渗透学科思想方法的培养合理构建元素化合物复习过程

钱 静

(江苏省张家港市塘桥高级中学 215611)

化学学科思想是研究、解决化学问题的思路和方法.如守恒思想、动态平衡思想、量变与质变互变思想、一般与特殊思想、结构与性质思想、定性与定量思想、分类思想等.在化学教学中渗透化学学科思想方法有利于学生形成化学观念，并且能够用化学的视角去认识和解决相关的问题，对学生综合素养发展起着决定性作用.

从各地高考卷的命题内容与形式可以看出：当前的化学高考试题都是以实际问题为情景，利用反应原理和科学方法认识、分析、解决生产研究中的化学变化和化学问题.知识性考查在逐渐减少，知识应用性考查在逐渐加强，即在生产、生活、科研的真实情境中考查学生应用基础知识和学科思想方法解决化学实际问题的能力.

例(2017年江苏卷第16题)铝是应用广泛的金属.以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：

注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀.

(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为____.

(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH____(填“增大”、“不变”或“减小”).

(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是____.

(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示.阳极的电极反应式为____，阴极产生的物质A的化学式为____.

(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN.在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是____.

本题以铝元素的变化为核心，考查了氧化还原反应的分析、陌生方程式的书写及电解原理的应用等.高考命题者在化学学科思想方法的引领下，将考查的各个环节要素进行融合与优化组合，突破传统的单纯考查基础知识和基本技能，最大限度地考查了考生知识的应用及学科思想方法等核心能力的发展.体现了知识的应用性、真问题、真情景.

制备类工艺流程题的解题策略：引导学生首先观察原料和产品的关系及区别：组成元素有什么变化？需除去什么元素，引入什么元素？主要元素在原料和产品中的价态是否变化？依此分析每一步操作的目标与任务，解答时要边分析，边结合所学元素知识和相关化学理论知识思考，必要时回看题给信息，从易处着手，再逐步深入.此外，分析时要从绿色化学角度着手，如考虑成本、环保、可操作性等.

元素化合物知识在高考中占70%以上.这部分知识若只是让学生单纯地死记硬背，学生要掌握并且灵活应用是很困难的.因为元素化合物知识涉及的知识点比较分散，需要记忆的内容比较零碎，比如物质的颜色、溶解性、同类物质的共性与特殊性、不同类物质的性质等等，其中有许多内容还和化学基本理论紧密联系.因此，在高考化学复习中，教师若能在教学中渗透分类思想、一般与特殊思想、结构与性质思想等，就可以引导学生对零散的元素化合物知识进行有序的、系统的整理，使知识点与知识点之间形成彼此关联的一张知识网，便于学生记忆与提取.在教学实施环节中，可以从以下两方面切入.

一、以问题解决带动基础落实

以问题解决带动基础落实的关键点是：将一个大问题分解为小问题，并形成系统的知识框架.如复习Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的性质及相互转化时，先从物质类别入手，建立纵坐标：单质、氧化物、氢氧化物、盐，再从化合价变化入手，建立横坐标：0价、+2价、+3价.让学生写出相应坐标点处的典型物质，并建立各物质间的联系，形成有序的知识体系.

然后针对专题设计小问题：

(1)配制0.1 mol/L的FeCl2溶液，加入少量铁屑的目的是什么？此外还需加入少量的盐酸，其目的又是什么？

(2)如何配制0.1 mol/L的FeCl3溶液？说明理由.

(3)联系镁的制取，想一想，加热蒸发FeCl3溶液，最后得到的可能是什么物质？

(4)设计实验验证Fe2+和Fe3+之间的相互转化.

(5)设计实验验证KI溶液与FeCl3溶液的反应是可逆反应.

(6)根据Fe(OH)2和Fe(OH)3的Ksp，计算Fe2+和Fe3+完全沉淀的pH，设计流程除去工业废水中的Fe2+.

坐标系建立了Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的知识网络，小问题的设计巩固考查铁离子和亚铁离子的性质、检验、相互转化等知识，涉及了氧化还原反应、化学平衡、盐类的水解等基本理论和概念.在对比、实验、分析、设计实验的过程中，学生应用了归纳总结、分类对比、具体与抽象等化学学科的思想方法，对知识的记忆得以巩固，应用知识解决问题的能力也得以提升.

二、以融合的方式带动应用训练

元素化合物知识与化学基本理论紧密联系，复习过程中以化学理论为指导时毋庸置疑的.如：复习元素及其化合物的性质及变化需根据物质结构理论、元素周期律，让学生进一步体会“位构型”三位一体；理解电化学原理则必须依据氧化还原理论；涉及电离平衡，水解平衡，沉淀溶解平衡等物质间的相互转化时则需根据化学平衡理论等.因此，在元素化合物知识的复习备考时，若以化学基本理论为指导，结合化学实验，联系生产实际，不仅让学生知其然，还能够知其所以然.

融合的方式还包括元素化合物知识与化学实验的相互融合.这几年的高考题比较注重围绕元素化合物知识进行实验操作、实验探究、实验设计的考查，例如每一年江苏高考的第13题都是这一类题目.解答这类问题时首先要熟悉课本实验，掌握有关物质的性质及变化，复习过程中要举一反三，教师要创造机会，有意识地引导学生设计有关探究性实验和综合性实验等.如“SO2能否与BaCl2溶液反应生成沉淀”，学生屡做屡错.可以围绕这个问题引导学生运用“以强制弱”的物质转化观类比分析“CO2不能使CaCl2溶液产生沉淀”的原因，再用实验验证.接着组织学生从“复分解反应”和“氧化还原反应”两个角度设计实验，用不同的方法使SO2与BaCl2溶液产生沉淀，说明沉淀是什么，反应原理是什么，并用实验验证.通过对比、归纳、实验探究一系列过程，学生对SO2的性质及“以强制弱”的物质转化观会有更深的认识.在融合应用，化抽象为具体的实验探究过程中，学生分析解决问题的能力进一步得到提升.

综上所述，在元素化合物的复习中渗透化学学科思想方法，有利于学生对化学的理解，形成符合化学学科特点的思维方法，使他们逐步完善化学知识结构，进而解决化学问题.