基于元素周期表的中学生思维训练的策略

李豪森

【摘 要】阐述对学生进行化学思维训练的四种方法：以化合价思维，探索规律；以实验思维，掌握性质；以结构化思维，构建体系；以周期表思维，提纲挈领。培养学生思维能力，提高学生灵活多变的思维能力。

【关键词】高中化学 元素周期表 思维训练

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）01B-0153-02

化学元素周期表相当于是认识高中化学物质的一个总体纲领，除了包罗万物的元素之外，还有各种各样的元素组合而成的化合物以及组成这森罗世界的混合物。元素周期表的排布是非常有规律的，通过整个高中的学习之后，最后还是归结到对元素周期表的元素规律的认识，其重要性可见一斑。在学习元素周期表的过程中，学生有意无意地会得到诸多化学思维的训练，这是一种特色思维形式，灵活多样，贯穿了整个高中化学的教学与学习过程。

一、以化合价思维，探索规律

学习化学元素周期表，学生首要形成的就是元素的化合价思维，明白元素得失电子的方式以及元素通常会表现出怎样的化合价。元素的化合价表现是非常有规律的，结合元素周期表，通过典型化学元素的学习，从而推广到整个族元素的化合价的表现形式。通过同一周期和同主族元素的化学性质的学习，可以看到元素化合价渐变的规律，化合价反映了化学物质构成的原理和方式，这对学生理解化学反应和认识化学物质起到了很大的作用。

在学习元素周期表中的元素性质的变化规律时，笔者与同学们通过典型的周期元素的学习共同探讨了相关的变化规律。比较典型的是第三周期的元素的性质变化规律，例如，对于元素钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯来讲，七种元素的原子半径由大到小的顺序是钠镁铝硅磷硫氯；硫单质、氯气与氢气结合时，由易到难的顺序为氯气Cl2大于硫单质S，气态氢化物的稳定性为氯化氢HCl大于硫化氢H2S，最高价氧化物对应水化物的酸性为高氯酸HClO4 大于硫酸H2SO4。

同一主族元素的化合价表现形式差不多，通过对典型主族元素的分析，也能得出较为规律的性质变化。例如对于第一主族元素，氢锂钠钾铷铯钫，其化学状态各不相同，但是作为金属的几种元素性质却极其相似，尤其是在化合价的表现上是基本一致的。比较钠和钾的化学性质：金属性钠小于钾；单质与水的反应的剧烈程度：钠小于钾；最高价氧化物对应水化物的碱性：氢氧化钠NaOH小于氢氧化钾KOH。

二、以实验思维，掌握性质

学生对知识的运用的重要一项体现在化合物的运用中，如以某元素物质为核心的各种化合物的反应的运用，也就是说，化学知识的应用多体现在以实验思维为核心的能力题型中。实验思维是指针对实验的各种反应，找到解决问题的核心要素一种思维形式。在实验思维中应当从元素周期表下手，通过常见的几种元素，建立以元素为核心的化学反应的思维，考虑到包括反应物质、反应条件、产物处理、产物转化，以及对反应中的注意事项和常用的检验方法等，形成一整套实验思维模式。

思维的建立离不开教师的悉心培养和教导，实验思维的构建也一样，在教学的过程中应当将化学课堂和实验室两种培养学生的方式结合起来。

通过课堂上的知识讲解及物质的性质实验演示，为学生提供直观的视觉形象知识。例如，对第一主族的代表元素金属钠，可在教室中展示其形态，并进行钠与水的反应，让学生认识到其化学性质的活泼性。实验室教学的过程中，通常以某种元素为核心，从其单质或某种化合物开始，让学生从其状态、颜色、气味、保存方法等认识其物理性质，到与其他物质反应生成化合物来认识其不同状态下的化学性质。

除此之外，在日常的练习中要注意提醒学生总结关于某核心元素或物质的实验，最好能够亲自动手绘制实验原理图，形成比较成熟的实验思维，做到胸有成竹。

三、以结构化思维，构建体系

结构化的思维方式，主要用来解决有机化学部分的繁杂的化学式和反应式对学生造成的困扰。有机化学的核心元素是碳，碳元素的特殊晶体结构使其单质形式也丰富多变，可以是超硬的金刚石，也可以是较软的石墨和炭。由于其原子外层电子的特点造成其形成的化合物种类繁多，像汽油、橡胶、塑料等非常常见。我们首先从研究碳的晶体结构和所能形成的共价键开始，然后到常见的甲烷、乙烯、乙炔、苯等有机物质的组成特点，形成一般性的总结。

同素异形体的金刚石和石墨的性质为何相差甚远呢？这是因为其晶体结构不同，金刚石中的碳原子排列非常有序，每一个碳原子周围都有四个等距离的碳原子，开成一个正四面体，故而金刚石的质地很硬。但是石墨的晶体结构是层状，层与层之间距离大，容易滑动，造成了其质地较软较滑的特点。

化合物的连接都是通过化学键进行的，共价键是碳的有机化合物中的主要化学键。甲烷、乙烯、乙炔、苯环作为四种代表性的物质，基本包含了碳的共价键的类型。依据碳元素外周电子的排布，依次可以形成单键的甲烷、二键的乙烯和三键的乙炔以及单键双键相连的苯环结构。懂得这四种结构，其他的有机化合物的化学式和方程式也就迎刃而解了。

结构化的思维简单来讲，就是碳的晶体结构和共价键对其单质和化合物形成的影响。这种思想甚至可以扩展至化学键的构成原理，故而该思维对学生的学习很有裨益。

四、以周期表思维，提纲挈领

虽然元素周期表只是中学知识中的一章内容，但是对于整个中学化学来讲，有着提纲挈领的指导性意义。元素周期表思维的养成，有利于对整个中学化学内容的整体把握。在常规的教学进程中，有了一定的知识像卤族元素的规律性总结做铺垫后，在学习元素周期表时可以利用这些知识进行教学案例设计，从而达到温故而知新，更好地理解新的教学内容即周期表。在之后的学习中，也要更加频繁地运用周期表思维，实现高效的课堂学习。

请问，下列判断正确的是（ ）

A.沸点：H2Q>H2R

B.碱性：T（OH）3>M（OH）2

C.T和Q两者最高价氧化物对应的水化物可以发生反应

D.L与R形成的化合物中只能含有离子键

〖试题分析〗根据表中半径规律及价态可以知道，R为O，Q为S，而L为Na，M为Mg，T为Al，根据H2Q为硫化氢，H2R为水，因为水分子之间可以形成氢键，故水的沸点比硫化氢高，故A 错误；氢氧化铝呈现两性，而氢氧化镁为中强碱，故B错误；T形成的最高价氧化物对应的水化物为氢氧化铝，而Q为硫酸，两种可以发生反应，故C正确，为本题的答案；L与R可以形成过氧化钠，里面含有共价键，故D错误。

运用元素周期表思维可很快地判别化学知识之间的相互联系，不失为解题利器。

总之，对于高中化学来讲，化合价思维是元素排布规律的直接体现，实验思维是构建高中化学知识库的发散式思考模式，结构化思维是对以碳为中心的有机化合物的直接反映，周期表思维则是将各种思维进行组织和排布的一种囊括基本规律的思维方式。这四种思维方式为构建高中化学知识的摩天大厦提供了翔实的结构和材料，有助于培养学生结构决定性质的化学思维模式，从思维的高度来对知识进行学习和掌握，做到胸有成竹。