元素化合物單元復習法在化學高考備考中的實踐

黃劍鋒 湯希雁

化學復習課怎么上一直是個值得探討的熱點問題。傳統的化學復習課注重知識的系統性、科學性、完整性，教師授課面面俱到，重細節輕整合，重知識輕能力，容易將學生引入單純記憶知識的誤區。我們在教學實踐中探索元素化合物單元復習法，幫助學生在復習中形成整體化、結構化知識，以任務驅動，激發學生學習的積極性，不僅有效提高了復習效率，學生的化學學科核心素養也得到了發展。下面，本文以“鈉及其化合物”單元復習為例，談談我們的做法。

一、構建結構化的知識體系

元素化合物知識是高中化學中的重要內容。受認知水平局限，高一學生學習必修1元素化合物知識，主要通過觀摩演示實驗獲得實驗表象，再記憶相關元素化合物的性質和用途。這樣習得的知識通常是碎片化的，遺忘率較高。為了讓學生真正掌握知識、形成遷移能力，我們嘗試引導學生從以下幾個角度去構建結構化的知識體系。

1.基于物質分類觀構建知識網絡。從物質分類角度構建知識網絡，復習物質類別的通性，便于學生真正掌握并鞏固物質類別與物質性質的關系，進而形成根據物質類別推斷物質性質的學科能力。以“鈉及其化合物”單元復習為例，為了讓學生真正掌握金屬鈉、氧化鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質，我們運用化學分類思想，以思維導圖為工具，按照“金屬單質→氧化物→堿→鹽”的順序構建相關知識體系，與學生一道制作完成了鈉及其化合物為主題的知識網絡（如圖1）。

2.基于氧化還原觀構建知識網絡。鈉與過氧化鈉是典型的代表物，鈉具有強還原性，過氧化鈉既有氧化性又有還原性。因此，要掌握鈉和過氧化鈉的化學性質，還應從氧化還原反應的角度引導學生認識反應的實質，培養學生基于化合價升降的氧化還原反應思維，構建鈉及其化合物的價類二維圖（如圖2），提高分析問題和解決問題的能力，實現深度學習，為后續各單元復習起到指導作用。

對鈉及其化合物進行歸納分類，構建其相互轉化關系圖，可以讓學生從不同層面認識物質的多樣性，進而形成物質觀、分類觀，發展宏觀辨識與微觀探析核心素養。

二、培養實驗探究能力

“鈉及其化合物”中有豐富的實驗素材：金屬鈉放置于空氣中，金屬鈉放在石棉網上加熱，金屬鈉與水反應，金屬鈉與鹽溶液反應，過氧化鈉與水反應，過氧化鈉與二氧化碳反應，碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質實驗及相互轉化實驗，焰色反應實驗，氫氧化鈉溶液與鹽酸溶液的酸堿中和滴定等。以這些實驗為載體，進行實驗基本知識和基本技能復習的同時，還可以設計以下幾個探究實驗：探究Na與CuSO4溶液反應的機理，探究Na2O2與H2O反應的機理，探究Na2O2與CO2反應的機理，探究Na2CO3和NaHCO3的鑒別方法等。教師在組織實驗探究活動中，可以通過實驗觀察啟迪學生的思維，引導學生進行性質預測、方案設計、概括解釋等高水平探究活動，發現和提出有價值的問題，不斷提高科學探究能力，從而發展科學探究與創新意識核心素養。

三、培養“結構決定性質”觀念

化學學科核心素養中“宏觀辨識與微觀探析”水平2要求學生“能運用微粒結構圖式描述物質及其變化的過程，能從物質的微觀結構說明同類物質的共性和不同類物質差異及其原因，解釋同類的不同物質性質變化的規律”。

以鈉為代表元素的堿金屬是典型的金屬元素，其結構、性質有典型的變化規律，是發展學生“宏觀辨識與微觀探析”學科核心素養的好素材。為了讓學生學會從原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成“結構決定性質”觀念，提高從宏觀和微觀相結合視角分析問題能力，我們運用堿金屬在周期表中的位置，以任務驅動組織下面的學習活動：先是引導學生歸納整理其性質遞變規律，進而復習元素周期律、元素周期表、元素推斷、物質結構等知識;再結合Na、Na2O、Na2O2、NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3等具體物質，引導學生圍繞結構特點、化學鍵類型判斷、微粒種類判斷、電子式書寫、以“物質的量”為中心的計算、反應規律等展開探究式學習。課堂上，教師布置的學習任務包括：①說出鈉元素在周期表中的位置，思考鈉為什么那么活潑;②怎樣利用元素周期律比較金屬元素的金屬性強弱;③判斷Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的化學鍵;④寫出Na、Na2O、Na2O2、NaOH的電子式;⑤判斷1 mol Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中陰、陽離子的數目。

圍繞鈉元素的“位—構—性”學習，逐漸培養學生的證據意識，讓學生“能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽;建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系”，進而建立“結構決定性質”的認知模型，最終可培養學生的證據推理與模型認知核心素養。

四、培養分析和解決問題能力

鈉及其化合物所發生的反應可從不同視角進行分析，比如化學反應與能量變化、離子反應、氧化還原反應、水解反應、化學平衡、定量反應、反應條件、電化學原理等。教師在復習過程中，結合具體反應，引導學生從不同視角認識化學變化的多樣性，運用對立統一思想和定性與定量相結合的方式揭示化學變化的本質特征，一方面可以幫助學生復習鞏固知識，一方面又能讓學生體會到理論知識在分析和解決化學問題中的應用，便于其形成“變化觀念和平衡思想”核心素養。

鈉及其化合物在化學實驗、生活、生產中用途廣泛，教師可以為學生設置真實的情境，將需要掌握的知識鑲嵌在真實情境中，提出學生需要思考、研究才能解決的任務或問題。例如：

碳酸氫鈉俗稱“小蘇打”，在生產生活中用途廣泛。請解答下列問題。

（1）某“復合膨松劑”中的主要成分為碳酸氫鈉和硫酸鋁銨[NH4Al（SO4）2]，可用于面包、糕點、餅干的面食制作，使用方法是先將本品與面粉拌勻，再加適量30℃左右的水攪拌即可蒸烤。試寫出使用時發生反應的離子方程式。

（2）Na2O2和NaHCO3都屬于鈉的化合物，它具有很強的氧化性。少量Na2O2與FeCl2溶液能發生如下反應：? Na2O2+? FeCl2+? H2O→? ?Fe（OH）3↓+

FeCl3+? NaCl;已知FeCl2前面系數為6，請配平上述化學方程式并標出電子轉移方向和數目該反應中被還原的元素是氧化產物.

（3）向NaHCO3溶液中加入少許Ba（OH）2固體，忽略溶液體積變化，溶液中的c（CO32-）的變化是? （選填“增大”“減小”或“不變”）。

（4）已知HCO3-在水中既能水解也能電離。NaHCO3溶液呈堿性，溶液中c（H2CO3）? ?（選填“>”“<”或“=”）c（CO32-）。

（5）NaHCO3溶液中有哪些守恒？請寫出它們的表達式。

上述問題，涉及鹽類水解反應、氧化還原反應、離子反應、工藝流程的比較、弱電解質電離和水解程度大小比較判斷等知識，可有效提高學生運用所學基礎化學知識分析和解決現實生產或生活中的真實問題的能力。

五、培養科學態度與社會責任

核心素養導向下的高考復習，更加重視培養學生運用化學的思想方法分析、處理和解決真實問題的能力，讓學生“具有理論聯系實際的觀念，有將化學成果應用于生產、生活的意識，能依據實際條件并運用所學的化學知識和方法解決生產生活中簡單的化學問題”。學生只有在真實問題的解決過程中，才能夠切身體會到物質性質及其變化在促進社會可持續發展方面的應用，其科學態度與社會責任素養才能得到切實的發展。還是以“鈉及其化合物”單元復習為例。

下圖為侯德榜制堿法流程圖。

請思考并討論以下問題：

（1）從流程圖可以看出侯氏制堿法是先向飽和食鹽水中通入NH3，然后再通入CO2，從元素守恒角度分析，NaCl→…→Na2CO3，能否直接向飽和食鹽水中通入足量的CO2得到Na2CO3？

（2）NH3在水中溶解度有多大？NH3與CO2反應是生成（NH4）2CO3還是NH4HCO3？已知25℃時H2CO3、HCO3-、NH3·H2O的Ki分別為4.4×10-7、4.7×10-11、1.8×10-5。

（3）氨的食鹽水吸收了CO2后溶液中有哪些離子？沉淀池中析出的晶體是NaHCO3、NH4Cl、NaCl還是NH4HCO3？已知20℃時幾種物質的溶解度如下：

[ NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 溶解度/g 36.0 21.7 9.6 37.2 ]

（4）工業制堿，是由自然界易得到的原料開始，經過一系列反應連續生產的，包含哪些反應？哪些物質可以循環使用？

（5）NaHCO3是氨堿法和聯合制堿法制純堿的中間產物，在濾出小蘇打后，母液提取氯化銨有兩種方法：①通入氨，冷卻、加食鹽，過濾;②不通入氨，冷卻、加食鹽，過濾。對兩種方法的評價正確的是? ?（選填編號）。

A.①析出的氯化銨純度更高

B.②析出的氯化銨純度更高

C.①的濾液可直接循環使用

D.②的濾液可直接循環使用

（6）侯氏制堿法的優點是什么？

在討論以上問題的過程中，學生揭示了以上化學現象的本質：無論是化學反應還是結晶析出的過程，都體現出了“競爭”和“有序”的原則，說明工業生產在很大程度上取決于自然資源，從中了解了綠色化學的思想。這樣的復習體現知識價值，指向能力培養，有利于學生學科核心素養的形成和發展。

本文所說的元素化合物單元復習法，以化學思想觀念建構為主，以發展學生化學學科核心素養為目標，通過回顧元素化合物的重要物質建構元素觀，對物質進行分類建構分類觀，形成轉化關系建構轉化觀，設計實驗建構實驗觀，了解物質結構建構微粒觀，探討反應機理建構守恒觀，解釋反應原理建構平衡觀，促進知識遷移鞏固核心觀，進而發展學生的化學學科核心素養。以元素及其化合物為一個單元進行整體復習，突出內容與過程的聯系性和整體性，避免孤立地學習元素及其化合物知識，導致認識角度單一、認識思路僵化的弊端，便于學生建立元素化合物知識與化學原理知識間的聯系，從多視角對元素化合物展開復習，從單元宏觀范疇規劃教學，設置有思維梯度的學習任務，在完成任務過程中達到復習目標，提高復習效率。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S]北京：人民教育出版社，2018.

[2]郭金，于寶忠，劉洋，李洪山.素養為本的元素化合物教學思路研究——以“鈉及其化合物”為例[J].中學化學教學參考.2019，（4）：34—35.

[3]侯麗麗，劉晶，于少華，王磊.基于學生核心素養培養的元素化合物教學研究——以“鐵及其化合物”單元整體教學為例[J].化學教學.2019，（7）：44—46.

注：本文為2017年度廣西教育科學“十三五”規劃A類重點課題“基于學科核心素養培養的高中化學教學單元設計的研究”（課題編號2017A003）階段性研究成果。

（責編 白聰敏）