用化學(xué)基本觀念引領(lǐng)元素化合物的復(fù)習(xí)——以“氯氣”復(fù)習(xí)為例

王保強 袁 林

（1 新沂市第一中學(xué) 江蘇 新沂 221400；2 新沂市教研室 江蘇 新沂 221400）

高中化學(xué)課程標(biāo)準（實驗）中明確指出高中教學(xué)要使“學(xué)生了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展的主要線索，理解基本的化學(xué)概念和原理，理解化學(xué)變化的基本規(guī)律，形成有關(guān)化學(xué)科學(xué)的基本觀念［1］。 ”形成化學(xué)基本觀念是高中化學(xué)的課程學(xué)習(xí)的基本目標(biāo)。目前高中的化學(xué)復(fù)習(xí)往往是利用高三整整一年的時間，在復(fù)習(xí)過程中，特別是元素化合物的復(fù)習(xí)過程中，面對學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識，如何提高復(fù)習(xí)質(zhì)量？這是在教學(xué)實踐中必須回答的問題。 筆者以為，用化學(xué)基本觀念來引領(lǐng)元素化合物的復(fù)習(xí)將會使高三復(fù)習(xí)突破效率不高的瓶頸，取得高質(zhì)量的復(fù)習(xí)效果。

一、元素化合物復(fù)習(xí)中存在的問題

元素化合物知識是指圍繞單質(zhì)及化合物有關(guān)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、制法、用途等方面的知識，它是中學(xué)化學(xué)理論、概念、定律等知識的基礎(chǔ)。 化學(xué)以與人類社會物質(zhì)生活緊密相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)為主要研究對象［2］，“世界由物質(zhì)而豐富，物質(zhì)由元素而精彩”。 元素化合物中涉及的物質(zhì)種類繁多，中學(xué)化學(xué)常見的元素化合物分為非金屬元素和金屬元素，非金屬元素包括鹵素、氧族、氮族和碳族，金屬元素包括堿金屬、堿土金屬、鋁、鐵、銀和銅。在學(xué)習(xí)元素化合物知識時，很多需要在新課學(xué)習(xí)時通過分組實驗進行驗證理解。 由于在新課學(xué)習(xí)時就沒有采用實驗的方式進行學(xué)習(xí)，因此在復(fù)習(xí)時仍然需要通過記憶來強化知識點，無疑給復(fù)習(xí)增加了很大的難度。 由于化學(xué)學(xué)科在我省屬于選修科目， 不納入高考總分計算，盡管化學(xué)教師能夠堅守自己的課堂陣地，但學(xué)生普遍不太重視，每周的課時相對較少，課后沒有化學(xué)自習(xí)時間。 在教學(xué)實踐中，在第一學(xué)期寒假質(zhì)量檢測前基本上一輪復(fù)習(xí)結(jié)束，復(fù)習(xí)時間緊迫，很多教師把元素化合物知識的學(xué)習(xí)時間段認為是化學(xué)復(fù)習(xí)的提速階段，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時疲于應(yīng)付。 新課程改革已經(jīng)近10 年，但是由于高考模式?jīng)]有改變，高三化學(xué)一線教師目前仍然受到應(yīng)試教育的影響，教師與學(xué)生往往沉溺于習(xí)題的訓(xùn)練中，教師忙于找題，學(xué)生忙于做題，導(dǎo)致學(xué)生的提升的空間很小。

二、化學(xué)基本觀念的內(nèi)容

化學(xué)基本觀念， 不是具體的化學(xué)知識和技能， 也不是化學(xué)知識和技能的簡單組合，它是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)在頭腦中保留的，在遇到周圍的化學(xué)問題時所具有的基本的觀念性的東西， 也可以認為是學(xué)生所獲得的對化學(xué)的總觀性的認識［3］，形象地說是知識揮發(fā)留下來的印跡。盡管化學(xué)基本觀念是一種對事物深層的本質(zhì)認識，但在教學(xué)實踐中，根據(jù)對基本觀念的理解分解為常見的可以操作的教學(xué)目標(biāo)， 仍然可以通過課堂教學(xué)得到強化的。具體反映在課堂上可圍繞化學(xué)的核心概念、 基本技能，如元素、守恒、綠色化學(xué)等觀念開展教學(xué)。 結(jié)合新課程標(biāo)準中的三維目標(biāo)，筆者認為化學(xué)基本觀念的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系如圖（圖1）。

圖1 中學(xué)化學(xué)基本觀念體系

三、基本觀念指引下的元素化合物復(fù)習(xí)

在復(fù)習(xí)教學(xué)中，基本觀念引導(dǎo)下的復(fù)習(xí)應(yīng)該是對整個中學(xué)化學(xué)復(fù)習(xí)而言，并不僅僅一節(jié)課、一個單元的學(xué)習(xí)，它應(yīng)該不露痕跡地貫穿復(fù)習(xí)教學(xué)的始終。 化學(xué)基本觀念的建立若缺少師生持續(xù)的心智努力和情感付出，缺乏對相關(guān)事實、概念的深入理解，任何復(fù)習(xí)都是淺層次的認知重復(fù)行為［4］。在課堂教學(xué)目標(biāo)設(shè)計時，化學(xué)基本觀念一般不單獨列出作為教學(xué)目標(biāo)或教學(xué)重點，即并不是讓學(xué)生以背誦記憶的方式來實現(xiàn)， 但是通過一節(jié)課、一個單元的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生明顯可以感覺到化學(xué)基本觀念層面上的提升。

在一節(jié)復(fù)習(xí)課上對所有的知識點向排地雷一樣全都梳理一遍，這顯然是不合適的。 教師在備課時需要根據(jù)學(xué)生已有的經(jīng)驗和教學(xué)內(nèi)容確定復(fù)習(xí)課預(yù)期所達到的基本觀念，這個基本觀念是對課程標(biāo)準和考試說明解讀后得到的。 教師要把這個觀念轉(zhuǎn)化為上位目標(biāo)，并根據(jù)上位目標(biāo)，設(shè)計出更加具體和更具有操作性的教學(xué)目標(biāo)，這是因為教學(xué)目標(biāo)是圍繞篩選出的重點知識并整合核心概念而設(shè)計的。 如果教學(xué)中沒有圍繞基本觀念的深入理解并進行設(shè)計，那么元素化合物的復(fù)習(xí)課將會停留在較低的認知水平，學(xué)生就會傾向?qū)镜闹R、基本事實進行死記硬背，教師也就會拿出唯一的殺手锏——“默寫化學(xué)方程式和離子方程式”。 教學(xué)中的這種目標(biāo)設(shè)計不僅整合了具體知識的學(xué)習(xí)，關(guān)鍵是它能把學(xué)生的思維聚焦并引導(dǎo)到更深的基本理解上。

復(fù)習(xí)案例——以氯氣復(fù)習(xí)為例

［知識目標(biāo)］

（1）能夠畫出氯氣及含氯化合物之間的網(wǎng)絡(luò)圖。

（2）能正確書寫氯氣及含氯化合物有關(guān)的化學(xué)方程式。

（3）了解氯水的消毒和漂白作用。

（4）知道實驗室制取氯氣的反應(yīng)原理。

［能力目標(biāo)］

（1）能從化學(xué)反應(yīng)基本類型和氧化還原反應(yīng)的角度分析氯氣與常見物質(zhì)的反應(yīng)，并能寫出相關(guān)的離子方程式。

（2）能用化學(xué)平衡的原理分析氯水中成分的變化。

（3）通過氯氣及其化合物的性質(zhì)、制法和用途等知識的復(fù)習(xí)，理解化學(xué)基本觀念中的分類觀、微粒觀、元素觀和變化觀。

［設(shè)計目的］結(jié)合考試說明和課程標(biāo)準的內(nèi)容，確定本節(jié)復(fù)習(xí)的重點應(yīng)該是從氧化還原反應(yīng)的角度理解與氯氣及含氯化合物的化學(xué)反應(yīng)方程式。 具體引領(lǐng)復(fù)習(xí)的觀念有分類觀、微粒觀、元素觀和變化觀。 教學(xué)目標(biāo)中沒有將情感態(tài)度價值觀目標(biāo)列出， 不是說可以忽略此目標(biāo)，而是將此目標(biāo)融入知識目標(biāo)和能力形成的過程中。

［教學(xué)過程］

［思考］1.將Cl2、HClO、Ca（ClO）2、HCl 、NaCl 的互變關(guān)系整理成知識網(wǎng)絡(luò)。

［學(xué)生活動］學(xué)生嘗試連線整理，并相互討論給出網(wǎng)絡(luò)圖（如圖2）。

圖2 氯氣及其化合物關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖

［設(shè)計目的］通過含氯的單質(zhì)及化合物關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，提醒學(xué)生盡管它們是5 種不同的物質(zhì)，但是都含有氯元素。 它們之間的區(qū)別在于它們的組成和化合價，在物質(zhì)轉(zhuǎn)化時要注意化合價的變化。 這道思考題主要滲透元素觀和變化觀。

［思考］2.可以從不同的角度對物質(zhì)進行分類，如氯及其化合物分類標(biāo)準一：

單質(zhì)：Cl2； 氧化物：ClO2；酸：HCl、HClO、HClO4；鹽：氯化物、次氯酸鹽、氯酸鹽。

請你整理出兩種對常見氯及其化合物的分類方法。［學(xué)生討論并嘗試分類］

（1）分類標(biāo)準二：按化合價高低分類

－1 價：HCl、氯化物；0 價：Cl2；＋1 價：HClO、次氯酸鹽；＋3 價：不常見； ＋5 價：氯酸鉀； ＋7 價：HClO4

（2）分類標(biāo)準三：按物質(zhì)性質(zhì)分類

氧化性：Cl2、ClO2、HClO、 次氯酸鹽、 氯酸鹽、HCl（H＋）、HClO4（H＋）

還原性：HCl（Cl－）、Cl2

溶液呈酸性：Cl2、HCl、HClO、HClO4

溶液呈堿性：次氯酸鹽

［設(shè)計目的］學(xué)生利用分類觀的知識，依據(jù)不同的分類標(biāo)準，進行分類練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生練習(xí)的目的是強化分類觀的形成。

［教師引導(dǎo)］ 我們還可以按物質(zhì)參與的化學(xué)反應(yīng)類型分：（3）分類標(biāo)準四：按反應(yīng)類型分類（如圖3）

圖3 氯氣、次氯酸、次氯酸鹽按照反應(yīng)分類圖

［設(shè)計目的］通過教師給出示例，學(xué)生根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型進行練習(xí)。 教師的示范所給出的是物質(zhì)分類知識，分類的依據(jù)是物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)。

［學(xué)生練習(xí)］ 學(xué)生按照反應(yīng)類型分別書寫對應(yīng)的化學(xué)方程式。

比如與氯氣有關(guān)的反應(yīng)有：

化合反應(yīng)：Cl2＋H2→、Cl2＋金屬單質(zhì)→、Cl2＋FeCl2→

置換反應(yīng)：Cl2＋NaBr→、Cl2＋NaI→

氧化還原反應(yīng)：有單質(zhì)（Cl2）參與的化合、置換反應(yīng)都屬于氧化還原反應(yīng)；Cl2＋H2O→、Cl2＋堿→， 另：SO2、SO32－、S2－也能被Cl2氧化。

可逆反應(yīng)：Cl2＋H2O?HCl＋HClO

取代反應(yīng)；Cl2＋CH4→

加成反應(yīng)：Cl2＋C2H4→

水解反應(yīng)（可逆反應(yīng)）：NaClO＋H2O?NaOH＋HClO

［設(shè)計目的］通過書寫Cl2、HClO、次氯酸鹽三類物質(zhì)所能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，落實方程式書寫技能，培養(yǎng)學(xué)生的元素觀和變化觀。

［提出問題］4.氯水中的化學(xué)平衡（條件對化學(xué)平衡的影響）

［投影］氯水的制備：往蒸餾水中通入氯氣至溶液呈淺黃綠色。 （如圖4）

［提問思考］ 氯水中存在哪些物質(zhì)發(fā)生變化的過程？含有哪些成分？ 氯水應(yīng)如何保存？

利用上述問題，可以討論：

（1）溶解平衡：Cl2在水中的溶解性小，1 體積水約能溶解2體積的Cl2，氯水呈淺黃綠色，具有揮發(fā)性，Cl2的揮發(fā)和溶解構(gòu)成了溶解平衡。

（2）化學(xué)平衡：溶于水中的氯氣部分與水發(fā)生如下反應(yīng)并達到化學(xué)平衡：Cl2＋H2O?HCl＋HClO。 HClO 在光照條件下會分解：

圖4 氯水的制備

（3） 電離平衡：HClO 在溶液中存在電離平衡：HClO

通過上面三種平衡的分析，可知新制氯水中含有的分子、離子微粒有哪些并了解其相對濃度大小。

［設(shè)計目的］以氯水為例，通過對氯水中存在的三種平衡關(guān)系分析，引導(dǎo)學(xué)生從氯水中的微觀粒子之間的關(guān)系進行思考，培養(yǎng)學(xué)生的微粒觀和平衡觀。

［典例分析］

［例1］ 下列四種物質(zhì)在空氣長時間放置會變質(zhì)，在變質(zhì)過程中，既發(fā)生氧化還原反應(yīng)，又發(fā)生非氧化還原反應(yīng)的是（ ）

A.食鹽 B.漂白粉 C.氯水 D.硫酸亞鐵溶液

［思路分析］食鹽在空氣中不變質(zhì)；漂白粉在空氣中發(fā)生如下反應(yīng)：Ca （ClO）2＋CO2＋H2O＝2HClO＋CaCO3↓，；氯水中只是硫酸亞鐵溶液中只是Fe2＋被氧化為Fe3＋。

［答案］B

［設(shè)計目的］ 掌握含氯化合物的化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)中元素的價態(tài)變化。

［例2］ 已知氯水中有如下平衡：Cl2＋H2O?HCl＋HClO。 常溫下，在一個體積為50mL 的針筒里吸入40mL氯氣后，再吸進10mL 水。寫出針筒中可能觀察到的現(xiàn)象_______。 若將此針筒長時間放置， 又可能看到何種變化_______；試用平衡觀點加以解釋_______。

［思路分析］ Cl2在H2O 中能溶解， 氣體體積縮小，Cl2在H2O 中的溶解度小，Cl2大都是以分子形式存在，溶液呈淺黃綠色。 若此針筒長時間放置，氣體體積進一步縮小，氣體和溶液均變成無色；原因是氯水存在著平衡

Cl2＋H2O?HCl ＋HClO， 由 于HClO 逐 漸 分 解而不斷地向右移動，最終Cl2耗盡全部轉(zhuǎn)化為O2，導(dǎo)致氣體體積縮小和黃綠色褪去。

［答案］氣體體積縮小，溶液呈淺黃綠色。 氣體體積繼續(xù)減小， 氣體和溶液均變成無色； 氯水中的平衡Cl2＋H2O?HCl＋HClO，又由于，HClO不斷分解，平衡右移，最終Cl2耗盡全部轉(zhuǎn)化成O2。 由總反應(yīng)式2Cl2＋2H2O＝4HCl＋O2，可知，氣體體積減少。

［設(shè)計目的］氯水中含有多種微粒，這些微粒在一定條件下會發(fā)生變化，通過化學(xué)平衡的分析，強化學(xué)生的微粒觀和平衡觀的意識。

［例3 ］ 某同學(xué)在實驗過程中發(fā)現(xiàn)存放氯水的試劑瓶中是一種無色澄清的溶液，請你分析可能的原因是①_______②_______③_______④_______。

［學(xué)生討論后講解］ 氯水中因為存在可逆反應(yīng)Cl2＋H2O?HCl＋HClO， 使其成分復(fù)雜且隨著條件的改變，平衡發(fā)生移動，使成分發(fā)生動態(tài)的變化。 如放置時間過長氯水最終轉(zhuǎn)變?yōu)辂}酸。 當(dāng)外加不同的反應(yīng)物時，要正確判斷是何種成分參與了反應(yīng)。 氯水中的HClO 能使有色物質(zhì)被氧化而褪色。 反之，也有許多物質(zhì)能使氯水褪色，發(fā)生的變化可屬物理變化（如萃取），也可屬化學(xué)變化，如歧化法（加堿液）、還原法（如Mg、SO2等）、加成法（加不飽和的有機物）等。

［答案］長時間放置氯水后轉(zhuǎn)化為稀鹽酸；溶液中加入了堿溶液；溶液中通入了二氧化硫氣體；溶液中通入了乙烯氣體。

［設(shè)計目的］通過氯水由淺黃綠色變?yōu)闊o色，結(jié)合氯水中的微粒變化，可能存在多種可能性，滲透化學(xué)的分類觀。

四、教學(xué)反思

傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)強調(diào)對陳述性知識的記憶，無法激發(fā)學(xué)生對化學(xué)知識的學(xué)習(xí)興趣和深層理解，針對化學(xué)復(fù)習(xí)中以“事實文本”的教學(xué)弊端，美國課程專家艾里克森認為：教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該圍繞核心概念進行選擇，以便挖掘和評價更深層次的理解力。 高三復(fù)習(xí)的重點應(yīng)該從單純地對元素及化合物知識的羅列和重復(fù)轉(zhuǎn)移到物質(zhì)的實際運用中，同時在分類應(yīng)用中提高理解和轉(zhuǎn)化知識的能力；提高高考復(fù)習(xí)更多的是思維能力的提升，而不是掌握更多的事實材料；學(xué)習(xí)重心應(yīng)該從記憶事實轉(zhuǎn)移到理解可遷移的核心觀念和對更為根本的知識結(jié)構(gòu)進行深層理解［5］。 作為氯氣一節(jié)內(nèi)容，一般是作為高三進行復(fù)習(xí)時首先要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。 氯氣的復(fù)習(xí)對于高三化學(xué)復(fù)習(xí)有導(dǎo)向作用，特別是對元素化合物的復(fù)習(xí)，本節(jié)課所采用的方法以及蘊含的理念建構(gòu)都影響著高三化學(xué)復(fù)習(xí)的質(zhì)量。 氯氣一節(jié)的知識很多，直接讓學(xué)生書寫化學(xué)方程式，或?qū)⒂嘘P(guān)氯氣及其化合物內(nèi)容印制成導(dǎo)學(xué)案讓學(xué)生填寫，這些復(fù)習(xí)方式太單調(diào)，學(xué)生的積極性不高。 如何設(shè)計有效的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考并且落實化學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本技能呢？ 高中化學(xué)課程標(biāo)準將“形成有關(guān)化學(xué)學(xué)科的基本觀念”作為一個顯性的目標(biāo)明確提出，既是對新授課教學(xué)的要求，同時對高三化學(xué)復(fù)習(xí)也有指導(dǎo)意義。 本節(jié)從知識上分析主要有：氯氣的化學(xué)性質(zhì)、氯水的性質(zhì)。 筆者通過化學(xué)基本觀念來引領(lǐng)問題的設(shè)計，以氯及其化合物的方程式為載體，圍繞化學(xué)基本觀念中的分類觀、元素觀、平衡觀和微粒觀展開學(xué)習(xí)，學(xué)生普遍感到有提升，收獲很大。

高中元素化合物知識的復(fù)習(xí)是滲透化學(xué)基本觀念的最佳階段。 教師要在復(fù)習(xí)中善于抓住時機，用基本觀念引領(lǐng)學(xué)生走出元素化合物的多而雜的無序局面，使學(xué)生通過復(fù)習(xí)元素化合物，不僅對知識掌握得牢固，而且掌握住復(fù)習(xí)的方法和策略，提升復(fù)習(xí)的自信心，形成持久的化學(xué)基本觀念。

［1］ 中華人民共和國教育部. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準 （實驗）［S］.北京：人民教育出版社，2003：7

［2］ 宋心琦.化學(xué)實驗改革建議之四——金屬的物理性質(zhì)和某些化學(xué)性質(zhì)［J］.化學(xué)教學(xué)，2012，（9）：3

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