論忽視元素化合價知識教學(xué)的問題演變

摘要：現(xiàn)行的初高中教材在編排上存在銜接不當(dāng)?shù)葐栴}，加上中考教育考試體制的影響，不少學(xué)校和教師為了追求聲譽和中考分?jǐn)?shù)，往往輕視或忽略元素化合價知識的教學(xué)。而元素化合價知識在高中階段的教學(xué)顯得極為重要，實踐證明缺乏元素化合價知識的支撐，化學(xué)式、化學(xué)反應(yīng)原理、離子方程式、氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)等相關(guān)知識的教學(xué)必然存在不同程度的問題演變，可能對學(xué)生的高考、升學(xué)造成相當(dāng)大的影響，甚至阻礙其人生規(guī)劃與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：忽視；元素化合價；教學(xué)實踐；問題演變元素化合價是正確書寫化學(xué)式的前提條件，而化學(xué)式又是正確書寫化學(xué)方程式、離子方程式、氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)等重要知識的根基。本文就如果忽視元素化合價知識的教學(xué)，可能帶來的潛在危機或者問題演變進行探討。

1忽視元素化合價知識教學(xué)的根源所在

元素化合價知識這一重要的化學(xué)用語既是學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，又是近年來中高考的重點和熱點，那為何不少學(xué)校和教師還是會忽視元素化合價知識的教學(xué)呢？

1.1現(xiàn)行的教育考試體制影響

在現(xiàn)行的教育考試體制下，根據(jù)新課標(biāo)考試大綱，近年來的中考或者初中學(xué)業(yè)水平考試中，元素化合價知識極少涉及，也就有了不少學(xué)校和教師為了追求聲譽和中考分?jǐn)?shù)，往往輕視或忽略元素化合價知識的教學(xué)。特別是在一些經(jīng)濟落后地區(qū)，部分學(xué)校的老師還在沿襲傳統(tǒng)的“填鴨式”“灌輸式”教學(xué)模式，中考化學(xué)成績平均分70分以上不是難事。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：進入高中階段后，化學(xué)平均分50分以下純屬正常，有近45%的學(xué)生對化學(xué)喪失信心、不感興趣，一個根本的原因就是忽視元素化合價知識的教學(xué)。

1.2教學(xué)改革教材的編排影響

《元素化合價》是人教版九年級上冊第四單元第四節(jié)的內(nèi)容，根據(jù)新課標(biāo)大綱的要求，僅安排2學(xué)時教學(xué)，只要求達到了解水平，很顯然淡化了化合價的實質(zhì)性問題。學(xué)生也就很難做到快速、準(zhǔn)確地書寫化學(xué)式和化學(xué)方程式。另外，由于現(xiàn)行初高中教材在知識點的編排上銜接不當(dāng)，原本抽象、難懂的化合價知識的陰影就在學(xué)生的心底扎根，進入高中階段以后，學(xué)習(xí)自然變得更加被動、迷茫，心理負(fù)擔(dān)驟然加重，從而影響學(xué)生的身心健康［1］。

2忽視元素化合價知識教學(xué)的問題演變

元素化合價是學(xué)好化學(xué)的基礎(chǔ)知識，在整個中學(xué)化學(xué)教學(xué)中具有極其重要的作用，巧記善學(xué)、理解掌握方能有效運用。對一個初中生來說，化合價這部分內(nèi)容，大多屬于無意義識記材料，學(xué)習(xí)中既枯燥又無實驗，學(xué)生僅靠死記硬背，記不住，易遺忘，學(xué)習(xí)效率不高。

2.1元素化合價與離子符號相混淆

元素化合價知識是教學(xué)中的重點和難點，由于部分教師忽視化合價知識的教學(xué)，造成學(xué)生的囫圇吞棗，在元素化合價與離子符號這兩個極其簡單概念間都存在著混淆。

錯誤列舉：

（1） 離子符號的混淆：錯例如亞銅離子符號寫成Cu2+，而將銅離子符號寫成Cu+。

（2） 原子團（根）與離子符號的混淆：錯例如硝基寫成NO-2，而將亞硝酸離子寫為-NO2。

（3） 化合價與離子符號混淆：錯例如氫氧根OH-寫成OH-1，硝酸根NO-3寫成NO3-，硫酸根SO2-4寫成SO-24等。

2.2元素化合價與化學(xué)式不相匹配

熟練應(yīng)用化學(xué)式是學(xué)好化學(xué)的根本保障，而化合價又是正確書寫化學(xué)式的法寶。所以說學(xué)習(xí)化合價既是對化學(xué)式書寫的復(fù)習(xí)鞏固，也是對化學(xué)式重要意義的深刻理解。

例1：根據(jù)元素或原子團的化合價知識，正確書寫下列物質(zhì)的化學(xué)式：①氧化鈉②氫氧化鋇③草木灰④硫酸鐵⑤氯化鋁⑥氯化鈣⑦硫酸鈉。

［常見錯誤］①氧化鈉Na2O→NaO②氫氧化鋇Ba（OH）2→BaOH③草木灰K2CO3→KCO3④硫酸鐵Fe2（SO4）3→FeSO4⑤氯化鋁AlCl3→AlCl⑥氯化鈣CaCl2→CaCl⑦硫酸鈉Na2SO4→NaSO4等。

例2（選自《2021年云南省普通高中學(xué)業(yè)水平考試指導(dǎo)叢書》，改編）：

鈦是一種性能非常優(yōu)越的金屬，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可耐強酸腐蝕；高溫下化學(xué)性質(zhì)很活潑。某高校以鈦精礦（FeTiO3）為原料模擬金屬鈦的冶煉，步驟如下：

①用濃硫酸酸浸鈦精礦：FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O；

②向混合物中加入水和鐵屑，析出綠礬晶體（FeSO4·7H2O）后進行“操作Ⅰ”，得到濾液；

③加熱濾液，將生成的HTiO3沉淀煅燒，得到TiO2；

④在高溫條件下，向焦炭與TiO2的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和CO;

⑤加熱條件和稀有氣體（如氬）氛圍下，用TiCl4與鎂反應(yīng)可得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：

（1） 步驟③H2TiO3中Ti的化合價是。

（2） 步驟④中發(fā)生的化學(xué)方程式是。

［命題思路］本題主要考查金屬鈦冶煉的流程，涉及元素化合價、操作步驟、方程式書寫等知識［2］。

元素化合價知識相對枯燥、乏味，不易記憶。若教師又不重視，毫無疑問，學(xué)生必然出現(xiàn)對元素化合價知識的記憶和運用脫節(jié)，導(dǎo)致元素化合價與化學(xué)式的不匹配，阻礙了教學(xué)的良性發(fā)展。

2.3阿伏伽德羅常數(shù)題型難以解決

阿伏伽德羅常數(shù)題型在近幾年的高考題中為必考題，而這類題型常具有一定的隱蔽性，需要借助化學(xué)方程式（元素化合價的變化）加以分析才能解決。試想，若忽視元素化合價知識的教學(xué)，考生能不誤入陷阱？

例如：設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)，下列敘述正確的是：（）

A. 2.4 g金屬鎂變?yōu)殒V離子時失去的電子數(shù)為0.1 NA

B. 常溫常壓下，1 mol NO2氣體與水反應(yīng)生成NA個NO-3

C. 62 g Na2O溶于水后所得溶液中含有O2-離子數(shù)為NA

D. 在銅與硫的反應(yīng)中，1 mol銅失去的電子數(shù)為NA

［部分解析］如D選項：Cu與S反應(yīng)的方程式為Cu+SCuS，據(jù)Cu-2e-→Cu2+，1 mol銅失去的電子數(shù)為2NA，反而誤認(rèn)為D選項是錯誤的。

［問題演變］就因為一個“忽視”、一個“無知”，學(xué)生面對高考常痛失6分，可謂“差之毫厘，失之千里”，問題的嚴(yán)重性也就不言而喻。

2.4離子或化學(xué)方程式的書寫正確率下降

不難發(fā)現(xiàn)，近幾年各省的高考試題，離子或化學(xué)方程式的書寫已成為?？键c，離子方程式的知識出題率是100%。此類考題常以元素化合價知識（氧化還原反應(yīng)）為主要考查對象。而根據(jù)新課標(biāo)大綱的要求，淡化化合價的概念，部分教師忽視化合價知識的教學(xué)也就成為必然。顯而易見，離子方程式知識的考查，其正確率能不下降？

例如（高考改編）判斷下列各題中的文字描述與相應(yīng)的離子方程式書寫是否相對應(yīng)？

1. Fe（NO3）3溶液加入過量的用稀硫酸酸化的NaI溶液，2Fe3++2I-2Fe2++I2，錯。其原因是還有NO-3→NO。

2. 鐵屑和稀硫酸的反應(yīng)，2Fe+6H+2Fe3++3H2↑，錯。其原因是H+只能將鐵屑氧化為Fe2+。

3. 利用腐蝕法制作印刷線路板：2Fe3++3Cu2Fe+3Cu2+，錯。其原因是Cu只能將Fe3+還原到Fe2+。

4. 向Ca（ClO）2溶液中通入少量的SO2氣體，Ca2++2ClO-+SO2+H2OCaSO3↓+2HClO， 錯。其原因是ClO-可氧化SO2。

［命題思路］以上各小題均考查氧化還原反應(yīng)，涉及元素化合價知識、離子方程式書寫等知識［3］。

2.5化學(xué)反應(yīng)原理的把握更加困惑

元素化合價知識不清，不會靈活運用其解決實際問題，導(dǎo)致對化學(xué)反應(yīng)原理的把握難度增大，甚至杜撰反應(yīng)物或生成物，不符合客觀事實，錯誤地書寫相關(guān)化學(xué)方程式。

［常見錯誤］①鐵與酸反應(yīng)：Fe+2HClFeCl2+H2↑，錯寫成2Fe+6HCl2FeCl3+3H2↑；②高一實驗室制取漂白粉或漂白精：Cl2+2Ca（OH）2CaCl2+Ca（ClO）2+H2O錯寫成Cl2+2CaOHCaCl+CaClO+H2O；③硫化鋁與水反應(yīng)Al2S3+6H2O2Al（OH）3↓+3H2S↑錯寫成AlS+2H2OAl（OH）2↓+H2S↑；④Fe與I2反應(yīng)錯寫成2Fe+3I22FeI3等。

例如（2021年北京市等級性考試化學(xué)19，改編）：某小組探究鹵素參與的氧化還原反應(yīng)，從電極反應(yīng)角度分析物質(zhì)氧化性和還原性的變化規(guī)律。

（1） 濃鹽酸與MnO2混合加熱生成氯氣。氯氣不再逸出時，固液混合物A中仍存在鹽酸和MnO2。反應(yīng)的離子方程式是。

（2） 根據(jù)（1）中結(jié)論推測：酸性條件下，加入某種化合物可以提高溴的氧化性，將Mn2+氧化為MnO2。經(jīng)實驗證實了推測。該化合物是。

［命題思路］本題考查氧化還原反應(yīng)的原理，涉及元素化合價知識、離子方程式書寫等知識［4］。

如果對元素化合價知識不深入理解和靈活運用，僅靠繁瑣且枯燥的記憶，學(xué)生不僅記不住物質(zhì)的特性，也無法克服死記硬背化學(xué)方程式的弊病，化學(xué)反應(yīng)原理的理解又何從談起？

2.6氧化還原反應(yīng)的教學(xué)倍受影響

氧化還原反應(yīng)貫穿整個高中教材的始終，在中學(xué)化學(xué)知識體系中占有非常重要的地位，是近年來高考的重點、難點和熱點內(nèi)容。此類題型考查的形式多樣，題目新穎靈活，定性與定量結(jié)合，適合不同層次的學(xué)生，區(qū)分度明顯?？梢赃@樣說：學(xué)好了氧化還原反應(yīng)就等于掌握了開啟氧化還原反應(yīng)之門的金鑰匙，推開了學(xué)好化學(xué)的智慧之門。

例如（2021年北京高考9）：用電石（主要成分為CaC2，含CaS和Ca3P2等）制取乙炔時，常用CuSO4溶液除去乙炔中的雜質(zhì)，反應(yīng)為：

①H2S+CuSO4 CuS↓+H2SO4

②24CuSO4+11PH3+12H2O8Cu3P↓+3H3PO4+24H↑SO4

下列分析不正確的是：（）

A. CaS、Ca3P2發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaS+2H2OH2S↑+Ca（OH）2、Ca3P2+6H2O2PH3↑+3Ca（OH）2

B. 不能依據(jù)反應(yīng)①比較硫酸與氫硫酸的酸性強弱

C. 反應(yīng)②中每24 mol CuSO4氧化11 mol PH3

D. 用酸性KMnO4溶液驗證乙炔還原性時，H2S和PH3有干擾

［易錯提示］C項，注意①PH3中的H是正一價嗎？②被氧化的PH3的物質(zhì)的量并不等于參加反應(yīng)的PH3的物質(zhì)的量。

對元素的化合價知識的準(zhǔn)確理解和把握，是學(xué)好氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ)，更是學(xué)好高中化學(xué)的有力保障［5］。

2.7電化學(xué)知識的實質(zhì)性突破受阻

電化學(xué)是高考命題的熱點之一，也是近幾年的高考必考題。高考試題以選擇題或非選擇題等形式出現(xiàn)。主要考查點：原電池、電解池、電子轉(zhuǎn)移、電極產(chǎn)物、電極反應(yīng)式的書寫等，而這些，無一不與元素化合價知識緊密相關(guān)聯(lián)。

例如（選自《2021高中化學(xué)選擇性必修1.教材幫》，改編）：鋰離子電池廣泛應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品中，也是電動汽車動力電池的首選。正極材料的選擇決定了鋰離子電池的性能。磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）以其高倍率性、高比能量、高循環(huán)特性、高安全性、低成本、環(huán)保等優(yōu)點而逐漸成為“能源新星”。

（1） 磷酸亞鐵鋰生產(chǎn)的主要方法，通常以鋰鹽、磷酸鹽和亞鐵鹽為原料，按一定比例充分混勻后，在惰性氣體氛圍中，經(jīng)過較低溫預(yù)分解、高溫焙燒，最后研磨粉碎而成。請回答下列問題：

①補充完整該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Li2CO3+2FeC2O4·2H2O+2NH4H2PO42LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑++。

②理論上，反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移0.15 mol電子，會生成LiFePO4g。

［答案解析］（1） ①由原子守恒可知，Li2CO3+2FeC2O4·2H2O+2NH4H2PO42LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑+2CO↑+7H2O↑。②C2O2-4中C的化合價為+3，生成的CO和CO2中C元素的化合價分別為+2、+4，生成2 mol CO轉(zhuǎn)移2 mol電子，同時生成2 mol LiFePO4，則反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移0.15 mol電子，生成0.15 mol LiFePO4，其質(zhì)量為23.7 g。

［命題思路］本題主要考查鋰離子電池，涉及元素化合價分析、電子轉(zhuǎn)移、化學(xué)方程式書寫等知識。

如何去記住這么多的化合價呢？實踐證明：采用順口溜記憶法效果較好，這樣可以把一些枯燥乏味的數(shù)字變得有意義。在教學(xué)中，同時結(jié)合元素周期表，教其反復(fù)練習(xí)，使學(xué)生體驗到學(xué)習(xí)的快樂，增強學(xué)習(xí)興趣［6］。

3結(jié)語

從以上諸多問題不難看出，如果教師在教學(xué)過程中不更新傳統(tǒng)的教育觀念，忽視元素化合價知識，相關(guān)教育主管部門缺乏對現(xiàn)行初高中化學(xué)教材內(nèi)容編排銜接的調(diào)研，不加以高度重視，不及時修訂相關(guān)的教育法規(guī)和考試制度，教育改革中出現(xiàn)的個別小問題，很可能演變?yōu)橛绊憣W(xué)生的個體發(fā)展，甚至阻礙教育發(fā)展和時代進步的大問題。

參考文獻：

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［6］江玉安.高考復(fù)習(xí)：化學(xué)學(xué)科的再發(fā)現(xiàn)與新認(rèn)知——以基于試題講評的《化學(xué)反應(yīng)原理》復(fù)習(xí)為例［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2022（10）：2728.