基于学科重大话题的高三化学习题链设计

唐隆健

适量而优质的习题设计与练习是高三复习的重要组成部分。通过完成习题，学生可发现学习中存在的问题，还可促进对已有知识的深度理解和学以致用。然而，当前各种流行教辅资料和习题集难以激发学生的思考热情、效率低下。所谓基于“话题”的习题设计，是指习题设计应围绕某个中心话题，由此引入并展开一个丰富多彩的化学世界，基于该话题设计若干习题链。学生通过完成这些基于某一学科重大话题的、形式新颖的习题链，促进其对知识的系统化、结构化建构与深度思考和灵活应用，进而提高教学效率。话题式习题设计的关键之一是话题本身的选取，这直接决定着整个习题的品位和效果，所选话题应在学科中具有重要地位且最好是学生感兴趣的，同时应尽可能多地整合学科主干知识与核心观念，而这些特点正好与高三系统复习的要求相匹配。下面举例说明。

一、以“电子和电性作用”为话题设计习题链化学中，无论是物质的组成结构、性质还是反应，都与“电子和电性作用”息息相关，因此，围绕“电子和电性作用”这一话题设计习题链，既可促进有关知识的综合应用，又可唤起学生对这一学科核心问题的关注与思考。有关习题链可设计如下：

（1）元素周期律的实质是什么？化学键和分子间作用力的本质是什么？碳原子为何往往形成共价键而非离子键？

（2）结合化学键和物质结构等解释下列事实：①碱金属熔点从上到下递减;②卤化氢从HF到HI热稳定性递减、还原性递增;③同主族元素N比P非金属性强，但对应单质N2却比P.稳定得多;④金属晶体中，为何高熔点高硬度的往往是过渡金属;

（3）CO2和SO2两者立体结构相似吗？两者是否有极性？并依据“等电子体原理”预测N2O分子立体结构;

（4）从电性作用角度预测NH、Cu2、Fe+、Sn四种离子水解能力的大小并查证，再从电性作用角度推测MgN2、SOCl2等的水解反应方程式;

（5）为何与Cu2+、Ag等反应时，NH，的配位能力比H20强？为何与NH，结构相似的NF，却难作配体？

（6）解释氟元素的诸多特殊性：无正化合价、HF有分子间氢键、氟气与水反应放出氧气等;

（7）标出CH4、SiH、XeF2中各元素的化合价;为何SiH，有强还原性？为何XeF，有强氧化性？预测XeF，与水反应的化学方程式（有氙单质生成）;

（8）解释HClO、HClO2、HClO，、HClO2的酸性强弱顺序;解释为何氯乙酸酸性比乙酸强？

（9）电化学中，各物质在电极上反应先后顺序的主要依据是什么？举例说明;

（10）适量铜与足量硝酸完全反应，生成气体有NO、NO2和N，04，该混合气体与标准状况下6.72L氧气混合后通人水中恰好都全部转化为硝酸，则铜的质量是多少？

……

二、以“水”为话题设计习题链

显然，“水”对化学学科意义重大，它是孕育生命的关键，是最常见的分散剂和化工原料，与众多化学反应和化学过程联系密切。下面系列习题链以“水”为话题和主线、以物质组成、结构、性质、变化、应用等化学视角为暗线，整合了分子的结构与性质、常见无机和有机反应、溶液中的离子平衡、反应原理、水资源的净化及开发利用等诸多重要知识，设问前呼后应、灵活开放，意在将学生引人一个丰富多彩、化学味十足的水世界，并在潜移默化中提升学生对核心知识的理解和核心素养的达成。习题如下：

（1）水分子电子式为_______;所含化学键类型为_______;分子中氧原子轨道杂化方式为_______;分子立體结构为_______;分子有无极性_______

（2）常见哪些类型的物质易溶于水，为什么？举例说明;

（3）水的哪些特性与其分子间氢键有关？举例说明;

（4）请按物质类别梳理可与水反应的无机物和有机物，并指出这些反应的类型或原理;

（5）为何Al2S，、SiCl，、PCI，等物质的制备，以及锂电池所用的电解质体系等均需无水环境？用相关反应解释;

（6）化学实验中常用干燥剂有哪些类型，各自适用范围是什么？举例说明;

（7）某温度下水的Kw=1.0x10-‘，若该温度下某溶液pH=7，则其酸碱性如何？

（8）NaH2PO，是常见的缓冲剂，简述如何配制500mL0.1 mol/L的NaH，PO，溶液（以NaH，PO，.2H2O为原料）？该水溶液中有哪些微粒？这些微粒是如何产生的？它们之间有哪些定量关系？为何NaH2PO2有酸碱缓冲能力？

（9）为何电解质在水溶液中的反应通常速率较快（与一般的气相、固相或有机相反应比）？为何金属制品在潮湿环境下更易腐蚀？

（10）利用水分解制氢气是目前解决能源问题的理想方法之一，该分解反应能自发进行吗？实现该反应（要有较满意的转化率和速率）有哪些途径？若要电解水制氢，为增强导电性，可向纯水中加入哪些强电解质？

（11）请分析由海水制备Br，和Mg的原理和反应，并查阅有关资料;

（12）当硬水中的钙镁以碳酸氢盐形式（即Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2）存在时，称暂时性硬水，这种水中的钙镁离子可在煮沸时除去，从而使硬水软化。请分析暂时性硬水软化的反应原理;

（13）水体中的Pb2+、Hg2+等重金属污染可用FeS通过沉淀转化消除，写出该转化的离子方程式，该类转化发生的一般规律是什么？电解法也可除去污水中的铅汞离子污染，其原理是什么？你还知道哪些化学净水的方法？

……

三、其他话题式习题设计举例

基于“话题”的习题设计不一定都要设计成上面那种较长的习题链，即使是简短的选择题也可围绕某一话题设计。当然，无论设计成何种题型，有一点很关键：即所选话题一定要有重要价值和意义，最好该话题能在学科中举足轻重。比如，还可以“能量”为话题设计习题，因为“能量”是整个自然科学的基本概念之一，在化学中亦具有重要地位，它与微观的化学键和结构变化、宏观物质的稳定性、反应热及其应用、反应的自发性与平衡移动、电化学、化石能源开发利用及各种分离提纯操作（工业上蒸馏等分离提纯能耗很大）都息息相关。围绕“能量”话题可设计如下选择题：

例1 “能量”是自然科学的核心概念之一，下列与能量有关的叙述错误的是（）。

A.化学键（或原子）重组是化学反应中能量变化的微观原因

B.放热反应的能量来源主要是物质中电子的能量变化

C.放热反应速率快且自发，吸热反应速率慢且难自发，催化剂可降低反应活化能从而加快速率

D.虽然有“能量守恒定律”，但因能量使用过程会改变能量的种类和品位，故“能源危机”仍然存在

又如，以“原子”为话题也可设计如下思考性很强的小题：

例2 “原子论”是近代化学的基石，下列有关原子的说法错误的是（）。

A.目前元素周期表中大约有110多种原子

B.化学反应、分子设计等实质是原子重组

C.单个的自由氧原子比氧分子更活泼

D.无论地球、月亮、生命还是非生命均由同样的原子构成

基于学科重大话题的习题设计，可激发学生从不同角度和层次思考同一话题，使学生通过发散思维积极调动学科各层次各模块知识以解决有关问题，有利于学生对学科知识的融会贯通和系统建构，也有利于思维能力和学科核心素养的提升。当然，习题设计与练习只是化学教学中的一个辅助环节，即便是高三复习，习题的设计与使用仍要适时、适度，教师绝不能以大量习题训练来替代学生对知识本身的深度理解，更不能以习题操练来替代纸笔测试难以检测的核心素养的落实。