

摘 要:從化學的視角看,我們身邊有著太多的“規律和異?!保ā捌毡楹酮毺亍保?。在化學教學中,當學生察覺到一些“異?!保植荒苡靡延小耙幝伞眮硗?,從而產生好奇心和求知欲,進而質疑、發問(或者出現錯誤)時,教師要具備順水推舟(以學定教)的生成導向意識,解決教學難點,進而幫助學生拓展視野、理順思路、構建體系、內化知識。具體實踐有:解答“異?!爆F象,強化實證觀念;解答“異?!蔽镔|,提升微觀認識;解答“異?!苯Y論,培養科學態度。
關鍵詞:化學教學 “異?!币蓡?以學定教
綜觀化學學科的發展歷程,人們針對眾多自然變化、各式實驗現象,進行整理、歸納,反復檢驗、論證,力求得到規律的形成,進而反復預測、解釋,以求得到規律的應用。質量守恒定律、波義耳定律、蓋斯定律等規律的形成、應用無一不是如此。可以說,規律的探尋是人類對世界本質上穩定的渴望。但在化學變化中,任何溶液的濃縮或稀釋、任何電子的得失或偏移、任何作用力的此消彼長等,都會引起異乎尋常的現象??梢哉f,我們身邊有著太多的“規律和異常”(“普遍和獨特”)。恰是這種矛盾的存在,才讓世界有了多樣的變化,也有了多樣的物質。
在初中化學教學中,當學生察覺到一些“異?!?,又不能用已有“規律”來同化時,就會產生好奇心和求知欲,進而質疑、發問(或者出現錯誤)。對此,教師除了應該慶幸學生能有細膩的觀察、獨特的思考以及真實的表達,更應具備順水推舟(以學定教)的生成導向意識,解決教學難點,進而幫助學生拓展視野、理順思路、構建體系、內化知識,從而提升教學深度
。
一、解析“異?!爆F象,強化實證觀念
在做“銅的灼燒”實驗時,如果取一塊打磨過的紫紅色光亮銅片,用酒精燈的外焰充分加熱,就會在加熱初期觀察到銅片受熱部位呈現紅橙黃綠青藍紫等多種色彩。這種“異?!爆F象自然引發了學生的疑問:“老師,金屬銅在空氣中加熱后,為何有如此多的色彩出現?不是應該生成黑色的CuO嗎?”教師解惑:“不錯,你非常熟悉CuO是黑色的!但你知道嗎?赤銅礦之所以名‘赤’,在于其主要成分Cu2O是紅色的。作為變價元素銅的氧化物,黑色的CuO和紅色的Cu2O相互作用和影響,就有了這樣七彩斑斕的效果。通常情況下,如果銅是粉末狀態,則在空氣中充分加熱確實是生成黑色的CuO。但是如果銅為片狀,則加熱生成的CuO會附著在銅片表面,與內部未被氧化的Cu緊密接觸。在氧化劑(CuO)和還原劑(Cu)均具備且加熱的條件下,就會發生反應生成Cu2O。其反應過程可以表示為
Cu+O2△CuO+Cu△Cu2O。又由于銅片表面的溫度不均勻,CuO和Cu2O的相對厚薄程度不盡相同,故而呈現出多樣的色彩。也就是說,Cu在空氣中加熱后生成黑色的CuO還是紅色的Cu2O,受反應的溫度、銅的物質狀態等因素的影響。所以,在化學實驗中,我們首先應該相信自己的眼睛,根據現象尋找證據加以解釋?!?/p>
其實,化學實驗中還有不少“離經叛道”的案例存在。比如,“能溶解于水且能與水反應”的CO2氣體可用排水法收集,而且比用傳統的向上排空氣法,集滿現象更為明顯,收集速率更快,氣體純度更高。再如,學生一直被告知“(大理石和稀硫酸)反應會生成微溶性的CaSO4,附著在大理石表面,阻礙反應的持續進行”,卻可用細粉狀的石灰石與通過分液漏斗滴入的稀硫酸混合來制取CO2。這與傳統的用稀鹽酸和大理石制取相比,不僅可以控制反應的速率,而且所制得的CO2氣體中不會混有HCl酸霧,不必水洗即可通入石灰水中進行實驗觀察。更深入的,教師可充分利用“有悖常理”的實驗,或因勢利導解答問題,或巧妙創新設計實驗,強化學生的實證觀念。
二、解答“異?!蔽镔|,提升微觀認識
在學習“物質的組成”的過程中,有學生提出了疑問:“老師,氯化鈉、氯化鎂等物質的形成是由于各元素原子得失電子,形成陰陽離子,進而相互吸引,形成化合物。但水是由水分子構成的,氫、氧原子為何以2∶1的比例形成水分子?還有,氫、氧原子又如何以1∶1的比例形成過氧化氫分子?”教師解惑:“你能充分結合原子結構來看待物質的形成過程,非??茖W!化合物的形成過程有兩種情形。第一種是由于各原子的原子核對最外層電子的吸引力有明顯的強弱之分,通過最外層電子的得失來達到各自的穩定結構。通俗來講,每一個電子的得失好比一元硬幣的流通,要么是你的,要么是我的。如NaCl的形成:
;CaCl2的形成:。第二種則是由于各原子獲得電子的能力大致相當,都不能把對方的電子占為己有,結果雙方各提供最外層的1個電子組成電子對共同使用,也能達成穩定結構。這好比我有筆芯,你有筆套,都拿出來,拼裝在一起,你用,我也用。如HCl的形成:。由此可推知,H2O的電子式為,過氧化氫的電子式為。不難發現,通過電子對的共用,上述每種元素原子的最外層電子均具有了穩定的結構。在化學變化中,若以得失電子形式形成化合物,則構成微粒是陰、陽離子,這類化合物稱為離子化合物。在離子化合物中,元素化合價的數值就是該元素的原子得失電子的數目;失電子的原子(正離子)帶正電,元素呈正價;得電子的原子(負離子)帶負電,元素呈負價。若以共用電子對形成化合物,則構成微粒是分子,這類化合物稱為共價化合物。在共價化合物中,元素化合價的數值就是該元素的原子參與形成的共用電子對的數目;電子對偏離的一方顯正電性,呈正價;電子對偏向的一方顯負電性,呈負價。可見,原子重組成分子過程中電子的‘交易’關系非常類似人與人交往所遵循的互惠互利準則。離子化合物中強調的是‘舍得’,共價化合物中注重的是‘平等’。當然,不論是離子化合物還是共價化合物中,正負化合價的代數和都等于零?!?/p>
所有化學反應的微觀本質都是基于化學鍵的重新組合(原子重組),而化學鍵(無論是金屬鍵、離子鍵、共價鍵,還是廣義的化學鍵所包括的分子間作用力)的本質是靜電作用,各種化學鍵的形成其實是不同原子追求類似稀有氣體的穩定結構時所表現出的得失電子傾向的自然組合。盡管
初中教材出于對學生認知水平的考量和興趣的呵護,將單質分子、共價化合物的形成留到高中階段學習,但是針對學生的疑問,可采用如描述水分子的電子式、結構式、球棍模型、比例模型等的化學學科獨特的符號語言,清晰直觀地進行表達,簡明扼要地解決問題,從而提升初中學生對微觀本質的認識,構建更為形象、準確的微觀世界。
三、解答“異常”結論,培養科學態度
學生解答“鋇餐”的相關題目時,會根據Ba2+能使蛋白質變性的性質得出“Ba2+是重金屬離子”“鋇鹽是重金屬鹽”的結論。此時,教師要幫助學生明確:“可溶性鋇鹽能使蛋白質變性。因此,很多人會將Ba2+與Ag+、Hg2+、Cu2+歸為一類,將中毒機理視為重金屬離子使蛋白質變性。然而,Ba并非重金屬。
雖然Ba為第6周期、第Ⅱ主族元素,其相對原子質量比較大,但是金屬鋇的密度并不大,20℃時僅為3.62 g/cm3。
而重金屬的相對密度要在5 g/cm3以上。實際上,雖然原子序數從23(V)至92(U)的60種天然金屬元素中,有54種的相對密度都大于5 g/cm3,但是在進行元素分類時,其中有的屬于稀土金屬,有的被歸為難熔金屬,真正在工業上劃入重金屬元素的只有10種:銅、鉛、鋅、錫、鎳、鈷、銻、汞、鎘和鉍。”
此外,教師可適當拓展鋇鹽中毒的相關知識:“可溶性鋇鹽會被人體迅速吸收,進入血液1小時即達血藥濃度高峰并運轉全身。以氯化鋇為例,攝入0.2~0.5 g即會產生中毒。鋇鹽中毒臨床比較少見,但也曾有X線造影用的硫酸鋇不純或將氯化鋇誤作白礬用于制作食品等事故發生。急性鋇鹽中毒會出現體液中鉀離子流失現象,并迅速發展為低鉀血癥。所以有效治療應先靜注或靜滴硫酸鈉或硫代硫酸鈉溶液,并及時補充足量的鉀元素。在所有硫酸鹽中,硫酸鈉最安全”。以此培養學生正確使用化學用品的科學態度,以及正確看待化學與社會關系的科學眼光。
參考文獻:
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