巧用“类价二维图”，构建思维模型

傅新军（山东省威海市第三中学，山东 威海）

一、认识“类价二维图”

“类价二维图”是以元素为核心，从类别和价态两个角度来认识物质性质和转化的一种二维坐标图。它能够引导学生从分类的角度分析元素及化合物，把物质分为氢化物、单质、氧化物、酸、碱、盐等，能帮助学生根据物质的类别，推测物质可能具有的性质；还可以引导学生从氧化还原的角度，分析物质的氧化性和还原性，进而分析物质所发生的氧化还原反应，最终形成多角度认识物质转化的思维模型。例如铁元素的“类价二维图”如下所示。

二、“类价二维图”的应用

在教学中如何深入挖掘“类价二维图”的功能价值，引导学生通过“类价二维图”来认识元素化合物，下面跟大家分享一下北京工业大学附属中学的马炜老师运用“类价二维图”所设计的硫元素的复习课，本节课的课题为《NaHSO3的性质探究》。

1.课题设计背景

这节课设计的背景是学生在课前已经对硫单质、二氧化硫、硫酸、硫酸根等相关知识做了比较系统的梳理，这节课实际上是对以上知识的一个总结和提升。对于学生来说，NaHSO3相对于SO2和Na2SO3更为陌生一些，从物质类别上说属于多元弱酸的酸式盐，既能与酸反应又能与碱反应，能够了解学生对离子反应的掌握情况，同时NaHSO3在水溶液中既有电离又有水解，能够帮助学生回顾电离平衡和水解平衡的相关知识；从化合价角度来说，它既有氧化性又有还原性，能够引导学生去深入理解氧化还原反应的相关知识，因此，这个素材的选取有利于培养学生多角度分析问题的能力。

2.课堂设计思路

环节一：给学生3分钟在学案上画出硫元素的“类价二维图”，并找学生代表展示二维图，介绍二维图中各物质之间的相互转化关系。

环节二：小组内展开讨论，依据硫元素的“类价二维图”预测NaHSO3的化学性质，小组代表进行陈述，教师进行点评，学生自我整理。师生共同得出结论，NaHSO3的化学性质主要有以下几点：（1）多元弱酸的酸式盐：电离、水解；（2）与酸反应；（3）与碱反应；（4）具有还原性：与高锰酸钾、溴水反应；（5）具有氧化性：与硫化钠反应。

环节三：实验验证：小组内通过交流合作，根据所预测的NaHSO3的化学性质，结合老师所提供的实验仪器和药品，设计合理的实验方案对预测结果进行验证。由小组代表进行陈述，教师进行点评，学生自我整理。最后小组内开展实验，分工明确，操作规范，记录实验现象，得出实验结论。

【实验1】测定NaHSO3的pH

问题探究：（1）如何测溶液的pH？（2）为什么NaHSO3溶液显酸性？（3）分析NaHSO3的水溶液中离子的浓度大小？

【实验2】把盐酸滴入NaHSO3溶液中观察反应现象。

问题探究：有同学认为NaHSO3溶液中加入BaCl2溶液，会发生反应NaHSO3+BaCl2=NaCl+HCl+BaSO3↓，这样的考虑对不对？

【实验3】与高锰酸钾的反应

【实验4】与碘水的反应

【实验5】与硫化钠溶液的反应

……

环节四：课堂小结

以NaHSO3为核心，从物质类别角度得出它属于多元弱酸的酸式盐，既可以电离又可以水解，进而得出它既可以与酸反应，也可以与碱反应，还可以与某些盐反应；从化合价角度分析，它既可以做氧化剂也可以做还原剂，进而引出可以与氧化剂和还原剂的反应。

3.教学效果评价

本节课在素材的选择上能够充分研究考试纲要，深入把握学生的学情，了解学生的已知点、障碍点和发展点，从硫元素的“类价二维图”出发，以NaHSO3这种相对陌生的物质作为载体，引导学生预测性质，设计实验来验证性质，最终将物质分类、氧化还原、离子反应、电离平衡、水解平衡、离子浓度大小比较以及离子检验等相关知识整合起来，帮助学生从多个角度去认识NaHSO3的性质，从而引导学生突破思维界限，提升学生的学科思维能力。教师能够通过小组合作、实验设计等活动，培养学生良好的实验探究能力和交流合作能力，以复习元素化合物来带动化学实验的复习，以化学实验的复习来整合元素化合物的复习，相互融合，相互促进。