關心未來教育的學者在上個世紀80年代初就指出,未來的學習著重于考慮、發掘問題及培養問題求解能力。高三化學復習課,解決化學問題主要是解答化學習題。毋庸置疑,提高解題能力具有非常現實的意義。為此,教師需要有效地提供學習內容即從多個視角選擇課堂例題,探索學生解答化學習題的認知結構、認知特點和認知過程,從而提升學生的智慧和技能。
一、更廣泛地輻射知識
在新授元素化合物的知識時,通常按照“結構→性質→制備→用途”的主線展開,旨在讓學生全面認識某些物質。在高三化學中元素化合物復習課可以承載物質結構、基本概念、基本理論、化學實驗、化學計算、信息處理、思維方法等知識與技能的訓練。例如對H2O2的復習筆者編擬以下例題。
(1)共價化合物H2O2,原子最外層電子均達到穩定結構。寫出H2O2的電子式、結構式,及與它電子數相等的微粒。
(2)經測定H2O2為二元弱酸,其酸性比碳酸還弱,寫出H2O2的自偶電離方程式。
(3)某一反應體系有反應物與生成物共五種物質:O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2。已知該反應中H2O2只發生如下過程:H2O2→O2。
①該反應中的還原劑是 。
②配平上述過程的方程式。
③如反應轉移了0.3mol電子,則產生的氣體在標況下的體積為。
(4)工業制備H2O2的方法:電解硫酸氫銨的飽和溶液,電解時陽極Pt上HSO-4轉化為過二硫酸根(S2O82),然后加入適量的H2SO4以水解過二硫酸銨即得H2O2:
(NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2寫出兩極的電極反應式。
(5)0.4mol液態肼(N2H4)與足量的H2O2反應,產生N2和水蒸氣,放出256.6kJ的熱量,寫出該反應的熱化學方程式。
二、更全面地蘊涵規律
復習有關有機物燃燒反應的內容時,筆者通過設計四道例題,讓學生思考和探索其中的規律。師生經過對比分析、歸納總結得出烴及其含氧衍生物燃燒的五條規律,為以后解答同類題目開闊了思路,提供了方法。
【例1】 有機化合物A、B分子式不同,它們只可能含碳、氫、氧元素中的兩種或三種,且等物質的量的A、B完全燃燒時,消耗O2的量相同,則A、B分子組成需滿足什么條件?
規律一:
(1)若A、B均為烴,分子組成符合CxHy和Cx-nHy+4n,等物質的量完全燃燒時,耗O2量相同。或A、B符合通式CxHy#8226;(H2O)n#8226;(CO2)m,等物質的量完全燃燒時,耗O2量相同。
(2)符合上述條件的有機物組成的混合物,無論以何種比例混合,只要總的物質的量一定,耗O2量為定值,等于同物質的量的任一組分的耗氧量。
【例2】 等質量的不同烴CxHy完全燃燒時,消耗O2的量隨y/x的值增大而 (填“增大”或“減小”)。
規律二:(1)等質量的烴完全燃燒,H%(質量分數)越高,耗氧量越大,生成H2O量越大,生成CO2量越少。
(2)等質量的具有相同最簡式的有機物完全燃燒時,耗O2量、生成CO2的量、H2O的量均分別相同。最簡式相同的有機物無論以何種比例混合,只要總質量一定,耗O2量、生成CO2的量、H2O的量均為定值。
【例3】 A、B兩種有機物無論以何種比例混合,只要總質量一定,完全燃燒時,生成CO2量均為定值,則A、B兩種有機物之間的關系可能是()。
①同分異構體 ②同系物 ③最簡式相同 ④碳元素質量分數相同
A.①②③B.②③④
C.①③④D.①②③④
規律三:兩種有機物,無論最簡式是否相同,只要C%相同,等質量完全燃燒時,生成的CO2量相等。同理若H%相同,則生成的H2O量相等。但耗O2量未必相同。
【例4】 120℃時,某烴和O2混合,完全燃燒后恢復到原來的溫度和壓強,氣體體積減小,該烴是()。
A.CH4 B.C2H4 C.C2H2 D.C2H6
規律四:氣態烴(CxHy)在100℃及其以上溫度完全燃燒時,氣體體積變化只與氫原子個數有關:
(1)若y=4,燃燒前后體積不變,ΔV=0;
(2)若y>4,燃燒前后體積增大,ΔV>0;
(3)若y<4,燃燒前后體積減少,ΔV<0(只有乙炔)。
三、更典型地反饋錯誤
1.審題不細,認識不周
元素符號、微粒結構示意圖、物質的分子式、電子式、結構式、結構簡式、化學方程式、離子方程式、熱化學方程式均屬于化學語言,是高考必考的知識點,但在教學實踐中,學生運用這些化學語言很難保證準確無誤,教師有必要提醒、督促學生恰當使用,并在教學中增加訓練量,展示錯誤類型,強化訓練效果。學生易犯的錯誤羅列如下:(1)元素符號與元素名稱混寫。(2)微粒符號與微粒結構示意圖混寫。(3)書寫電子式時不區分陰、陽離子電子式的差別,或只寫共用電子對,漏寫孤對電子,或寫成結構式。(4)分子式寫成結構式、結構簡式,把單質的分子式寫成元素符號。(5)離子方程式與化學方程式混寫,或不符合題目的酸堿性條件,或參加反應的離子未寫全,不配平。(6)熱化學方程式與化學方程式混寫,缺少部分物質的狀態,ΔH的“+”和“-”使用錯誤,ΔH與方程式化學計量數不對應,或忽略表達燃燒熱的具體要求。(7)漏寫或寫錯化學方程式的反應條件,漏寫產物(如酯化反應漏寫水,縮聚反應漏寫小分子),可逆符號與等號混用,不配平。
2.理解不透,思維紊亂
解答化學反應速率與化學平衡的題目,學生出錯的頻率相當高,教師選擇課堂例題時,不妨著眼于學生的思維盲點,重點出擊。
【例5】 在一定條件下,二氧化硫和氧氣發生如下反應:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-Q(Q>0)
(1)升高溫度,該反應平衡常數 ,逆反應速率 (填增大、減小或不變)。
(2)有兩個起始體積相同的密閉容器A和B,A容器有一個可移動的活塞,能使容器內保持恒壓;B容器為固定體積。起始時這兩個容器分別充入等量的體積比為2∶1的SO2和O2的混合氣,使A、B容器中氣體體積相等,保持在400℃條件下發生反應,達到平衡。
①達到平衡所需時間,A容器比B容器 ,兩容器中SO2的轉化率A比B 。
②達到①所述平衡后,若向兩容器中分別通入數量不多的等量Ar氣體,A容器的化學平衡向 移動,B容器的化學平衡向 移動。
③達到①所述平衡后,若向容器中通入等量的原混合氣體,重新達到平衡后,A容器中SO3的體積分數 ,B容器中SO3的體積分數 。
分析:(1)學生常常誤認為升高溫度,平衡常數增大。升高溫度,吸熱方向反應速率減慢。
(2)關于等溫等容、等溫等壓兩種條件下的平衡,加入惰性氣體對平衡的影響以及等效平衡等都是難點,學生面對這類題目時往往手足無措,反復出錯。復習時,教師不妨重新編制典型例題,通過交流討論、對比分析、建立模型(如解答第③問時,建立等溫等容模型:將相同的容器并置然后通開隔板壓縮至一個容器大小。建立等溫等壓模型:將相同的容器并置然后通開隔板)等方法理順思路、化解難點。
(責任編輯 廖銀燕)