王富龍
摘要:元素化合物是高中化學(xué)知識(shí)的主體,是化學(xué)計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)基本理論等知識(shí)的載體。然而元素化合物的教學(xué)經(jīng)常演變成化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)方程式的記憶,導(dǎo)致學(xué)生前記后忘的尷尬局面。作者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐,力求尋找一條高三元素化合物教學(xué)方式的有效途徑。
關(guān)鍵詞:元素化合物;科學(xué)方法;教學(xué)方式
文章編號(hào):1008-0546(2014)12-0025-03 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.009
元素化合物是高中化學(xué)知識(shí)的主體,貫穿于化學(xué)學(xué)科的始終。元素化合物知識(shí)是構(gòu)成中學(xué)化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ),它是化學(xué)計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)基本理論等知識(shí)的載體,是其它化學(xué)知識(shí)之源。然而元素化合物的教學(xué)經(jīng)常演變成化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)方程式的記憶,導(dǎo)致學(xué)生前記后忘的尷尬局面。
如何將元素化合物的學(xué)習(xí)演變成學(xué)生容易理解,容易記憶,達(dá)到最佳效果呢?筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐,力求尋找一條高三元素化合物教學(xué)方式的有效途徑。
傳統(tǒng)的元素化合物的教學(xué)一般遵循下列的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。
傳統(tǒng)方法優(yōu)點(diǎn)是條理清楚,缺點(diǎn)是學(xué)生記憶起來(lái)有些困難。心理學(xué)研究表明,記憶要放在一定的情景中效果更好。因此設(shè)計(jì)一定的教學(xué)情景,將元素化合物知識(shí)變成生動(dòng)有趣的情景的一個(gè)環(huán)節(jié),讓我們?cè)诓恢挥X(jué)中學(xué)會(huì)了它,并且想忘記都有些困難,這樣就達(dá)預(yù)期的效果。
硝酸鹽的性質(zhì),是近年來(lái)上海高考新增加的內(nèi)容,筆者以“硝酸鹽的性質(zhì)”一課為切入點(diǎn),展開(kāi)元素化合物教學(xué)方式有效性的實(shí)踐。
一、貫徹STS思想
化學(xué)與科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、社會(huì)(Society)緊密結(jié)合,元素化合物和生活的切入口也有很多。以社會(huì)生產(chǎn)和人們生活實(shí)際為背景,旨在加深學(xué)生對(duì)科學(xué)與生活的認(rèn)識(shí),深刻領(lǐng)會(huì)化學(xué)是一門(mén)與人類生活息息相關(guān)、促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展有著緊密聯(lián)系的科學(xué),是富有探索、創(chuàng)造和與時(shí)俱進(jìn)的科學(xué)。
以“硝酸鹽的性質(zhì)”為例,在引入課題的時(shí)候把當(dāng)今農(nóng)業(yè)問(wèn)題一個(gè)時(shí)代的大背景展現(xiàn)給大家。情景引入:2011年10月31日是一個(gè)令人警醒的日子,據(jù)聯(lián)合國(guó)人口基金的預(yù)測(cè),這一天世界人口達(dá)到70億。有專家擔(dān)憂70億人,地球如何喂飽你! 化肥的使用,糧食的增產(chǎn)一定程度緩解世界人多地少的矛盾。然而假化肥事件屢有發(fā)生。在農(nóng)村為了檢驗(yàn)硝酸鉀化肥的真?zhèn)危r(nóng)民伯伯經(jīng)常把硝酸鉀化肥撒在燃燒的木炭中,如果出現(xiàn)紫色的火焰,并且火苗更旺,就證明是真化肥。
接下來(lái)就是情景模擬,實(shí)驗(yàn)操作。在實(shí)驗(yàn)中和學(xué)生一起觀察,的確看到了在向煤氣燈火焰上撒硝酸鉀固體的這一瞬間,火焰是紫色的,并且火苗更加旺盛,那么農(nóng)民伯伯的鑒定方法有什么科學(xué)依據(jù)呢?我們知道鉀元素的焰色反應(yīng)是紫色的,火苗更加旺盛說(shuō)明硝酸鉀受熱分解產(chǎn)生一種能助燃的氣體,通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以得出硝酸鉀受熱容易分解。在聯(lián)系生活和生產(chǎn)的過(guò)程中,一條主線從中也顯現(xiàn)出來(lái),即硝酸鹽受熱能分解。一個(gè)實(shí)驗(yàn)起到兩種作用,達(dá)到了引入硝酸鹽受熱分解的化學(xué)性質(zhì)。
從生活中最為常見(jiàn)的事物引入課堂教學(xué)中來(lái),原于學(xué)生的生活實(shí)踐,學(xué)生已經(jīng)具有一些初淺的認(rèn)識(shí),可以說(shuō)是知其然,但不知其所以然的狀態(tài),引發(fā)興趣的爆發(fā)點(diǎn)。學(xué)生體驗(yàn)到一種親身參與的情感,是呼喚學(xué)生特有的對(duì)知識(shí)興趣的條件。這種與社會(huì)生活有關(guān)的引入自然生動(dòng),能起到調(diào)動(dòng)學(xué)生感觀,關(guān)注自然科學(xué)與人文精神的融合,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的人文精神和關(guān)注社會(huì)與生活品質(zhì)。
二、滲透科學(xué)探究的方法
科學(xué)探究是二期課改課程標(biāo)準(zhǔn)提倡的重要理念之一。以化學(xué)知識(shí)為載體,要求學(xué)生在已有知識(shí)、已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,合作或自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),并通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的分析,最后經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論,以培養(yǎng)學(xué)生利用有關(guān)信息解決問(wèn)題的能力和自主學(xué)習(xí)的能力,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
1. 合理的推導(dǎo)預(yù)測(cè)
加熱分解硝酸銅,通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到產(chǎn)生紅棕色的是NO2,黑色物質(zhì)是氧化銅。問(wèn)學(xué)生方程式如何寫(xiě)?是否只有這兩種產(chǎn)物呢?根據(jù)N元素化合價(jià)在降低,還缺一種化合價(jià)升高的產(chǎn)物。引導(dǎo)學(xué)生分析,可能是有氧氣生成。2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑
學(xué)生自己通過(guò)氧化還原的知識(shí)合理推導(dǎo)出的結(jié)論比老師直接告訴他,記憶深刻。
2. 控制變量的研究方法
提出的假設(shè)是否成立還需要實(shí)驗(yàn)證明。如何證明有氧氣呢?一般想到的是用帶火星的木條復(fù)燃。然后就播放事先拍好的實(shí)驗(yàn)錄像。用下圖裝置,做硝酸銅分解實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)帶火星木條復(fù)燃。問(wèn)學(xué)生,使帶火星木條復(fù)燃的是O2嗎?
學(xué)生討論分析后發(fā)現(xiàn),剛才實(shí)驗(yàn)不能證明有氧氣生成,原因是NO2有干擾。我們不知道NO2是否有助燃性,引導(dǎo)學(xué)生研究一種物質(zhì)的性質(zhì)的時(shí)候,必須排除另外物質(zhì)的干擾,潛移默化給學(xué)生滲透一種科學(xué)的研究方法。有學(xué)生就提出可以制取一瓶純凈的NO2看能否使帶火星的木條復(fù)燃。
于是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。用金屬銅與濃硝酸反應(yīng)制取NO2氣體,并用濃硫酸或無(wú)水氯化鈣固體進(jìn)行干燥,再將帶火星的木條伸入二氧化氮中觀察現(xiàn)象。事先播放拍好的實(shí)驗(yàn)錄像。發(fā)現(xiàn)的確復(fù)燃了。說(shuō)明NO2有助燃性。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明一切結(jié)論,不要讓學(xué)生覺(jué)得一切的探究只是理論上或者說(shuō)口頭上,有條件當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)當(dāng)堂做,如果時(shí)間長(zhǎng)或者有毒物質(zhì)可以事先老師拍好錄像然后再播放。
3. 找參照物進(jìn)行類比或者對(duì)比
那么原來(lái)做硝酸銅分解實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)帶火星木條復(fù)燃到底是說(shuō)明NO2和O2哪種物質(zhì)表現(xiàn)的助燃性,還是一起表現(xiàn)的助燃性呢?讓學(xué)生進(jìn)一步探究。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要的參照物——氧氣在空氣中含量大約占20%,即氮?dú)夂脱鯕?∶1,木條在空氣中不能復(fù)燃,然而,硝酸銅分解產(chǎn)生的NO2和O2之比剛好是4∶1,木條復(fù)燃了說(shuō)明是NO2有助燃的性質(zhì)。endprint
對(duì)照實(shí)驗(yàn)是我們化學(xué)研究中經(jīng)常運(yùn)用的方法。讓學(xué)生參與問(wèn)題的推理,思考的過(guò)程遠(yuǎn)比記住一個(gè)結(jié)論效果多得多。
前面的實(shí)驗(yàn)還是不能證明有氧氣生成,只是意外發(fā)現(xiàn)了NO2有助燃的性質(zhì)。讓學(xué)生知道好多科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是在意外中收獲到結(jié)果,不能忽視每一個(gè)容易忽視的問(wèn)題,不能放過(guò)每一個(gè)異常的現(xiàn)象。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的質(zhì)疑精神。以元素化合物著手使科學(xué)探究的方法不再是一句空話,而是有具體的實(shí)施的載體和依據(jù)。
能不能將NO2和O2分開(kāi)呢?同學(xué)在尋找后發(fā)現(xiàn)通過(guò)化學(xué)方法沒(méi)有辦法將兩者分開(kāi),原因是4NO2+ O2+2H2O4HNO3。提示物質(zhì)的熔沸點(diǎn):O2:熔點(diǎn)
-218.8℃;沸點(diǎn)-182.97℃。 NO2 熔點(diǎn)-11.2 ℃ ;沸點(diǎn)21.2℃。我們根據(jù)兩者液化的溫度不同,將兩者分離。換一種實(shí)驗(yàn)裝置再重新做一遍。根據(jù)復(fù)燃現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)有O2生成。
通過(guò)課堂的學(xué)習(xí)活動(dòng),聯(lián)系社會(huì)焦點(diǎn)事件的分析,用真實(shí)情景來(lái)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,激發(fā)同學(xué)尋求情景信息中“化學(xué)問(wèn)題”的解決。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)情景事件作細(xì)致的化學(xué)問(wèn)題梳理,并解決與化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的問(wèn)題,形成一個(gè)化學(xué)問(wèn)題解決的豐富過(guò)程;通過(guò)這種方式讓學(xué)生體會(huì)從“科學(xué)”的角度來(lái)表達(dá)自己的學(xué)習(xí)行為,逐步樹(shù)立科學(xué)態(tài)度,促進(jìn)學(xué)生提高對(duì)科學(xué)發(fā)展觀的認(rèn)識(shí)。
三、與理論緊密結(jié)合
鑒于元素及其化合物的許多內(nèi)容和化學(xué)基本理論緊密聯(lián)系在一起,如何把握適當(dāng)?shù)耐卣钩蔀榻虒W(xué)實(shí)踐過(guò)程中的難點(diǎn)。
在元素及其化合物的教學(xué)中適當(dāng)?shù)貪B透和鋪墊化學(xué)結(jié)構(gòu)理論,有利于加強(qiáng)基礎(chǔ)、有利于科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的訓(xùn)練,適當(dāng)利用化學(xué)理論去體會(huì)、分析和總結(jié)元素化合物知識(shí),強(qiáng)化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定存在和用途,建立知識(shí)之間的聯(lián)系,將元素化合物知識(shí)系統(tǒng)化。
1.與元素周期表緊密聯(lián)系
以“硝酸鹽的性質(zhì)”為例,歸納出硝酸鹽分解規(guī)律,金屬活動(dòng)順序表中排在Mg之前的硝酸鹽分解得到的是亞硝酸鹽和O2;Mg~Cu(包含Mg和Cu)之間的硝酸鹽分解生成金屬氧化物、NO2、O2;Cu以后的硝酸鹽分解生成金屬單質(zhì)、NO2、O2。提問(wèn)學(xué)生寫(xiě)出Ca(NO3)2、Hg(NO3)2、LiNO3的分解方程式。前面兩個(gè)在金屬活動(dòng)順序表中可以找到,其中Li在金屬活動(dòng)順序表中沒(méi)有,需要借助元素周期表對(duì)角線的原則,Li與Mg對(duì)角線。分解產(chǎn)物應(yīng)該模仿硝酸鎂。和元素周期表有機(jī)結(jié)合,將沒(méi)有出現(xiàn)在金屬活動(dòng)順序中的金屬元素的硝酸鹽分解也能自己推導(dǎo)出產(chǎn)物,擴(kuò)大了金屬硝酸鹽的范圍,不再只局限金屬活動(dòng)順序表中那少數(shù)的幾種。
2.與氧化還原緊密結(jié)合
2KNO32KNO2+O2↑
2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑
2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑
根據(jù)三種硝酸鹽分解方程式,請(qǐng)學(xué)生尋找異同點(diǎn)。相同點(diǎn):都是氧化還原反應(yīng),N元素化合價(jià)降低,被還原,氧元素化合價(jià)升高,被氧化。產(chǎn)物都有氧氣生成。不同點(diǎn):產(chǎn)物不同,N元素降低的化合價(jià)不同,金屬化合價(jià)有的改變,有的不變。這些都是氧化還原的基礎(chǔ)知識(shí)。
另外通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題:
①如果加熱分解硝酸銀產(chǎn)生的氣體也能使帶火星的木條復(fù)燃,能否說(shuō)明NO2有助燃性呢?不能。
②原因是什么?2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑氧氣在混合氣體中含量大于氧氣的空氣中的含量,可能是氧氣的助燃。
③那么還有哪種硝酸鹽分解產(chǎn)生的氣體使帶火星的木條復(fù)燃,能說(shuō)明NO2有助燃性呢?學(xué)生回答硝酸鎂,原因是鎂和銅都是正2價(jià),其實(shí)不完全正確。啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)排在金屬活動(dòng)順序表鎂和銅之間的硝酸鹽都符合。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)NO2和O2系數(shù)之比為4∶1,而金屬元素化合價(jià)前后不變,這些硝酸鹽分解產(chǎn)生的NO2和O2是4∶1是由氧化還原得失電子相等決定的。
3.與可逆反應(yīng)平衡移動(dòng)緊密結(jié)合
根據(jù)NO2和O2兩者液化的溫度不同,將兩者分離。在換一種實(shí)驗(yàn)裝置再重新做一遍的時(shí)候發(fā)現(xiàn)U形管左面氣體還略帶紅棕色,而右面已經(jīng)無(wú)色,這里其實(shí)存在一個(gè)化學(xué)平衡2NO2N2O4+Q(Q>0)當(dāng)溫度降低的時(shí)候平衡向右移動(dòng),得到的是無(wú)色的N2O4。
深入挖掘元素化合物和理論的結(jié)合點(diǎn),可以加深對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的再認(rèn)識(shí),加深元素化合物知識(shí)的有效理解。
四、實(shí)驗(yàn)的輔助教學(xué)
實(shí)驗(yàn)對(duì)于元素化合物的知識(shí)的理解可以從抽象變?yōu)榫唧w,從摸不著到看得見(jiàn),能激發(fā)起學(xué)生的興趣,元素化合物的教學(xué)可以設(shè)計(jì)一定情景,變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn),變驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為探究實(shí)驗(yàn)。
以“硝酸鹽的性質(zhì)”為例,上述設(shè)計(jì)的情境實(shí)驗(yàn)對(duì)于掌握硝酸鹽的性質(zhì)應(yīng)該是起到事半功倍的作用。另外還可以設(shè)計(jì)其它實(shí)驗(yàn)。如農(nóng)民伯伯運(yùn)用化學(xué)知識(shí),用簡(jiǎn)易的方法鑒別了硝酸鉀化肥的真假。如果你是科技人員在實(shí)驗(yàn)室如何檢驗(yàn)一種物質(zhì)是硝酸鉀?
通過(guò)焰色反應(yīng),透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃片紫色鑒定為鉀元素。把少量的晶體或濃溶液置于試管內(nèi),然后加入少量濃硫酸(1∶1),再向試管內(nèi)加入一小塊銅片,給試管加熱,有紅棕色氣體產(chǎn)生,則證明含有硝酸根離子。這些都可以當(dāng)堂實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)不是講的是要做的。這里復(fù)習(xí)了焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作,也復(fù)習(xí)了硝酸根在酸性情況下有氧化性的有關(guān)知識(shí)。
元素化合物知識(shí)的教學(xué)可以構(gòu)建學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,注重促進(jìn)知識(shí)與技能的傳承、過(guò)程與方法的能力培養(yǎng),從而實(shí)現(xiàn)情感態(tài)度與價(jià)值觀。
將高三化學(xué)從元素化合物的基礎(chǔ)知識(shí)逐漸深入到元素化合物之間的內(nèi)在聯(lián)系及其物質(zhì)的變化規(guī)律,這也是學(xué)生認(rèn)識(shí)事物由具體到抽象,由現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。倡導(dǎo)將知識(shí)放在一定的社會(huì)大的情景中進(jìn)行教學(xué),一方面有利于提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力,體會(huì)知識(shí)的價(jià)值,另一方面也能夠彰顯化學(xué)對(duì)于我們的生活,我們的未來(lái)產(chǎn)生的積極的作用和影響。
參考文獻(xiàn)
[1] 姚子鵬.化學(xué)拓展型課程(試用本)[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2008.8:101endprint
對(duì)照實(shí)驗(yàn)是我們化學(xué)研究中經(jīng)常運(yùn)用的方法。讓學(xué)生參與問(wèn)題的推理,思考的過(guò)程遠(yuǎn)比記住一個(gè)結(jié)論效果多得多。
前面的實(shí)驗(yàn)還是不能證明有氧氣生成,只是意外發(fā)現(xiàn)了NO2有助燃的性質(zhì)。讓學(xué)生知道好多科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是在意外中收獲到結(jié)果,不能忽視每一個(gè)容易忽視的問(wèn)題,不能放過(guò)每一個(gè)異常的現(xiàn)象。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的質(zhì)疑精神。以元素化合物著手使科學(xué)探究的方法不再是一句空話,而是有具體的實(shí)施的載體和依據(jù)。
能不能將NO2和O2分開(kāi)呢?同學(xué)在尋找后發(fā)現(xiàn)通過(guò)化學(xué)方法沒(méi)有辦法將兩者分開(kāi),原因是4NO2+ O2+2H2O4HNO3。提示物質(zhì)的熔沸點(diǎn):O2:熔點(diǎn)
-218.8℃;沸點(diǎn)-182.97℃。 NO2 熔點(diǎn)-11.2 ℃ ;沸點(diǎn)21.2℃。我們根據(jù)兩者液化的溫度不同,將兩者分離。換一種實(shí)驗(yàn)裝置再重新做一遍。根據(jù)復(fù)燃現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)有O2生成。
通過(guò)課堂的學(xué)習(xí)活動(dòng),聯(lián)系社會(huì)焦點(diǎn)事件的分析,用真實(shí)情景來(lái)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,激發(fā)同學(xué)尋求情景信息中“化學(xué)問(wèn)題”的解決。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)情景事件作細(xì)致的化學(xué)問(wèn)題梳理,并解決與化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的問(wèn)題,形成一個(gè)化學(xué)問(wèn)題解決的豐富過(guò)程;通過(guò)這種方式讓學(xué)生體會(huì)從“科學(xué)”的角度來(lái)表達(dá)自己的學(xué)習(xí)行為,逐步樹(shù)立科學(xué)態(tài)度,促進(jìn)學(xué)生提高對(duì)科學(xué)發(fā)展觀的認(rèn)識(shí)。
三、與理論緊密結(jié)合
鑒于元素及其化合物的許多內(nèi)容和化學(xué)基本理論緊密聯(lián)系在一起,如何把握適當(dāng)?shù)耐卣钩蔀榻虒W(xué)實(shí)踐過(guò)程中的難點(diǎn)。
在元素及其化合物的教學(xué)中適當(dāng)?shù)貪B透和鋪墊化學(xué)結(jié)構(gòu)理論,有利于加強(qiáng)基礎(chǔ)、有利于科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的訓(xùn)練,適當(dāng)利用化學(xué)理論去體會(huì)、分析和總結(jié)元素化合物知識(shí),強(qiáng)化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定存在和用途,建立知識(shí)之間的聯(lián)系,將元素化合物知識(shí)系統(tǒng)化。
1.與元素周期表緊密聯(lián)系
以“硝酸鹽的性質(zhì)”為例,歸納出硝酸鹽分解規(guī)律,金屬活動(dòng)順序表中排在Mg之前的硝酸鹽分解得到的是亞硝酸鹽和O2;Mg~Cu(包含Mg和Cu)之間的硝酸鹽分解生成金屬氧化物、NO2、O2;Cu以后的硝酸鹽分解生成金屬單質(zhì)、NO2、O2。提問(wèn)學(xué)生寫(xiě)出Ca(NO3)2、Hg(NO3)2、LiNO3的分解方程式。前面兩個(gè)在金屬活動(dòng)順序表中可以找到,其中Li在金屬活動(dòng)順序表中沒(méi)有,需要借助元素周期表對(duì)角線的原則,Li與Mg對(duì)角線。分解產(chǎn)物應(yīng)該模仿硝酸鎂。和元素周期表有機(jī)結(jié)合,將沒(méi)有出現(xiàn)在金屬活動(dòng)順序中的金屬元素的硝酸鹽分解也能自己推導(dǎo)出產(chǎn)物,擴(kuò)大了金屬硝酸鹽的范圍,不再只局限金屬活動(dòng)順序表中那少數(shù)的幾種。
2.與氧化還原緊密結(jié)合
2KNO32KNO2+O2↑
2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑
2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑
根據(jù)三種硝酸鹽分解方程式,請(qǐng)學(xué)生尋找異同點(diǎn)。相同點(diǎn):都是氧化還原反應(yīng),N元素化合價(jià)降低,被還原,氧元素化合價(jià)升高,被氧化。產(chǎn)物都有氧氣生成。不同點(diǎn):產(chǎn)物不同,N元素降低的化合價(jià)不同,金屬化合價(jià)有的改變,有的不變。這些都是氧化還原的基礎(chǔ)知識(shí)。
另外通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題:
①如果加熱分解硝酸銀產(chǎn)生的氣體也能使帶火星的木條復(fù)燃,能否說(shuō)明NO2有助燃性呢?不能。
②原因是什么?2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑氧氣在混合氣體中含量大于氧氣的空氣中的含量,可能是氧氣的助燃。
③那么還有哪種硝酸鹽分解產(chǎn)生的氣體使帶火星的木條復(fù)燃,能說(shuō)明NO2有助燃性呢?學(xué)生回答硝酸鎂,原因是鎂和銅都是正2價(jià),其實(shí)不完全正確。啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)排在金屬活動(dòng)順序表鎂和銅之間的硝酸鹽都符合。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)NO2和O2系數(shù)之比為4∶1,而金屬元素化合價(jià)前后不變,這些硝酸鹽分解產(chǎn)生的NO2和O2是4∶1是由氧化還原得失電子相等決定的。
3.與可逆反應(yīng)平衡移動(dòng)緊密結(jié)合
根據(jù)NO2和O2兩者液化的溫度不同,將兩者分離。在換一種實(shí)驗(yàn)裝置再重新做一遍的時(shí)候發(fā)現(xiàn)U形管左面氣體還略帶紅棕色,而右面已經(jīng)無(wú)色,這里其實(shí)存在一個(gè)化學(xué)平衡2NO2N2O4+Q(Q>0)當(dāng)溫度降低的時(shí)候平衡向右移動(dòng),得到的是無(wú)色的N2O4。
深入挖掘元素化合物和理論的結(jié)合點(diǎn),可以加深對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的再認(rèn)識(shí),加深元素化合物知識(shí)的有效理解。
四、實(shí)驗(yàn)的輔助教學(xué)
實(shí)驗(yàn)對(duì)于元素化合物的知識(shí)的理解可以從抽象變?yōu)榫唧w,從摸不著到看得見(jiàn),能激發(fā)起學(xué)生的興趣,元素化合物的教學(xué)可以設(shè)計(jì)一定情景,變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn),變驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為探究實(shí)驗(yàn)。
以“硝酸鹽的性質(zhì)”為例,上述設(shè)計(jì)的情境實(shí)驗(yàn)對(duì)于掌握硝酸鹽的性質(zhì)應(yīng)該是起到事半功倍的作用。另外還可以設(shè)計(jì)其它實(shí)驗(yàn)。如農(nóng)民伯伯運(yùn)用化學(xué)知識(shí),用簡(jiǎn)易的方法鑒別了硝酸鉀化肥的真假。如果你是科技人員在實(shí)驗(yàn)室如何檢驗(yàn)一種物質(zhì)是硝酸鉀?
通過(guò)焰色反應(yīng),透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃片紫色鑒定為鉀元素。把少量的晶體或濃溶液置于試管內(nèi),然后加入少量濃硫酸(1∶1),再向試管內(nèi)加入一小塊銅片,給試管加熱,有紅棕色氣體產(chǎn)生,則證明含有硝酸根離子。這些都可以當(dāng)堂實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)不是講的是要做的。這里復(fù)習(xí)了焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作,也復(fù)習(xí)了硝酸根在酸性情況下有氧化性的有關(guān)知識(shí)。
元素化合物知識(shí)的教學(xué)可以構(gòu)建學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,注重促進(jìn)知識(shí)與技能的傳承、過(guò)程與方法的能力培養(yǎng),從而實(shí)現(xiàn)情感態(tài)度與價(jià)值觀。
將高三化學(xué)從元素化合物的基礎(chǔ)知識(shí)逐漸深入到元素化合物之間的內(nèi)在聯(lián)系及其物質(zhì)的變化規(guī)律,這也是學(xué)生認(rèn)識(shí)事物由具體到抽象,由現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。倡導(dǎo)將知識(shí)放在一定的社會(huì)大的情景中進(jìn)行教學(xué),一方面有利于提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力,體會(huì)知識(shí)的價(jià)值,另一方面也能夠彰顯化學(xué)對(duì)于我們的生活,我們的未來(lái)產(chǎn)生的積極的作用和影響。
參考文獻(xiàn)
[1] 姚子鵬.化學(xué)拓展型課程(試用本)[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2008.8:101endprint
對(duì)照實(shí)驗(yàn)是我們化學(xué)研究中經(jīng)常運(yùn)用的方法。讓學(xué)生參與問(wèn)題的推理,思考的過(guò)程遠(yuǎn)比記住一個(gè)結(jié)論效果多得多。
前面的實(shí)驗(yàn)還是不能證明有氧氣生成,只是意外發(fā)現(xiàn)了NO2有助燃的性質(zhì)。讓學(xué)生知道好多科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是在意外中收獲到結(jié)果,不能忽視每一個(gè)容易忽視的問(wèn)題,不能放過(guò)每一個(gè)異常的現(xiàn)象。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的質(zhì)疑精神。以元素化合物著手使科學(xué)探究的方法不再是一句空話,而是有具體的實(shí)施的載體和依據(jù)。
能不能將NO2和O2分開(kāi)呢?同學(xué)在尋找后發(fā)現(xiàn)通過(guò)化學(xué)方法沒(méi)有辦法將兩者分開(kāi),原因是4NO2+ O2+2H2O4HNO3。提示物質(zhì)的熔沸點(diǎn):O2:熔點(diǎn)
-218.8℃;沸點(diǎn)-182.97℃。 NO2 熔點(diǎn)-11.2 ℃ ;沸點(diǎn)21.2℃。我們根據(jù)兩者液化的溫度不同,將兩者分離。換一種實(shí)驗(yàn)裝置再重新做一遍。根據(jù)復(fù)燃現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)有O2生成。
通過(guò)課堂的學(xué)習(xí)活動(dòng),聯(lián)系社會(huì)焦點(diǎn)事件的分析,用真實(shí)情景來(lái)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,激發(fā)同學(xué)尋求情景信息中“化學(xué)問(wèn)題”的解決。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)情景事件作細(xì)致的化學(xué)問(wèn)題梳理,并解決與化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的問(wèn)題,形成一個(gè)化學(xué)問(wèn)題解決的豐富過(guò)程;通過(guò)這種方式讓學(xué)生體會(huì)從“科學(xué)”的角度來(lái)表達(dá)自己的學(xué)習(xí)行為,逐步樹(shù)立科學(xué)態(tài)度,促進(jìn)學(xué)生提高對(duì)科學(xué)發(fā)展觀的認(rèn)識(shí)。
三、與理論緊密結(jié)合
鑒于元素及其化合物的許多內(nèi)容和化學(xué)基本理論緊密聯(lián)系在一起,如何把握適當(dāng)?shù)耐卣钩蔀榻虒W(xué)實(shí)踐過(guò)程中的難點(diǎn)。
在元素及其化合物的教學(xué)中適當(dāng)?shù)貪B透和鋪墊化學(xué)結(jié)構(gòu)理論,有利于加強(qiáng)基礎(chǔ)、有利于科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的訓(xùn)練,適當(dāng)利用化學(xué)理論去體會(huì)、分析和總結(jié)元素化合物知識(shí),強(qiáng)化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定存在和用途,建立知識(shí)之間的聯(lián)系,將元素化合物知識(shí)系統(tǒng)化。
1.與元素周期表緊密聯(lián)系
以“硝酸鹽的性質(zhì)”為例,歸納出硝酸鹽分解規(guī)律,金屬活動(dòng)順序表中排在Mg之前的硝酸鹽分解得到的是亞硝酸鹽和O2;Mg~Cu(包含Mg和Cu)之間的硝酸鹽分解生成金屬氧化物、NO2、O2;Cu以后的硝酸鹽分解生成金屬單質(zhì)、NO2、O2。提問(wèn)學(xué)生寫(xiě)出Ca(NO3)2、Hg(NO3)2、LiNO3的分解方程式。前面兩個(gè)在金屬活動(dòng)順序表中可以找到,其中Li在金屬活動(dòng)順序表中沒(méi)有,需要借助元素周期表對(duì)角線的原則,Li與Mg對(duì)角線。分解產(chǎn)物應(yīng)該模仿硝酸鎂。和元素周期表有機(jī)結(jié)合,將沒(méi)有出現(xiàn)在金屬活動(dòng)順序中的金屬元素的硝酸鹽分解也能自己推導(dǎo)出產(chǎn)物,擴(kuò)大了金屬硝酸鹽的范圍,不再只局限金屬活動(dòng)順序表中那少數(shù)的幾種。
2.與氧化還原緊密結(jié)合
2KNO32KNO2+O2↑
2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑
2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑
根據(jù)三種硝酸鹽分解方程式,請(qǐng)學(xué)生尋找異同點(diǎn)。相同點(diǎn):都是氧化還原反應(yīng),N元素化合價(jià)降低,被還原,氧元素化合價(jià)升高,被氧化。產(chǎn)物都有氧氣生成。不同點(diǎn):產(chǎn)物不同,N元素降低的化合價(jià)不同,金屬化合價(jià)有的改變,有的不變。這些都是氧化還原的基礎(chǔ)知識(shí)。
另外通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題:
①如果加熱分解硝酸銀產(chǎn)生的氣體也能使帶火星的木條復(fù)燃,能否說(shuō)明NO2有助燃性呢?不能。
②原因是什么?2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑氧氣在混合氣體中含量大于氧氣的空氣中的含量,可能是氧氣的助燃。
③那么還有哪種硝酸鹽分解產(chǎn)生的氣體使帶火星的木條復(fù)燃,能說(shuō)明NO2有助燃性呢?學(xué)生回答硝酸鎂,原因是鎂和銅都是正2價(jià),其實(shí)不完全正確。啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)排在金屬活動(dòng)順序表鎂和銅之間的硝酸鹽都符合。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)NO2和O2系數(shù)之比為4∶1,而金屬元素化合價(jià)前后不變,這些硝酸鹽分解產(chǎn)生的NO2和O2是4∶1是由氧化還原得失電子相等決定的。
3.與可逆反應(yīng)平衡移動(dòng)緊密結(jié)合
根據(jù)NO2和O2兩者液化的溫度不同,將兩者分離。在換一種實(shí)驗(yàn)裝置再重新做一遍的時(shí)候發(fā)現(xiàn)U形管左面氣體還略帶紅棕色,而右面已經(jīng)無(wú)色,這里其實(shí)存在一個(gè)化學(xué)平衡2NO2N2O4+Q(Q>0)當(dāng)溫度降低的時(shí)候平衡向右移動(dòng),得到的是無(wú)色的N2O4。
深入挖掘元素化合物和理論的結(jié)合點(diǎn),可以加深對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的再認(rèn)識(shí),加深元素化合物知識(shí)的有效理解。
四、實(shí)驗(yàn)的輔助教學(xué)
實(shí)驗(yàn)對(duì)于元素化合物的知識(shí)的理解可以從抽象變?yōu)榫唧w,從摸不著到看得見(jiàn),能激發(fā)起學(xué)生的興趣,元素化合物的教學(xué)可以設(shè)計(jì)一定情景,變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn),變驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為探究實(shí)驗(yàn)。
以“硝酸鹽的性質(zhì)”為例,上述設(shè)計(jì)的情境實(shí)驗(yàn)對(duì)于掌握硝酸鹽的性質(zhì)應(yīng)該是起到事半功倍的作用。另外還可以設(shè)計(jì)其它實(shí)驗(yàn)。如農(nóng)民伯伯運(yùn)用化學(xué)知識(shí),用簡(jiǎn)易的方法鑒別了硝酸鉀化肥的真假。如果你是科技人員在實(shí)驗(yàn)室如何檢驗(yàn)一種物質(zhì)是硝酸鉀?
通過(guò)焰色反應(yīng),透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃片紫色鑒定為鉀元素。把少量的晶體或濃溶液置于試管內(nèi),然后加入少量濃硫酸(1∶1),再向試管內(nèi)加入一小塊銅片,給試管加熱,有紅棕色氣體產(chǎn)生,則證明含有硝酸根離子。這些都可以當(dāng)堂實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)不是講的是要做的。這里復(fù)習(xí)了焰色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作,也復(fù)習(xí)了硝酸根在酸性情況下有氧化性的有關(guān)知識(shí)。
元素化合物知識(shí)的教學(xué)可以構(gòu)建學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,注重促進(jìn)知識(shí)與技能的傳承、過(guò)程與方法的能力培養(yǎng),從而實(shí)現(xiàn)情感態(tài)度與價(jià)值觀。
將高三化學(xué)從元素化合物的基礎(chǔ)知識(shí)逐漸深入到元素化合物之間的內(nèi)在聯(lián)系及其物質(zhì)的變化規(guī)律,這也是學(xué)生認(rèn)識(shí)事物由具體到抽象,由現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。倡導(dǎo)將知識(shí)放在一定的社會(huì)大的情景中進(jìn)行教學(xué),一方面有利于提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力,體會(huì)知識(shí)的價(jià)值,另一方面也能夠彰顯化學(xué)對(duì)于我們的生活,我們的未來(lái)產(chǎn)生的積極的作用和影響。
參考文獻(xiàn)
[1] 姚子鵬.化學(xué)拓展型課程(試用本)[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2008.8:101endprint