关注类别和转化建构研究视角

徐雅楠

摘要：通过从元素价态和物质类别角度研究硫及硫的化合物，进一步拓展学生“宏观辨识”素养的内涵。通过硫及其化合物的复习，总结归纳元素及相关元素化合物转化的一般规律，形成对元素以其化合物性质的一般认知模型，进一步发展学生“证据推理与模型认知”的素养。感受硫及其化合物在工业、农业生产中和社会生活中的绿色应用，进一步提升“科学态度与社会责任”。

关键词：元素化合物;元素价态;物质类别;转化关系

文章编号：1008-0546（2020）10-0091-02

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.024

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确指出：化学学科是一门在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的基础学科[1]。研究物质的性质和转化具有重要的意义。通过转化可以创造更多的物质，更好地为人类社会服务，由此也可以促使学生进一步体会化学的价值，增强化学学习自信。

硫、氮、氯等非金属元素具有多种化合价，二氧化硫、硫酸、硝酸、氨气、次氯酸钠等重要的化学品都是通过物质的转化制备出来的，因此，以这几种元素及其化合物为载体，可以帮助学生从元素价态、物质类别的角度来认识物质之间的转化关系，并建构结构化的知识体系。

一、硫及其化合物的教学分析

硫及其化合物属于课程标准中必修部分的主题2“常见的无机物及其应用”部分。课程标准中对此部分内容的要求是明确“同类物质具有相似性质，一定条件下各类物质可以相互转化;认识元素在物质中可以具有不同价态，可以通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。”硫元素有多种价态，因此，人教版教材[2]中有关这部分内容的重点是含硫物质之间通过氧化还原反应实现相互转化。同時，硫元素与氮元素被我们称为“环境元素”，含这两种元素的物质与我们的环境息息相关。教材中通过硫及其化合物的学习，试图引导学生体会环境保护的重要意义和重要工业品的价值，建立物质与人类可持续发展关系的认识。

学生在《化学l》中已经学习了氧化还原反应、离子反应等基本概念知识，具备了运用这些概念分析、理解硫及其化合物转化的能力;学习了研究典型金属和非金属的基本思路和方法，可以在硫及其化合物转化的学习中进一步巩固和发展研究的思路和方法，以此将头脑中“碎片化”的知识进行整理，使其变得系统化、有序化。同时，学生已经初步具备了运用实验、预测、类比等思维方法学习物质性质的能力，有着浓厚的学习兴趣，能够在教师的带领下，顺利完成本节课的学习。

为此，制订了以下教学目标。

1.通过“价态”“类别”的应用，掌握硫及不同价态硫的化合物的性质，能从元素价态和物质分类的视角，对物质的化学性质进行预测，并设计验证实验。

2.以绿矾的合成为载体，体会不同价态的同种元素构成的物质间的转化关系。

3.通过合成绿矾的流程设计，感受含硫物质如何影响生态环境及其应用价值，增强节能意识、绿色意识。

二、教学过程设计分析

为了让学生将头脑中碎片化的知识进行有序化整理，首先引导他们从回顾含硫元素的物质人手，分析硫元素的化合价，以物质的合成路线设计为任务，让学生尝试设计不同价态含硫元素的物质的转化路径，初步建构物质转化的思维方法，最终将其应用于陌生物质的性质的研究。教学流程如图1。

下面针对每个环节的设计进行具体分析。

教学环节一、创设情境，对含硫物质进行梳理，构建分类观和价态观。

【活动l】观看火山喷发片段，让学生思考喷发出的气体成分、硫的来源。结合给学生提供的资料，让学生分别以炭、氢气、甲烷、一氧化碳等为还原剂将二氧化硫还原为单质硫，初步构建硫元素化合价与物质类别的关系图。

设计意图：用真实事件引入课题，初步感受硫元素的价态变化，体会二氧化硫的转化价值。同时引导让学生关注生活中的一些含硫物质，以此培养获取信息的能力、关注社会问题的能力。

【活动2】提出问题，让学生回忆硫元素还有哪些价态？存在于哪些物质中？布置任务让学生写出元素化合价及与其对应的物质的化学式。

设计意图：引导启发学生从“元素价态”和“物质类别”视角梳理、总结物质性质变化的一般规律，初步形成探究物质性质的认识模型。

教学环节二、利用价态观和分类观，完成以硫为原料合成绿矾的流程设计。

【活动3】介绍绿矾这种化学品的用途，激发学生的学习欲望，让学生以硫为原料合成绿矾，尝试绘制简单流程图，并书写出每步流程涉及的反应的化学方程式，特别提示学生关注硫元素化合价的变化。

设计意图：在处理工业生产问题的过程中，让学生感受以硫元素化合价的变化为线索实现物质转化的意义。

【活动4】在学生设计完转化流程之后，在全班展示、交流、评价的基础上，提出新的问题，引导学生从原子利用率、节约能源和环保角度评价化学反应。

设计意图：引导学生在物质转化过程中，除了关注元素价态的变化外，还要注意转化的条件、反应物转化率、是否会对环境产生影响等各个方面，了解化学反应的综合调控，突出运用化学知识解决社会实际问题的方法和思路。

教学环节三：利用分类观和价态观预测亚硫酸氢钠的性质。

亚硫酸氢钠是一种重要的酸式盐，它是日常生活中葡萄等水果中常用的保鲜剂成分，其中硫元素为正四价，从硫的多种价态角度出发，亚硫酸氢钠具有什么样的化学性质呢？

【活动5】提出问题，让学生从化合价和物质类别的视角预测亚硫酸氢钠的性质，根据所提供的酸性高锰酸钾溶液、双氧水、硫化钠溶液、溴水等试剂和相关的仪器设计实验，结合实验现象，分析反应并尝试写出该反应的化学方程式或离子方程式。

设计意图：引导学生理论联系实际，运用刚刚建立起的分类观和价态观分析生活中含硫物质的用途与其性质的关系，尝试用类比的方法研究物质的性质，并以硫元素价态变化为主线，引导学生体会不同价态含硫物质间的转化，学会从价态的角度认识物质群的化学性质（如SO2，SO32-，HSO3-），形成以硫元素为核心的知识网络，建立硫元素物质家族的知识结构，最终使学生对NaHS03的性质知识形成系统化认识。

本节课最终帮助学生建构的以硫元素为中心的研究思路系如图2。

三、结语

在本节课中，以硫元素为载体，努力帮助学生建构含硫物质的转化关系，同时以硫为原料设计合成一个重要的工业品——绿矾为任务，引导学生体会知识的应用价值。在教学过程中，突出了让学生运用所学习的氧化还原反应和分类的知识认识了同种元素不同物质之间的相互转化，通过宏观现象与微观分析相结合、获取实验现象进行推理，最终帮助学生构建了认识物质的两个重要视角。依据价态的变化和物质的类别，对元素及其化合物进行研究，是课程标准中强调的两种研究物质的视角。研究物质转化的目的在于创造新的物质，更好地为人类社会所服务。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[2] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·化学l必修[M].北京：人民教育出版社，2007