多模塊融合的元素化合物復習

曹旭琴

摘要：分析了兩版《普通高中化學課程標準》中課程結構的差異，提出新高考方案下元素化合物的復習應考慮與“原理”、“結構”等模塊進行融合。從結構和原理的層面深入理解物質的性質與應用，在此基礎上進行遷移，解決陌生情境下的問題。

關鍵詞：模塊融合;元素化合物;氨的復習

文章編號：1008-0546（2020）06-0002-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/i.issn.1008-0546.2020.06.001

一、模塊融合復習方式提出的背景

2014年《國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見》正式頒布，上海和浙江首批啟動新高考試點;2017年，北京、天津、山東和海南啟動試點，采用3+3高考方案;2019年江蘇、湖北、福建、遼寧、廣東、重慶、河北和湖南進入高考綜合改革，采用3+1+2高考方案。2018年1月《普通高中化學課程標準（2017年版）》正式出版，與《普通高中化學課程標準（實驗）》相比，課程結構發生變化，見圖1。

《普通高中化學課程標準（實驗）》中明確高中學生高考化學要求：化學1、化學2是基本組成部分，報考人文學科或社會科學專業的學生，最多不超過3個模塊;報考理工類專業的學生，最多不超過4個模塊;報考化學及其相關專業的學生，最多不超過6個模塊。以2019年各地高考化學試題為例，化學1、化學2均是基本組成部分，全國I、Ⅱ、Ⅲ卷和海南卷“原理”模塊必考，“結構”和“有機”模塊選考其一;北京卷、天津卷“原理”和“有機”模塊必考，無選考;江蘇卷“原理”和“有機”模塊必考，“結構”和“實驗化學”模塊選考其一。浙江選考在學考的基礎上加試“原理”、“有機”和“實驗化學”各一題。由于“原理”模塊的必考，與元素化合物相關的試題或多或少地與化學反應原理進行了融合。

《普通高中化學課程標準（2017年版）》明確高中學生高考化學要求：在必修課程基礎上再修習選擇性必修課程全部3個模塊的內容，獲得6個學分。即3+3或3+2+1的高考方案中“原理”、“有機”和“結構”模塊均必考。那就意味原本只是“原理”與“元素化合物”可以融合，以后“結構”可與“元素化合物”甚至是“有機化學”融合。故新高考方案下的元素化合物復習可以嘗試多模塊融合的復習方式。

以下是多模塊融合的“氨的復習”設計思路和教學過程。本課借用烴的衍生物概念，課中涉及的“氨的衍生物”是指NH₃中的一個氫原子被其他原子或原子團替代后的產物。

二、教學目標

學業水平考試命題的原則是以核心素養為測試宗旨，以真實情境為測試載體，以實際問題為測試任務，以化學知識為解決問題的工具。即在真實、陌生的情境中考查學生用結構化知識解決實際問題的能力。首先學生的相關知識、認識思路和核心觀念應結構化。氨只是載體，復習時應將氨納入氮及其化合物的相互轉化中，從宏微結合、變化觀念的角度理解物質性質及變化的本質，從而做到舉一反三。其次是要認識含氮物質性質及轉化在生產中的應用和對生態環境的影響，貼近生活或生產實際，讓學生充分認識化學學科的價值。故本節課的教學目標如下：

通過對合成氨工業和硝酸工業相關問題的交流討論，建構氮及其化合物相互轉化的網絡，從能量和平衡的角度深入理解化學反應，提升變化觀念和平衡思想的素養水平。

通過對氨及其衍生物結構分析，預測肼可能的性質、應用及制備方法，學習宏微結合的思維方式，體會化學學科的應用價值。

三、教學流程

課堂教學流程如表1所示。

[教師]圖4為工業制備硝酸的流程。①熱交換器作用是什么？②演示NO與空氣中O₂反應實驗。從熱交換器頂端進入的氣體成分是NO、O₂、N₂等，下端出來的氣體成分是NO₂、O₂、N₂等，思考造成氣體成分差異的原因是什么？③吸收塔中出來的氣體為什么要循環？硝酸工業的尾氣如何處理？

3.[環節三]尋找氨的衍生物并預測其可能的性質及應用

[教師]氨氣的性質主要是由其氮原子上的孤對電子和氮元素的強電負性所致，NH₃可拆分為H-NH₂，只要保留-NH₂，則衍生出的其他物質性質也有相似之處，試尋找氨的衍生物。

4.[環節四]預測肼的制備

[教師]①比較NH₃、CO（NH₂）₂與N₂H₄中氮元素化合價的差異，以NH₃或CO（NH₂）₂為原料生產肼需加入哪一類物質？②若加入試劑為NaClO，寫出反應的方程式，如果是實驗室模擬CO（NH₂）₂溶液與NaClO溶液生產水合胼的實驗，加料方式應該如何？

由于水合肼本身有強還原性，所以加料時應將NaClO溶液邊滴加邊攪拌地加入CO（NH₂）₂溶液中。如果將CO（NH₂）₂溶液加入NaClO溶液中，則生成的水合肼會被過量的NaClO氧化為更高價的含氮物質。

[教師]氨的衍生物由于在結構中保留了-NH₂，與NH₃具有許多相似性。抓住物質的結構特征能幫助我們認識物質，預測未知物質的性質和應用?；瘜W反應原理可以幫助我們調控反應，如從熱力學角度思考反應是否能發生、反應進行的限度及反應的能量變化等，從動力學的角度可以進行反應速度的調控等。

五、多模塊融合的元素化合物復習教學反思

1.從原理和結構層面加深對已有知識的理解

2003版課程標準對應的高中化學教材，元素化合物基本在《化學1》中，有關結構和原理的內容在《化學2》中，系統全面地學習結構和原理要到選修課程。高一年級只能發揮氧化還原反應、離子反應這兩個核心概念在元素化合物教學中的作用。雖然在選修模塊教學時可用已有元素化合物為載體，加深對物質性質的理解，但涉及元素化合物內容較少。高三復習階段是從原理和結構層面加深對已有元素化合物知識理解的良好時機。有了對物質性質的本質理解，紛繁復雜的物質世界在學生眼中才會變得有規律可循。

2.培養學生陌生情境下解決問題的能力

元素化合物復習，學生在形成結構化知識后，應該在教師的引領下進行遷移，解決實際問題，把握學科的本質和思想方法，逐步形成觀念的結構化。如本節課復習完氨的相關內容后，讓學生遷移解決與肼相關的問題。當然也可以選擇其他的物質作為載體，如苯胺或是帶氨基的其他有機物。問題可以設置成“帶氨基的藥物為什么通常制成鹽類”“氨基為什么在有機合成時常需要保護”“對苯二胺為什么可用來保護（NH₄）₂SO₃等”。

3.多模塊融合的復習需考慮適切度

多模塊融合的復習課綜合性強，對學生的能力要求較高。除了要求學生從原理和結構兩個層面認識物質性質的本質，還要求學生會遷移應用。須視學生的基礎而設置合適的教學目標，選擇情境的陌生度、綜合度要適當。高三不同教學時段難度也應有所不同，前期以對已學元素化合物加深其原理和結構上的理解為主，后期可以加大問題陌生度和復雜度。