的化學(xué)反應(yīng)有

在一定溫度下,向某恒容密閉容器中充入2 mol CO2和6molH2,在催化劑作用下發(fā)生上述反應(yīng),測得容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如表1所示.

表1

點(diǎn)評(píng)

(1)由反應(yīng)Ⅰ可以計(jì)算CH3OH 的反應(yīng)速率,根據(jù)2 個(gè)反應(yīng)式的特點(diǎn)可知,容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)變小是由反應(yīng)Ⅰ引起的,可根據(jù)40 min時(shí)對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)差求出反應(yīng)Ⅰ中生成CH3OH 的物質(zhì)的量,即

點(diǎn)評(píng)

化學(xué)反應(yīng)速率,是指單位時(shí)間某物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度減小或增加的量,用濃度變化量與反應(yīng)時(shí)間的比值表示.題目中介紹了用單位時(shí)間內(nèi)氣體分壓的變化來表示反應(yīng)速率,即在原有概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新,同時(shí)又考查了以分壓表示的平衡常數(shù).基于已有的化學(xué)平衡常數(shù)的概念,采用類比、遷移策略,建立壓強(qiáng)常數(shù)這一新概念.對(duì)壓強(qiáng)常數(shù)的考查已成為近年來高考命題的熱點(diǎn),彰顯了新課程理念下的高考命題在能力立意基礎(chǔ)上富有鮮明的創(chuàng)新導(dǎo)向.

(完)