強化實踐探究 彰顯學科價值

摘 要：“從生活走進化學，從化學走向社會”。化學課程標準要求教師在學習學科知識時，要有意識、恰到好處地與生活實際和高考解題有機融合，以利于學生更好地體會學科思想和研究方法。

關鍵詞：學科知識；化學式；化學成分

一、學科知識的獲取——有機物組成的確定

在有機化學學習時，確定有機物的組成是必須掌握的技能。其基本原理最早由李比希于1831年提出：利用氧化銅在高溫下氧化有機物，生成水和二氧化碳，然后分別采用高氯酸鎂和燒堿石棉劑（簡稱堿石棉，即附有氫氧化鈉的石棉）吸收水和二氧化碳，根據吸收前后的質量變化獲得反應生成的水和二氧化碳的質量，確定有機化合物中氫、碳（和氧）元素的質量分數。

例1.某同學為測定維生素C中氫、碳元素的質量分數，取維生素C樣品研磨，稱取該樣品0.352 g，置于鉑舟并放入燃燒管中，不斷通入氧氣流。用酒精燈持續加熱樣品，將生成物先后通過無水硫酸銅和堿石灰，兩者分別增重0.144 g和0.528 g，生成物完全被吸收。試回答以下問題：（1）維生素C中碳的質量分數是 ，氫的質量分數是 。（2）維生素C中是否含有氧元素？為什么？（3）如果需要你確定維生素C的分子式，你還需要哪些信息？（2004年蘇教版《有機化學基礎》14頁.3）

簡析：因為CxHy和CxHyOz完全燃燒后都只生成CO2和H2O，所以首先判定維生素C中是否含有氧元素：由m（CO2）→m（C）、m（H2O）→m（H），得m（O）=m（試樣）——[m（C）+m（H）]，若m（O）=0，則不含氧元素；其次，確定化合物的實驗式：C∶H∶O=m（C）/12∶m（H）/1∶m（O）/16；再次，因為在有機物中存在不同物質實驗式相同情況，所以，要確定化學式還需知道該有機物的相對分子質量。

化學起源于生活，最終服務于社會。以豐富的自然資源作為研究對象，將化學知識與技能放在一定的社會背景下考察，使學生在獲取知識的同時，形成合理利用自然資源的觀念，強化學生對社會可持續發展的責任感，是化學學科的價值的最本質體現。

二、學科價值的彰顯——確定蛭石的化學式

將學科知識運用于實踐研究才有價值。在學習時引導學生將知識和技能與身邊科學研究有機融合，以達舉一反三之效。現舉一例：

例2.江蘇東海有蛭石。蛭石為一種層狀的含鎂的水鋁硅酸鹽，是黑云母等天然礦石風化蝕變的產物，因為其受熱膨脹時呈撓曲狀，形狀酷似水蛭，故此得名蛭石。膨化后的蛭石呈顆粒狀，有隔熱、耐凍、抗菌、防火、吸聲等優異性能，但不耐酸。

某校研究性學習小組取得某牌號的膨化蛭石樣品，其成分可以用氧化物（MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2和H2O）的形式表示。為研究此蛭石的組成，進行了實驗探究，（設實驗時所加的試劑均為過量）：

請回答以下問題：

（1）固體A的化學式是 。

（2）固體F的物質的量是 。

（3）試通過計算，寫出用氧化物的形式表示的該膨化蛭石組成的化學式。

解析：根據蛭石成分中含有的氧化物性質，可知將某礦樣用鹽酸溶解，過濾所得固體A為SiO2，質量為2.40 g，物質的量為0.04 mol；濾液B含有HCl、MgCl2、FeCl3、AlCl3等溶質。向濾液B中加入過量的NaOH溶液，再過濾，所得濾液C中溶質為NaCl、NaOH、NaAlO2，固體D為Fe（OH）3和Mg（OH）2的混合物。向濾液C中通入足量CO2氣體后，所得固體F為Al（OH）3，由此可求算出原礦樣中含有0.01 molAl2O3，質量為1.02 g。將固體D灼燒，所得固體G為MgO、Fe2O3，由D、G的質量可求MgO質量為3.20 g，物質的量為0.08 mol、Fe2O3質量為1.60 g，物質的量為0.02 mol。最后推知8.58 g膨化蛭石樣品中含有H2O的質量為0.36 g，物質的量為0.02 mol。

至此膨化蛭石樣品中各組分的物質的量均已求出，可求它們之間的物質的量之比為MgO∶Fe2O3∶Al2O3∶SiO2∶H2O=0.08∶0.02∶0.01∶0.04∶0.02=8∶2∶1∶4∶2，聯系復雜的硅酸鹽成分書寫原則，將氧化物的順序作下調整，即得該膨化蛭石組成的化學式為8MgO·Al2O3·2Fe2O3·4SiO2·2H2O。

三、技能考查與運用——例析考題突破

試題：[據2008上海31（3）改編]達喜是常用的中和胃酸（用HCl表示成分）的藥物之一，其化學成分是鋁和鎂的堿式鹽。為探究其組分，某學生做如下實驗：①取該堿式鹽3.01 g，加入2.0 mol·L-1鹽酸使其溶解，當加入鹽酸42.5 mL時開始產生CO2，加入鹽酸至45.0 mL時正好反應完全。②在上述堿式鹽溶于鹽酸后的溶液中加入過量氫氧化鈉，過濾，將沉淀進行洗滌、干燥后稱量，質量為1.74 g，若該堿式鹽中氫元素的質量分數為0.040。據此：①計算該堿式鹽樣品中氫氧根與碳酸根的物質的量之比。②試推測該堿式鹽的化學式。

解析：①達喜的化學成分是鋁和鎂的堿式鹽，將其用足量的鹽酸溶解時，有CO2氣體產生，說明達喜的化學成分是鋁和鎂的堿式碳酸鹽。設3.01 g的樣品中，含x mol OH-、y mol CO32-

則：OH-+H+=H2O；

x x

CO32-+H+=HCO3-；

y y y

HCO3-+H+=H2O+CO2↑

y y

依題意有：（x+y）∶y=（2.0×42.5×10-3）∶（2.0×2.5×10-3）=17∶1

所以，x∶y=16∶1。

②將樣品溶于鹽酸、并恰好與鹽酸完全反應所消耗HCl的物質的量為0.090 mol，所得溶液的溶質成分為MgCl2、AlCl3。再加入過量氫氧化鈉溶液，過濾，沉淀物進行干燥后質量為1.74 g，沉淀的成分為Mg（OH）2，由此推知樣品中含0.030 mol Mg2+；據Cl-守恒，知樣品中含Al3+的物質的量為（0.090-0.030×2）/3=0.010 mol。另據溶解過程中H+守恒，已設樣品中含y molCO23-，則含16y mol OH-，所以，16y+2y=18y=0.090，y=0.005 mol，n（OH-）=16×0.005 mol=0.080 mol。但僅由0.080 molOH-中氫元素的質量驗證不了該樣品中氫元素的質量分數為0.040；且0.030 molMg2+、0.010 molAl3+、0.080 molOH-及0.005 molCO2-3的質量和（2.65 g）也比樣品的質量3.01 g小。怎么辦？“樣品中含有結晶水”必然浮出水面。樣品中結晶水的物質的量為：

n（H2O）=（3.01 g-2.65 g）/18g·mol-1=0.020 mol。

至此，3.01 g達喜樣品中各組成微粒的物質的量都已求得，所以可求各微粒的物質的量的比值：Mg2+∶Al3+∶OH-∶CO2-3∶H2O=0.030 mol∶0.010 mol∶0.080 mol∶0.005 mol∶0.020 mol=6∶2∶16∶1∶4。所以該堿式鹽的化學式為Mg6Al2（OH）16CO3·4H2O。

此題全面考查了考生的思維品質、對實驗數據分析和處理能力。在不尋常的高考考場中，如能破解此問，真得很不容易；也達到命題者以題甄別、為高校選拔更優秀生源的目的。

綜上所述，將在有機化學學習到的技能、養成的思維，運用于無機化學；由純凈物組成的確定到混合物組分的求算，這樣的知識遷移，其跨度不可謂不大。但學生始終保持著濃厚的興趣，也不覺得生硬、牽強。其原因何在？“學習改變命運，知識創造未來。在運用中，我們感到了知識的價值”，學生樸實的感言，一語道破新課程教學思想的核心與歸宿，這非常值得我們警醒和深思！

作者簡介：王光法，男，出生于1975年3月，學歷：本科，就職學校：江蘇省睢寧縣雙溝中學，研究方向：高中化學教育。

參考文獻：

劉蕾.中學有機化學知識內容的分析及教學策略研究.山東師范大學，2005.