滲透學(xué)科思想方法的培養(yǎng)合理構(gòu)建元素化合物復(fù)習(xí)過程

錢 靜

(江蘇省張家港市塘橋高級中學(xué) 215611)

化學(xué)學(xué)科思想是研究、解決化學(xué)問題的思路和方法.如守恒思想、動(dòng)態(tài)平衡思想、量變與質(zhì)變互變思想、一般與特殊思想、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)思想、定性與定量思想、分類思想等.在化學(xué)教學(xué)中滲透化學(xué)學(xué)科思想方法有利于學(xué)生形成化學(xué)觀念，并且能夠用化學(xué)的視角去認(rèn)識和解決相關(guān)的問題，對學(xué)生綜合素養(yǎng)發(fā)展起著決定性作用.

從各地高考卷的命題內(nèi)容與形式可以看出：當(dāng)前的化學(xué)高考試題都是以實(shí)際問題為情景，利用反應(yīng)原理和科學(xué)方法認(rèn)識、分析、解決生產(chǎn)研究中的化學(xué)變化和化學(xué)問題.知識性考查在逐漸減少，知識應(yīng)用性考查在逐漸加強(qiáng)，即在生產(chǎn)、生活、科研的真實(shí)情境中考查學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識和學(xué)科思想方法解決化學(xué)實(shí)際問題的能力.

例(2017年江蘇卷第16題)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬.以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下：

注：SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀.

(1)“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為____.

(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH____(填“增大”、“不變”或“減小”).

(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是____.

(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示.陽極的電極反應(yīng)式為____，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____.

(5)鋁粉在1000℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN.在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是____.

本題以鋁元素的變化為核心，考查了氧化還原反應(yīng)的分析、陌生方程式的書寫及電解原理的應(yīng)用等.高考命題者在化學(xué)學(xué)科思想方法的引領(lǐng)下，將考查的各個(gè)環(huán)節(jié)要素進(jìn)行融合與優(yōu)化組合，突破傳統(tǒng)的單純考查基礎(chǔ)知識和基本技能，最大限度地考查了考生知識的應(yīng)用及學(xué)科思想方法等核心能力的發(fā)展.體現(xiàn)了知識的應(yīng)用性、真問題、真情景.

制備類工藝流程題的解題策略：引導(dǎo)學(xué)生首先觀察原料和產(chǎn)品的關(guān)系及區(qū)別：組成元素有什么變化？需除去什么元素，引入什么元素？主要元素在原料和產(chǎn)品中的價(jià)態(tài)是否變化？依此分析每一步操作的目標(biāo)與任務(wù)，解答時(shí)要邊分析，邊結(jié)合所學(xué)元素知識和相關(guān)化學(xué)理論知識思考，必要時(shí)回看題給信息，從易處著手，再逐步深入.此外，分析時(shí)要從綠色化學(xué)角度著手，如考慮成本、環(huán)保、可操作性等.

元素化合物知識在高考中占70%以上.這部分知識若只是讓學(xué)生單純地死記硬背，學(xué)生要掌握并且靈活應(yīng)用是很困難的.因?yàn)樵鼗衔镏R涉及的知識點(diǎn)比較分散，需要記憶的內(nèi)容比較零碎，比如物質(zhì)的顏色、溶解性、同類物質(zhì)的共性與特殊性、不同類物質(zhì)的性質(zhì)等等，其中有許多內(nèi)容還和化學(xué)基本理論緊密聯(lián)系.因此，在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中，教師若能在教學(xué)中滲透分類思想、一般與特殊思想、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)思想等，就可以引導(dǎo)學(xué)生對零散的元素化合物知識進(jìn)行有序的、系統(tǒng)的整理，使知識點(diǎn)與知識點(diǎn)之間形成彼此關(guān)聯(lián)的一張知識網(wǎng)，便于學(xué)生記憶與提取.在教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)中，可以從以下兩方面切入.

一、以問題解決帶動(dòng)基礎(chǔ)落實(shí)

以問題解決帶動(dòng)基礎(chǔ)落實(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)是：將一個(gè)大問題分解為小問題，并形成系統(tǒng)的知識框架.如復(fù)習(xí)Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化時(shí)，先從物質(zhì)類別入手，建立縱坐標(biāo)：單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹽，再從化合價(jià)變化入手，建立橫坐標(biāo)：0價(jià)、+2價(jià)、+3價(jià).讓學(xué)生寫出相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)處的典型物質(zhì)，并建立各物質(zhì)間的聯(lián)系，形成有序的知識體系.

然后針對專題設(shè)計(jì)小問題：

(1)配制0.1 mol/L的FeCl2溶液，加入少量鐵屑的目的是什么？此外還需加入少量的鹽酸，其目的又是什么？

(2)如何配制0.1 mol/L的FeCl3溶液？說明理由.

(3)聯(lián)系鎂的制取，想一想，加熱蒸發(fā)FeCl3溶液，最后得到的可能是什么物質(zhì)？

(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe2+和Fe3+之間的相互轉(zhuǎn)化.

(5)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證KI溶液與FeCl3溶液的反應(yīng)是可逆反應(yīng).

(6)根據(jù)Fe(OH)2和Fe(OH)3的Ksp，計(jì)算Fe2+和Fe3+完全沉淀的pH，設(shè)計(jì)流程除去工業(yè)廢水中的Fe2+.

坐標(biāo)系建立了Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的知識網(wǎng)絡(luò)，小問題的設(shè)計(jì)鞏固考查鐵離子和亞鐵離子的性質(zhì)、檢驗(yàn)、相互轉(zhuǎn)化等知識，涉及了氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡、鹽類的水解等基本理論和概念.在對比、實(shí)驗(yàn)、分析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生應(yīng)用了歸納總結(jié)、分類對比、具體與抽象等化學(xué)學(xué)科的思想方法，對知識的記憶得以鞏固，應(yīng)用知識解決問題的能力也得以提升.

二、以融合的方式帶動(dòng)應(yīng)用訓(xùn)練

元素化合物知識與化學(xué)基本理論緊密聯(lián)系，復(fù)習(xí)過程中以化學(xué)理論為指導(dǎo)時(shí)毋庸置疑的.如：復(fù)習(xí)元素及其化合物的性質(zhì)及變化需根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、元素周期律，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)“位構(gòu)型”三位一體；理解電化學(xué)原理則必須依據(jù)氧化還原理論；涉及電離平衡，水解平衡，沉淀溶解平衡等物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化時(shí)則需根據(jù)化學(xué)平衡理論等.因此，在元素化合物知識的復(fù)習(xí)備考時(shí)，若以化學(xué)基本理論為指導(dǎo)，結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，不僅讓學(xué)生知其然，還能夠知其所以然.

融合的方式還包括元素化合物知識與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相互融合.這幾年的高考題比較注重圍繞元素化合物知識進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查，例如每一年江蘇高考的第13題都是這一類題目.解答這類問題時(shí)首先要熟悉課本實(shí)驗(yàn)，掌握有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)及變化，復(fù)習(xí)過程中要舉一反三，教師要?jiǎng)?chuàng)造機(jī)會(huì)，有意識地引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)有關(guān)探究性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)等.如“SO2能否與BaCl2溶液反應(yīng)生成沉淀”，學(xué)生屢做屢錯(cuò).可以圍繞這個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“以強(qiáng)制弱”的物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀類比分析“CO2不能使CaCl2溶液產(chǎn)生沉淀”的原因，再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.接著組織學(xué)生從“復(fù)分解反應(yīng)”和“氧化還原反應(yīng)”兩個(gè)角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用不同的方法使SO2與BaCl2溶液產(chǎn)生沉淀，說明沉淀是什么，反應(yīng)原理是什么，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.通過對比、歸納、實(shí)驗(yàn)探究一系列過程，學(xué)生對SO2的性質(zhì)及“以強(qiáng)制弱”的物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀會(huì)有更深的認(rèn)識.在融合應(yīng)用，化抽象為具體的實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生分析解決問題的能力進(jìn)一步得到提升.

綜上所述，在元素化合物的復(fù)習(xí)中滲透化學(xué)學(xué)科思想方法，有利于學(xué)生對化學(xué)的理解，形成符合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的思維方法，使他們逐步完善化學(xué)知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)而解決化學(xué)問題.