溫故知新 學(xué)以致用

2021年江蘇省初中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課評(píng)比活動(dòng)指定的參賽課題是“復(fù)習(xí)常見氣體的制備”，學(xué)生在之前的新課學(xué)習(xí)中，已經(jīng)認(rèn)識(shí)了實(shí)驗(yàn)室制備氣體的一般思路和方法。考慮到氧氣的制備不僅是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容，更是生產(chǎn)生活領(lǐng)域離不開的任務(wù)，于是筆者選擇“氧氣的制備”作為切入點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)。

一、聯(lián)系時(shí)事，開啟復(fù)習(xí)之旅

針對(duì)氣體制備的復(fù)習(xí)課，既不能簡(jiǎn)單重復(fù)，也不能面面俱到；如果能夠圍繞一條主線進(jìn)行復(fù)習(xí)，課堂則容易出新、出彩。

課的開始，筆者首先播放央視頻“空間站的氧氣從哪里來”。從視頻中專家的解答里，學(xué)生總結(jié)出“從地面帶來的氧氣”“空間站里用水獲得氧氣”“空間站里將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣”三個(gè)方面，再以此為主線展開復(fù)習(xí)。

二、推陳出新，提高復(fù)習(xí)效率

1.分離空氣制氧氣

地面帶來的氧氣主要來自空氣——通過分離液態(tài)空氣而制得，這是學(xué)生很熟悉的知識(shí)。但是由于空氣液化需要低溫、高壓的條件，一般在課堂上很難實(shí)現(xiàn)，因此學(xué)生對(duì)該知識(shí)的認(rèn)識(shí)往往局限于書本上的文字。

筆者創(chuàng)造條件，演示了分離液態(tài)空氣的實(shí)驗(yàn)：首先向大燒杯中倒入大約200mL液氮，將空試管的下半部浸入其中，大約5分鐘后取出試管，即可得到約占試管三分之一的液態(tài)空氣；液態(tài)空氣在常溫環(huán)境下迅速沸騰，然后把燃著的小木條伸入試管內(nèi)，小木條立即熄滅，學(xué)生可知此時(shí)從液態(tài)空氣里分離出來的氣體是氮?dú)?；試管里的液態(tài)空氣繼續(xù)沸騰，當(dāng)還剩下大約六分之一的液態(tài)空氣時(shí)，再次把帶火星的小木條伸入試管內(nèi)，小木條立即復(fù)燃，學(xué)生可知此時(shí)試管內(nèi)產(chǎn)生的氣體主要是氧氣，即液態(tài)空氣中的氮?dú)鈸]發(fā)后剩下的主要是液態(tài)氧。該實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造性地把分離液態(tài)空氣這一工業(yè)制氧氣的原理在課堂上演示，便于學(xué)生理解“氮?dú)獾姆悬c(diǎn)比氧氣低”“利用氮?dú)狻⒀鯕夥悬c(diǎn)的差異可以將空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥蛛x”。

接下來，筆者展示家用制氧儀并開機(jī)制氧，同時(shí)利用氧氣傳感器檢測(cè)制得的氧氣濃度?？梢杂^察到，開機(jī)大約30秒氧氣濃度就能達(dá)到90%左右。然后向?qū)W生介紹家用制氧儀的制氧原理，即通過分子篩吸附空氣中的氮分子，而使氧分子通過。

至此，請(qǐng)學(xué)生總結(jié)出這兩種制氧方法的共同點(diǎn)——都是物理變化，都以空氣為原料。

2.含氧化物分解制氧氣

學(xué)生對(duì)于用水獲得氧氣——電解水的方法非常熟悉，但是由于操作復(fù)雜、反應(yīng)速度較慢，實(shí)驗(yàn)室并不用電解水的方法制備氧氣。由此引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的三種方法，即高錳酸鉀制氧氣、過氧化氫制氧氣、氯酸鉀制氧氣；再根據(jù)元素守恒，總結(jié)出這些物質(zhì)可以制氧氣是因?yàn)樗鼈兌己醒踉亍?/p>

筆者展示反應(yīng)可控的氧氣發(fā)生裝置（圖1）：圖1左邊裝置，通過開啟止水夾控制反應(yīng)；圖1右邊裝置，通過上下移動(dòng)粗銅絲控制反應(yīng)。學(xué)生通過觀察、思考，總結(jié)出上述氧氣發(fā)生裝置能夠控制反應(yīng)發(fā)生和停止的原理是通過“固動(dòng)液不動(dòng)”或者“液動(dòng)固不動(dòng)”使固液分離，從而控制反應(yīng)。

在此基礎(chǔ)上，筆者提供注射器、膠塞、小藥瓶、軟塑料瓶、有孔塑料瓶、線、鑷子、石塊、水等材料，請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)可以控制反應(yīng)發(fā)生和停止的氧氣發(fā)生裝置。學(xué)生基于固液分離的本質(zhì)，選擇不同的材料設(shè)計(jì)出各式各樣的氣體發(fā)生裝置，充分激發(fā)了創(chuàng)造力。

3.過氧化物轉(zhuǎn)化制氧氣

將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣，學(xué)生最熟悉的是光合作用。但是在太空中，大面積種植綠色植物并不容易，所以光合作用產(chǎn)生的氧氣量有限，不足以供給宇航員使用。實(shí)際上空間站常用過氧化物將二氧化碳再生為氧氣。

筆者展示淡黃色的過氧化鈉固體，并演示“吹氣生火”實(shí)驗(yàn)：取一藥匙過氧化鈉，用脫脂棉包裹，置于蒸發(fā)皿內(nèi)，用長(zhǎng)玻璃管向脫脂棉內(nèi)吹氣，很快脫脂棉劇烈燃燒。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出過氧化鈉可以和二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生氧氣并放熱，使得脫脂棉劇烈燃燒。

在運(yùn)輸魚苗時(shí)，人們也常向水箱中加入過氧化物制取氧氣，從而為魚苗增氧。筆者適時(shí)呈現(xiàn)過氧化鈉、過氧化鈣分別與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、2H2O+ 2CaO2=2Ca（OH）2+O2↑，然后讓學(xué)生思考：運(yùn)輸魚苗時(shí)，是用過氧化鈉還是用過氧化鈣為魚苗增氧？學(xué)生經(jīng)思考后得出：由于過氧化鈉和水的反應(yīng)很劇烈并產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性的氫氧化鈉，而過氧化鈣與水緩慢反應(yīng)放出氧氣，同時(shí)生成微溶性的弱堿氫氧化鈣，所以運(yùn)輸魚苗時(shí)常用過氧化鈣增氧。

茶垢清潔劑的主要成分是過氧碳酸鈉，也是一種固體過氧化物。筆者演示如下實(shí)驗(yàn)：將適量茶垢清潔劑放入盛有熱水的茶壺中，立即快速產(chǎn)生大量的氣泡（主要是活性氧），氣泡在熱水中翻滾、碰撞，很快除去茶壺上的污漬。學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)后思考：保存和使用茶垢清潔劑時(shí)分別要注意什么？學(xué)生很快能回答：保存茶垢清潔劑要注意密封、防潮；使用茶垢清潔劑要注意容器不能密閉，防止壓力過大引發(fā)爆炸。

三、布置作業(yè)，延伸復(fù)習(xí)內(nèi)容

筆者要求學(xué)生以氧氣的制備為思維模型，通過查閱資料，總結(jié)實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)和生活中制備二氧化碳的方法。從教學(xué)反饋看，大多數(shù)學(xué)生在遷移的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地完成了作業(yè)。

四、教學(xué)反思，改善育人行為

本節(jié)復(fù)習(xí)課的導(dǎo)入，聚焦“神舟十三號(hào)飛船發(fā)射升空，航天員進(jìn)駐空間站六個(gè)月”的熱點(diǎn)新聞，一下子就抓住了學(xué)生的眼球；通過“空間站的氧氣從哪里來”的設(shè)問，讓學(xué)生帶著思考進(jìn)入復(fù)習(xí)主題。

筆者以“空間站的氧氣從哪里來”作為教學(xué)主線，自然引出了“分離空氣制氧氣”“含氧化合物分解制氧氣” “過氧化物轉(zhuǎn)化制氧氣”三個(gè)復(fù)習(xí)板塊，并關(guān)聯(lián)“工業(yè)上制氧氣”“實(shí)驗(yàn)室制氧氣”“農(nóng)業(yè)上制氧氣”“生活中制氧氣”四個(gè)層面。明線“空間站的氧氣從哪里來”和暗線“不同層面制備氧氣”雙線并進(jìn)。

在教學(xué)過程中，筆者先后演示“分離液態(tài)空氣制氧氣” “分子篩技術(shù)制氧氣” “吹氣生火”“過氧碳酸鈉茶垢清潔劑清除污漬”等實(shí)驗(yàn)，適時(shí)呈現(xiàn)“魚苗增氧”“過氧化物造氧”“茶垢清潔劑去污”等實(shí)例，提高了復(fù)習(xí)課的趣味性、直觀性和有效性。

在復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，筆者重視滲透元素守恒思想及變化觀念，注重創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)和實(shí)踐能力的提升，關(guān)注愛國(guó)主義情感、民族自豪感的孕育，凸顯化學(xué)是在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)的學(xué)科本質(zhì)及其對(duì)改善生產(chǎn)生活質(zhì)量和促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的積極作用，以充分發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的育人功能。

總之，本節(jié)復(fù)習(xí)課重視溫故知新，講究耳目一新，追求立德樹人；注重在“模型認(rèn)知”視域下建立“氣體制備”的復(fù)習(xí)范式，促進(jìn)了知識(shí)遷移和學(xué)以致用。