高三元素化合物教学方式的革新与实践

王富龙

摘要：元素化合物是高中化学知识的主体，是化学计算、化学实验、化学基本理论等知识的载体。然而元素化合物的教学经常演变成化学性质及化学方程式的记忆，导致学生前记后忘的尴尬局面。作者结合自己的教学实践，力求寻找一条高三元素化合物教学方式的有效途径。

关键词：元素化合物;科学方法;教学方式

文章编号：1008-0546（2014）12-0025-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.009

元素化合物是高中化学知识的主体，贯穿于化学学科的始终。元素化合物知识是构成中学化学知识的基础，它是化学计算、化学实验、化学基本理论等知识的载体，是其它化学知识之源。然而元素化合物的教学经常演变成化学性质及化学方程式的记忆，导致学生前记后忘的尴尬局面。

如何将元素化合物的学习演变成学生容易理解，容易记忆，达到最佳效果呢？笔者结合自己的教学实践，力求寻找一条高三元素化合物教学方式的有效途径。

传统的元素化合物的教学一般遵循下列的知识网络。

传统方法优点是条理清楚，缺点是学生记忆起来有些困难。心理学研究表明，记忆要放在一定的情景中效果更好。因此设计一定的教学情景，将元素化合物知识变成生动有趣的情景的一个环节，让我们在不知不觉中学会了它，并且想忘记都有些困难，这样就达预期的效果。

硝酸盐的性质，是近年来上海高考新增加的内容，笔者以“硝酸盐的性质”一课为切入点，展开元素化合物教学方式有效性的实践。

一、贯彻STS思想

化学与科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）紧密结合，元素化合物和生活的切入口也有很多。以社会生产和人们生活实际为背景，旨在加深学生对科学与生活的认识，深刻领会化学是一门与人类生活息息相关、促进社会进步和发展有着紧密联系的科学，是富有探索、创造和与时俱进的科学。

以“硝酸盐的性质”为例，在引入课题的时候把当今农业问题一个时代的大背景展现给大家。情景引入：2011年10月31日是一个令人警醒的日子，据联合国人口基金的预测，这一天世界人口达到70亿。有专家担忧70亿人，地球如何喂饱你！ 化肥的使用，粮食的增产一定程度缓解世界人多地少的矛盾。然而假化肥事件屡有发生。在农村为了检验硝酸钾化肥的真伪，农民伯伯经常把硝酸钾化肥撒在燃烧的木炭中，如果出现紫色的火焰，并且火苗更旺，就证明是真化肥。

接下来就是情景模拟，实验操作。在实验中和学生一起观察，的确看到了在向煤气灯火焰上撒硝酸钾固体的这一瞬间，火焰是紫色的，并且火苗更加旺盛，那么农民伯伯的鉴定方法有什么科学依据呢？我们知道钾元素的焰色反应是紫色的，火苗更加旺盛说明硝酸钾受热分解产生一种能助燃的气体，通过实验我们可以得出硝酸钾受热容易分解。在联系生活和生产的过程中，一条主线从中也显现出来，即硝酸盐受热能分解。一个实验起到两种作用，达到了引入硝酸盐受热分解的化学性质。

从生活中最为常见的事物引入课堂教学中来，原于学生的生活实践，学生已经具有一些初浅的认识，可以说是知其然，但不知其所以然的状态，引发兴趣的爆发点。学生体验到一种亲身参与的情感，是呼唤学生特有的对知识兴趣的条件。这种与社会生活有关的引入自然生动，能起到调动学生感观，关注自然科学与人文精神的融合，培养学生科学的人文精神和关注社会与生活品质。

二、渗透科学探究的方法

科学探究是二期课改课程标准提倡的重要理念之一。以化学知识为载体，要求学生在已有知识、已有经验的基础上，合作或自主设计实验，并通过对实验现象、数据的分析，最后经实验得出结论，以培养学生利用有关信息解决问题的能力和自主学习的能力，培养学生实事求是的科学态度。

1. 合理的推导预测

加热分解硝酸铜，通过实验观察到产生红棕色的是NO2，黑色物质是氧化铜。问学生方程式如何写？是否只有这两种产物呢？根据N元素化合价在降低，还缺一种化合价升高的产物。引导学生分析，可能是有氧气生成。2Cu（NO3）22CuO+4NO2↑+O2↑

学生自己通过氧化还原的知识合理推导出的结论比老师直接告诉他，记忆深刻。

2. 控制变量的研究方法

提出的假设是否成立还需要实验证明。如何证明有氧气呢？一般想到的是用带火星的木条复燃。然后就播放事先拍好的实验录像。用下图装置，做硝酸铜分解实验，发现带火星木条复燃。问学生，使带火星木条复燃的是O2吗？

学生讨论分析后发现，刚才实验不能证明有氧气生成，原因是NO2有干扰。我们不知道NO2是否有助燃性，引导学生研究一种物质的性质的时候，必须排除另外物质的干扰，潜移默化给学生渗透一种科学的研究方法。有学生就提出可以制取一瓶纯净的NO2看能否使带火星的木条复燃。

于是设计实验。用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体，并用浓硫酸或无水氯化钙固体进行干燥，再将带火星的木条伸入二氧化氮中观察现象。事先播放拍好的实验录像。发现的确复燃了。说明NO2有助燃性。

通过实验说明一切结论，不要让学生觉得一切的探究只是理论上或者说口头上，有条件当堂实验当堂做，如果时间长或者有毒物质可以事先老师拍好录像然后再播放。

3. 找参照物进行类比或者对比

那么原来做硝酸铜分解实验，发现带火星木条复燃到底是说明NO2和O2哪种物质表现的助燃性，还是一起表现的助燃性呢？让学生进一步探究。引导学生发现一个重要的参照物——氧气在空气中含量大约占20%，即氮气和氧气4∶1，木条在空气中不能复燃，然而，硝酸铜分解产生的NO2和O2之比刚好是4∶1，木条复燃了说明是NO2有助燃的性质。endprint

对照实验是我们化学研究中经常运用的方法。让学生参与问题的推理，思考的过程远比记住一个结论效果多得多。

前面的实验还是不能证明有氧气生成，只是意外发现了NO2有助燃的性质。让学生知道好多科学发现都是在意外中收获到结果，不能忽视每一个容易忽视的问题，不能放过每一个异常的现象。培养学生科学的质疑精神。以元素化合物着手使科学探究的方法不再是一句空话，而是有具体的实施的载体和依据。

能不能将NO2和O2分开呢？同学在寻找后发现通过化学方法没有办法将两者分开，原因是4NO2+ O2+2H2O4HNO3。提示物质的熔沸点：O2：熔点

-218.8℃;沸点-182.97℃。 NO2 熔点-11.2 ℃ ;沸点21.2℃。我们根据两者液化的温度不同，将两者分离。换一种实验装置再重新做一遍。根据复燃现象发现有O2生成。

通过课堂的学习活动，联系社会焦点事件的分析，用真实情景来创设教学情境，激发同学寻求情景信息中“化学问题”的解决。引导学生对情景事件作细致的化学问题梳理，并解决与化学物质性质有关的问题，形成一个化学问题解决的丰富过程;通过这种方式让学生体会从“科学”的角度来表达自己的学习行为，逐步树立科学态度，促进学生提高对科学发展观的认识。

三、与理论紧密结合

鉴于元素及其化合物的许多内容和化学基本理论紧密联系在一起，如何把握适当的拓展成为教学实践过程中的难点。

在元素及其化合物的教学中适当地渗透和铺垫化学结构理论，有利于加强基础、有利于科学态度和科学方法的训练，适当利用化学理论去体会、分析和总结元素化合物知识，强化结构决定性质、性质决定存在和用途，建立知识之间的联系，将元素化合物知识系统化。

1.与元素周期表紧密联系

以“硝酸盐的性质”为例，归纳出硝酸盐分解规律，金属活动顺序表中排在Mg之前的硝酸盐分解得到的是亚硝酸盐和O2;Mg～Cu（包含Mg和Cu）之间的硝酸盐分解生成金属氧化物、NO2、O2;Cu以后的硝酸盐分解生成金属单质、NO2、O2。提问学生写出Ca（NO3）2、Hg（NO3）2、LiNO3的分解方程式。前面两个在金属活动顺序表中可以找到，其中Li在金属活动顺序表中没有，需要借助元素周期表对角线的原则，Li与Mg对角线。分解产物应该模仿硝酸镁。和元素周期表有机结合，将没有出现在金属活动顺序中的金属元素的硝酸盐分解也能自己推导出产物，扩大了金属硝酸盐的范围，不再只局限金属活动顺序表中那少数的几种。

2.与氧化还原紧密结合

2KNO32KNO2+O2↑

2Cu（NO3）22CuO+4NO2↑+O2↑

2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑

根据三种硝酸盐分解方程式，请学生寻找异同点。相同点：都是氧化还原反应，N元素化合价降低，被还原，氧元素化合价升高，被氧化。产物都有氧气生成。不同点：产物不同，N元素降低的化合价不同，金属化合价有的改变，有的不变。这些都是氧化还原的基础知识。

另外通过设计问题：

①如果加热分解硝酸银产生的气体也能使带火星的木条复燃，能否说明NO2有助燃性呢？不能。

②原因是什么？2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑氧气在混合气体中含量大于氧气的空气中的含量，可能是氧气的助燃。

③那么还有哪种硝酸盐分解产生的气体使带火星的木条复燃，能说明NO2有助燃性呢？学生回答硝酸镁，原因是镁和铜都是正2价，其实不完全正确。启发学生发现排在金属活动顺序表镁和铜之间的硝酸盐都符合。引导学生发现NO2和O2系数之比为4∶1，而金属元素化合价前后不变，这些硝酸盐分解产生的NO2和O2是4∶1是由氧化还原得失电子相等决定的。

3.与可逆反应平衡移动紧密结合

根据NO2和O2两者液化的温度不同，将两者分离。在换一种实验装置再重新做一遍的时候发现U形管左面气体还略带红棕色，而右面已经无色，这里其实存在一个化学平衡2NO2N2O4+Q（Q>0）当温度降低的时候平衡向右移动，得到的是无色的N2O4。

深入挖掘元素化合物和理论的结合点，可以加深对化学基础理论知识的再认识，加深元素化合物知识的有效理解。

四、实验的辅助教学

实验对于元素化合物的知识的理解可以从抽象变为具体，从摸不着到看得见，能激发起学生的兴趣，元素化合物的教学可以设计一定情景，变演示实验为学生实验，变验证实验为探究实验。

以“硝酸盐的性质”为例，上述设计的情境实验对于掌握硝酸盐的性质应该是起到事半功倍的作用。另外还可以设计其它实验。如农民伯伯运用化学知识，用简易的方法鉴别了硝酸钾化肥的真假。如果你是科技人员在实验室如何检验一种物质是硝酸钾？

通过焰色反应，透过蓝色钴玻璃片紫色鉴定为钾元素。把少量的晶体或浓溶液置于试管内，然后加入少量浓硫酸（1∶1），再向试管内加入一小块铜片，给试管加热，有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子。这些都可以当堂实验，实验不是讲的是要做的。这里复习了焰色反应的实验操作，也复习了硝酸根在酸性情况下有氧化性的有关知识。

元素化合物知识的教学可以构建学生科学的学习方法，注重促进知识与技能的传承、过程与方法的能力培养，从而实现情感态度与价值观。

将高三化学从元素化合物的基础知识逐渐深入到元素化合物之间的内在联系及其物质的变化规律，这也是学生认识事物由具体到抽象，由现象到本质的认识过程。倡导将知识放在一定的社会大的情景中进行教学，一方面有利于提高学生运用知识的能力，体会知识的价值，另一方面也能够彰显化学对于我们的生活，我们的未来产生的积极的作用和影响。

参考文献

[1] 姚子鹏.化学拓展型课程（试用本）[M].上海：上海科学技术出版社，2008.8：101endprint

对照实验是我们化学研究中经常运用的方法。让学生参与问题的推理，思考的过程远比记住一个结论效果多得多。

前面的实验还是不能证明有氧气生成，只是意外发现了NO2有助燃的性质。让学生知道好多科学发现都是在意外中收获到结果，不能忽视每一个容易忽视的问题，不能放过每一个异常的现象。培养学生科学的质疑精神。以元素化合物着手使科学探究的方法不再是一句空话，而是有具体的实施的载体和依据。

能不能将NO2和O2分开呢？同学在寻找后发现通过化学方法没有办法将两者分开，原因是4NO2+ O2+2H2O4HNO3。提示物质的熔沸点：O2：熔点

-218.8℃;沸点-182.97℃。 NO2 熔点-11.2 ℃ ;沸点21.2℃。我们根据两者液化的温度不同，将两者分离。换一种实验装置再重新做一遍。根据复燃现象发现有O2生成。

通过课堂的学习活动，联系社会焦点事件的分析，用真实情景来创设教学情境，激发同学寻求情景信息中“化学问题”的解决。引导学生对情景事件作细致的化学问题梳理，并解决与化学物质性质有关的问题，形成一个化学问题解决的丰富过程;通过这种方式让学生体会从“科学”的角度来表达自己的学习行为，逐步树立科学态度，促进学生提高对科学发展观的认识。

三、与理论紧密结合

鉴于元素及其化合物的许多内容和化学基本理论紧密联系在一起，如何把握适当的拓展成为教学实践过程中的难点。

在元素及其化合物的教学中适当地渗透和铺垫化学结构理论，有利于加强基础、有利于科学态度和科学方法的训练，适当利用化学理论去体会、分析和总结元素化合物知识，强化结构决定性质、性质决定存在和用途，建立知识之间的联系，将元素化合物知识系统化。

1.与元素周期表紧密联系

以“硝酸盐的性质”为例，归纳出硝酸盐分解规律，金属活动顺序表中排在Mg之前的硝酸盐分解得到的是亚硝酸盐和O2;Mg～Cu（包含Mg和Cu）之间的硝酸盐分解生成金属氧化物、NO2、O2;Cu以后的硝酸盐分解生成金属单质、NO2、O2。提问学生写出Ca（NO3）2、Hg（NO3）2、LiNO3的分解方程式。前面两个在金属活动顺序表中可以找到，其中Li在金属活动顺序表中没有，需要借助元素周期表对角线的原则，Li与Mg对角线。分解产物应该模仿硝酸镁。和元素周期表有机结合，将没有出现在金属活动顺序中的金属元素的硝酸盐分解也能自己推导出产物，扩大了金属硝酸盐的范围，不再只局限金属活动顺序表中那少数的几种。

2.与氧化还原紧密结合

2KNO32KNO2+O2↑

2Cu（NO3）22CuO+4NO2↑+O2↑

2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑

根据三种硝酸盐分解方程式，请学生寻找异同点。相同点：都是氧化还原反应，N元素化合价降低，被还原，氧元素化合价升高，被氧化。产物都有氧气生成。不同点：产物不同，N元素降低的化合价不同，金属化合价有的改变，有的不变。这些都是氧化还原的基础知识。

另外通过设计问题：

①如果加热分解硝酸银产生的气体也能使带火星的木条复燃，能否说明NO2有助燃性呢？不能。

②原因是什么？2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑氧气在混合气体中含量大于氧气的空气中的含量，可能是氧气的助燃。

③那么还有哪种硝酸盐分解产生的气体使带火星的木条复燃，能说明NO2有助燃性呢？学生回答硝酸镁，原因是镁和铜都是正2价，其实不完全正确。启发学生发现排在金属活动顺序表镁和铜之间的硝酸盐都符合。引导学生发现NO2和O2系数之比为4∶1，而金属元素化合价前后不变，这些硝酸盐分解产生的NO2和O2是4∶1是由氧化还原得失电子相等决定的。

3.与可逆反应平衡移动紧密结合

根据NO2和O2两者液化的温度不同，将两者分离。在换一种实验装置再重新做一遍的时候发现U形管左面气体还略带红棕色，而右面已经无色，这里其实存在一个化学平衡2NO2N2O4+Q（Q>0）当温度降低的时候平衡向右移动，得到的是无色的N2O4。

深入挖掘元素化合物和理论的结合点，可以加深对化学基础理论知识的再认识，加深元素化合物知识的有效理解。

四、实验的辅助教学

实验对于元素化合物的知识的理解可以从抽象变为具体，从摸不着到看得见，能激发起学生的兴趣，元素化合物的教学可以设计一定情景，变演示实验为学生实验，变验证实验为探究实验。

以“硝酸盐的性质”为例，上述设计的情境实验对于掌握硝酸盐的性质应该是起到事半功倍的作用。另外还可以设计其它实验。如农民伯伯运用化学知识，用简易的方法鉴别了硝酸钾化肥的真假。如果你是科技人员在实验室如何检验一种物质是硝酸钾？

通过焰色反应，透过蓝色钴玻璃片紫色鉴定为钾元素。把少量的晶体或浓溶液置于试管内，然后加入少量浓硫酸（1∶1），再向试管内加入一小块铜片，给试管加热，有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子。这些都可以当堂实验，实验不是讲的是要做的。这里复习了焰色反应的实验操作，也复习了硝酸根在酸性情况下有氧化性的有关知识。

元素化合物知识的教学可以构建学生科学的学习方法，注重促进知识与技能的传承、过程与方法的能力培养，从而实现情感态度与价值观。

将高三化学从元素化合物的基础知识逐渐深入到元素化合物之间的内在联系及其物质的变化规律，这也是学生认识事物由具体到抽象，由现象到本质的认识过程。倡导将知识放在一定的社会大的情景中进行教学，一方面有利于提高学生运用知识的能力，体会知识的价值，另一方面也能够彰显化学对于我们的生活，我们的未来产生的积极的作用和影响。

参考文献

[1] 姚子鹏.化学拓展型课程（试用本）[M].上海：上海科学技术出版社，2008.8：101endprint

对照实验是我们化学研究中经常运用的方法。让学生参与问题的推理，思考的过程远比记住一个结论效果多得多。

前面的实验还是不能证明有氧气生成，只是意外发现了NO2有助燃的性质。让学生知道好多科学发现都是在意外中收获到结果，不能忽视每一个容易忽视的问题，不能放过每一个异常的现象。培养学生科学的质疑精神。以元素化合物着手使科学探究的方法不再是一句空话，而是有具体的实施的载体和依据。

能不能将NO2和O2分开呢？同学在寻找后发现通过化学方法没有办法将两者分开，原因是4NO2+ O2+2H2O4HNO3。提示物质的熔沸点：O2：熔点

-218.8℃;沸点-182.97℃。 NO2 熔点-11.2 ℃ ;沸点21.2℃。我们根据两者液化的温度不同，将两者分离。换一种实验装置再重新做一遍。根据复燃现象发现有O2生成。

通过课堂的学习活动，联系社会焦点事件的分析，用真实情景来创设教学情境，激发同学寻求情景信息中“化学问题”的解决。引导学生对情景事件作细致的化学问题梳理，并解决与化学物质性质有关的问题，形成一个化学问题解决的丰富过程;通过这种方式让学生体会从“科学”的角度来表达自己的学习行为，逐步树立科学态度，促进学生提高对科学发展观的认识。

三、与理论紧密结合

鉴于元素及其化合物的许多内容和化学基本理论紧密联系在一起，如何把握适当的拓展成为教学实践过程中的难点。

在元素及其化合物的教学中适当地渗透和铺垫化学结构理论，有利于加强基础、有利于科学态度和科学方法的训练，适当利用化学理论去体会、分析和总结元素化合物知识，强化结构决定性质、性质决定存在和用途，建立知识之间的联系，将元素化合物知识系统化。

1.与元素周期表紧密联系

以“硝酸盐的性质”为例，归纳出硝酸盐分解规律，金属活动顺序表中排在Mg之前的硝酸盐分解得到的是亚硝酸盐和O2;Mg～Cu（包含Mg和Cu）之间的硝酸盐分解生成金属氧化物、NO2、O2;Cu以后的硝酸盐分解生成金属单质、NO2、O2。提问学生写出Ca（NO3）2、Hg（NO3）2、LiNO3的分解方程式。前面两个在金属活动顺序表中可以找到，其中Li在金属活动顺序表中没有，需要借助元素周期表对角线的原则，Li与Mg对角线。分解产物应该模仿硝酸镁。和元素周期表有机结合，将没有出现在金属活动顺序中的金属元素的硝酸盐分解也能自己推导出产物，扩大了金属硝酸盐的范围，不再只局限金属活动顺序表中那少数的几种。

2.与氧化还原紧密结合

2KNO32KNO2+O2↑

2Cu（NO3）22CuO+4NO2↑+O2↑

2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑

根据三种硝酸盐分解方程式，请学生寻找异同点。相同点：都是氧化还原反应，N元素化合价降低，被还原，氧元素化合价升高，被氧化。产物都有氧气生成。不同点：产物不同，N元素降低的化合价不同，金属化合价有的改变，有的不变。这些都是氧化还原的基础知识。

另外通过设计问题：

①如果加热分解硝酸银产生的气体也能使带火星的木条复燃，能否说明NO2有助燃性呢？不能。

②原因是什么？2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑氧气在混合气体中含量大于氧气的空气中的含量，可能是氧气的助燃。

③那么还有哪种硝酸盐分解产生的气体使带火星的木条复燃，能说明NO2有助燃性呢？学生回答硝酸镁，原因是镁和铜都是正2价，其实不完全正确。启发学生发现排在金属活动顺序表镁和铜之间的硝酸盐都符合。引导学生发现NO2和O2系数之比为4∶1，而金属元素化合价前后不变，这些硝酸盐分解产生的NO2和O2是4∶1是由氧化还原得失电子相等决定的。

3.与可逆反应平衡移动紧密结合

根据NO2和O2两者液化的温度不同，将两者分离。在换一种实验装置再重新做一遍的时候发现U形管左面气体还略带红棕色，而右面已经无色，这里其实存在一个化学平衡2NO2N2O4+Q（Q>0）当温度降低的时候平衡向右移动，得到的是无色的N2O4。

深入挖掘元素化合物和理论的结合点，可以加深对化学基础理论知识的再认识，加深元素化合物知识的有效理解。

四、实验的辅助教学

实验对于元素化合物的知识的理解可以从抽象变为具体，从摸不着到看得见，能激发起学生的兴趣，元素化合物的教学可以设计一定情景，变演示实验为学生实验，变验证实验为探究实验。

以“硝酸盐的性质”为例，上述设计的情境实验对于掌握硝酸盐的性质应该是起到事半功倍的作用。另外还可以设计其它实验。如农民伯伯运用化学知识，用简易的方法鉴别了硝酸钾化肥的真假。如果你是科技人员在实验室如何检验一种物质是硝酸钾？

通过焰色反应，透过蓝色钴玻璃片紫色鉴定为钾元素。把少量的晶体或浓溶液置于试管内，然后加入少量浓硫酸（1∶1），再向试管内加入一小块铜片，给试管加热，有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子。这些都可以当堂实验，实验不是讲的是要做的。这里复习了焰色反应的实验操作，也复习了硝酸根在酸性情况下有氧化性的有关知识。

元素化合物知识的教学可以构建学生科学的学习方法，注重促进知识与技能的传承、过程与方法的能力培养，从而实现情感态度与价值观。

将高三化学从元素化合物的基础知识逐渐深入到元素化合物之间的内在联系及其物质的变化规律，这也是学生认识事物由具体到抽象，由现象到本质的认识过程。倡导将知识放在一定的社会大的情景中进行教学，一方面有利于提高学生运用知识的能力，体会知识的价值，另一方面也能够彰显化学对于我们的生活，我们的未来产生的积极的作用和影响。

参考文献

[1] 姚子鹏.化学拓展型课程（试用本）[M].上海：上海科学技术出版社，2008.8：101endprint