張景松
高三化學復習是學生提高高考成績的重要時機,也是學生形成知識體系、建構(gòu)思維模式的必要階段,因此,高三教師要研究提升化學復習效益的教學方法、訓練模式。利用化學基本觀念的統(tǒng)領(lǐng)作用,引導學生洞察命題考查的意圖,建立知識體系的聯(lián)系,建構(gòu)思維模式的完善,無疑是高三復習的有效方式之一。
常見的化學觀念有:分類觀、微粒觀、轉(zhuǎn)化觀、平衡觀、守恒觀等。高三的化學復習,大量時間是在做題講題,所以很有必要讓學生獨立地或與同學、老師合作去發(fā)現(xiàn)題目中知識之間的聯(lián)系,挖掘隱藏在背后的重要思想和觀點,概括提煉出化學觀念;使學生熟悉化學內(nèi)容和基本觀念的相互聯(lián)系,深化學生化學知識的記憶、聯(lián)系,解決問題思維的選擇、調(diào)用;讓學生學會用化學觀念參與具有驅(qū)動性的問題和活動,參與有意義的、真實的、具有挑戰(zhàn)性的學習環(huán)境中。
下面是一些根據(jù)近年福建高考、質(zhì)檢試題編制的案例,淺析如何利用化學觀念的統(tǒng)攝,洞悉命題者的意圖,提升化學復習的效益。
1.轉(zhuǎn)化觀在“工業(yè)流程”中的解題思維呈現(xiàn)與挖掘。
(2010年·福建)24.(14分)
硫酸鋅可作為食品鋅強化劑的原料。工業(yè)上常用菱鋅礦法生產(chǎn)硫酸鋅,菱鋅礦的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等,生產(chǎn)工藝流程示意如圖1。
(1)將菱鋅礦研磨成粉的目的是 。
(2)“氧化除鐵”步驟中反應的離子方程式:
□Fe(OH)2+□ +□ =□Fe(OH)3+□Cl-
(3)針鐵礦(Goethite)是以德國詩人歌德(Goethe)名字命名的,組成元素是Fe、O和H,化學式量為89,化學式是
(4)根據(jù)表1數(shù)據(jù),調(diào)節(jié)“濾液2”的pH時,理論上可選用的最大區(qū)間為 。
表1
(5)工業(yè)上從“濾液3”制取MgO,合適的反應物是
(選填序號)。
a. 大理石粉 b.石灰乳
c. 純堿溶液 d. 燒堿溶液
(6)“濾液4”之后的生產(chǎn)操作依次為 、 、過濾、洗滌、干燥。
(7)分析圖1中數(shù)據(jù),估算菱鋅礦粉中ZnCO3的質(zhì)量分數(shù)為 。
學生做題后應該能找出命題者的設(shè)計思路,體現(xiàn)的基本觀念。如問題(1)、(4)說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化是有條件的,可以是“研磨”、“調(diào)pH”、“加熱”、“濃”等;(2)、(7)隱含著轉(zhuǎn)化是有規(guī)律的,可以是“質(zhì)量守恒”、“電子守恒”、“電荷守恒”等;整個流程展示出轉(zhuǎn)化是有價值的,最終的目標就是為了硫酸鋅。
通過這類題目的訓練復習,學生可以發(fā)現(xiàn)命題者的意圖就是體現(xiàn)轉(zhuǎn)化觀,許多轉(zhuǎn)化時課本沒接觸過的,但是它們總滿足一定的條件和規(guī)律。學生應該能建構(gòu)的解決工業(yè)流程的思維模式:(1)生產(chǎn)流程轉(zhuǎn)化的價值如何——是不是實現(xiàn)物質(zhì)制備、分離、提純等。(2)流程轉(zhuǎn)化的始終態(tài)如何——流程中涉及哪些物質(zhì),起始反應物和目標產(chǎn)物是否含同種元素。(3)物質(zhì)是怎樣轉(zhuǎn)化的——流程中各步的起始、終態(tài)物質(zhì)是什么,增加了哪些物質(zhì),減少了哪些物質(zhì)。(4)反應是怎樣發(fā)生的——流程中每步對應的條件(如試劑和反應環(huán)境)是什么,這個條件怎樣實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。(5)流程過程如何體現(xiàn)綠色化學——成本是否較低,方案是否可行,是否節(jié)能環(huán)保,如何實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用等。
2. 平衡觀和微粒觀是“溶液中的離子反應”的核心觀念
(2012年·福建質(zhì)檢)23.(14分) 24.(16分)改編
(1)25℃時,往a mol·L-1的NH3的水溶液(甲)中滴加0.01 mol·L-1H2SO4溶液(乙),滴加過程中溶液的導電能力 (填“增強”、“減弱”或“不變”);當甲與乙等體積混合時,溶液呈中性(設(shè)溫度不變),甲中溶質(zhì)的電離常數(shù)Kb=(用含a的代數(shù)式表示)。
(2) 羥胺(NH2OH)可看成是氨分子內(nèi)的1個氫原子被羥基取代的物質(zhì),常用作還原劑,其水溶液顯弱堿性。
① NH2OH的水溶液呈弱堿性的原理與NH3相似,NH2OH的水溶液中主要離子有 (填離子符號)。
②某離子化合物的組成元素與NH2OH相同,其水溶液顯酸性。該物質(zhì)是 (填化學式)。
③若要使某濾液中SO42-、SO32-濃度均小于1.0×10-5 mol·L-1,溶液中Ba2+濃度應不小于 mol·L-1。 已知Ksp(BaSO3)=5.0×10-10,Ksp(BaSO4) =1.1×10-10。
④用惰性電極電解硝酸溶液可制備NH2OH。寫出其陽極反應式: 。
問題(1)、(2)中①涉及NH3·H2O的電離平衡,從微粒NH4+濃度的變化情況分析導電能力的變化;從微粒NH4+、OH-、NH3·H2O的數(shù)目可以變化,但平衡常數(shù)不變計算平衡常數(shù)Kb;由NH3·H2O溶液中的微粒情況類推NH2OH的水溶液的主要離子。(2) ②、③、④分別是水解平衡、溶解平衡、電極反應,亦是平衡觀、微粒觀兩個核心觀念的表現(xiàn)方式。
這類題目的命題意圖,就是要求高三學生從微粒的角度來認識物質(zhì)在水溶液中的行為。從解題中提煉出:物質(zhì)在水溶液中是以分子、離子等微粒的形式存在的;這些微粒之間存在相互作用,使分子解離成離子、離子結(jié)合為分子;當微粒間的這些相互作用過程可逆時會達到平衡狀態(tài),這時微粒的數(shù)目保持不變;條件改變會引起平衡的移動,影響微粒的數(shù)量。
從學生的復習效果來說,從溶液中存在的微粒、微粒間的相互作用兩個方面來看,從逐步建構(gòu)、發(fā)展微粒觀和平衡觀這一目標來說,“溶液中的離子反應”復習內(nèi)容及練習題呈現(xiàn)給學生的方式按圖2所示順序更加合理。
同時,學生可以按圖3的方式從眾多的試題中凝練出“平衡觀”“動態(tài)觀”指導建構(gòu)溶液中的離子反應知識體系。
此外,對于無機元素及其化合物的復習,可以讓學生從試題中概括出分類觀、轉(zhuǎn)化觀、價態(tài)觀、結(jié)構(gòu)觀等。以類屬思想建構(gòu),抓物質(zhì)通性及轉(zhuǎn)化規(guī)律;以氧化還原建構(gòu),抓氧化還原性及其轉(zhuǎn)化;以金屬活動順序表為指導,抓金屬性差異;以元素周期律等為抓手,抓相似性與遞變性。例如以S元素價態(tài)的變化復習硫及其化合物的轉(zhuǎn)化;從NaHCO3所屬的類別(弱酸鹽、酸式鹽、鈉鹽等)復習其性質(zhì)(水解、電離、焰色等)。對于電化學、圖像題的復習,也是以“微粒觀”“動態(tài)觀”為指導,構(gòu)建普適性的思維模型。
化學觀念統(tǒng)領(lǐng)的高三復習策略,不能立足在一個課時或一節(jié)的教學內(nèi)容上,而應選擇相關(guān)內(nèi)容進行整體的設(shè)計。這種設(shè)計可以以某種觀念為紐帶設(shè)計題目和復習計劃,包括不同內(nèi)容,由簡入繁、由淺入深,層層遞進;也可以在同一教學內(nèi)容體現(xiàn)不同化學觀念,拼盤式設(shè)計問題,以發(fā)散的思維建構(gòu)化學知識體系。
綜上,幫助學生在高三復習中提煉概括出化學觀念,在做題中發(fā)現(xiàn)挖掘化學觀念,并用這種觀念建構(gòu)化學知識體系和思維特征,對提升復習效益有著重要的意義和必要性。探討基于化學觀念下的高三復習策略能夠使學生深刻領(lǐng)悟核心概念和科學思想。因此,值得進一步深入研究如何用化學觀念整合各章節(jié)內(nèi)容的復習,研究如何在試題中突出設(shè)計化學觀念,研究如何使學生在做題中體會化學觀念的價值。