傅新軍(山東省威海市第三中學,山東 威海)
“類價二維圖”是以元素為核心,從類別和價態兩個角度來認識物質性質和轉化的一種二維坐標圖。它能夠引導學生從分類的角度分析元素及化合物,把物質分為氫化物、單質、氧化物、酸、堿、鹽等,能幫助學生根據物質的類別,推測物質可能具有的性質;還可以引導學生從氧化還原的角度,分析物質的氧化性和還原性,進而分析物質所發生的氧化還原反應,最終形成多角度認識物質轉化的思維模型。例如鐵元素的“類價二維圖”如下所示。
在教學中如何深入挖掘“類價二維圖”的功能價值,引導學生通過“類價二維圖”來認識元素化合物,下面跟大家分享一下北京工業大學附屬中學的馬煒老師運用“類價二維圖”所設計的硫元素的復習課,本節課的課題為《NaHSO3的性質探究》。
這節課設計的背景是學生在課前已經對硫單質、二氧化硫、硫酸、硫酸根等相關知識做了比較系統的梳理,這節課實際上是對以上知識的一個總結和提升。對于學生來說,NaHSO3相對于SO2和Na2SO3更為陌生一些,從物質類別上說屬于多元弱酸的酸式鹽,既能與酸反應又能與堿反應,能夠了解學生對離子反應的掌握情況,同時NaHSO3在水溶液中既有電離又有水解,能夠幫助學生回顧電離平衡和水解平衡的相關知識;從化合價角度來說,它既有氧化性又有還原性,能夠引導學生去深入理解氧化還原反應的相關知識,因此,這個素材的選取有利于培養學生多角度分析問題的能力。
環節一:給學生3分鐘在學案上畫出硫元素的“類價二維圖”,并找學生代表展示二維圖,介紹二維圖中各物質之間的相互轉化關系。
環節二:小組內展開討論,依據硫元素的“類價二維圖”預測NaHSO3的化學性質,小組代表進行陳述,教師進行點評,學生自我整理。師生共同得出結論,NaHSO3的化學性質主要有以下幾點:(1)多元弱酸的酸式鹽:電離、水解;(2)與酸反應;(3)與堿反應;(4)具有還原性:與高錳酸鉀、溴水反應;(5)具有氧化性:與硫化鈉反應。
環節三:實驗驗證:小組內通過交流合作,根據所預測的NaHSO3的化學性質,結合老師所提供的實驗儀器和藥品,設計合理的實驗方案對預測結果進行驗證。由小組代表進行陳述,教師進行點評,學生自我整理。最后小組內開展實驗,分工明確,操作規范,記錄實驗現象,得出實驗結論。
【實驗1】測定NaHSO3的pH
問題探究:(1)如何測溶液的pH?(2)為什么NaHSO3溶液顯酸性?(3)分析NaHSO3的水溶液中離子的濃度大???
【實驗2】把鹽酸滴入NaHSO3溶液中觀察反應現象。
問題探究:有同學認為NaHSO3溶液中加入BaCl2溶液,會發生反應NaHSO3+BaCl2=NaCl+HCl+BaSO3↓,這樣的考慮對不對?
【實驗3】與高錳酸鉀的反應
【實驗4】與碘水的反應
【實驗5】與硫化鈉溶液的反應
……
環節四:課堂小結
以NaHSO3為核心,從物質類別角度得出它屬于多元弱酸的酸式鹽,既可以電離又可以水解,進而得出它既可以與酸反應,也可以與堿反應,還可以與某些鹽反應;從化合價角度分析,它既可以做氧化劑也可以做還原劑,進而引出可以與氧化劑和還原劑的反應。
本節課在素材的選擇上能夠充分研究考試綱要,深入把握學生的學情,了解學生的已知點、障礙點和發展點,從硫元素的“類價二維圖”出發,以NaHSO3這種相對陌生的物質作為載體,引導學生預測性質,設計實驗來驗證性質,最終將物質分類、氧化還原、離子反應、電離平衡、水解平衡、離子濃度大小比較以及離子檢驗等相關知識整合起來,幫助學生從多個角度去認識NaHSO3的性質,從而引導學生突破思維界限,提升學生的學科思維能力。教師能夠通過小組合作、實驗設計等活動,培養學生良好的實驗探究能力和交流合作能力,以復習元素化合物來帶動化學實驗的復習,以化學實驗的復習來整合元素化合物的復習,相互融合,相互促進。