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【摘 要】化學實驗是高中化學的教學過程中占有十分重要的作用。改革后的新課標,要求高中化學實驗課堂要重視對學生綠色化學理念的培養,幫助學生利用化學理念更好的學習高中化學。本文主要分析了在高中化學實驗教學課堂中培養學生綠色化學理念的重要性,深入探析了在高中化學實驗課堂中培養學生綠色化學理念的有效措施。
關鍵詞 高中化學實驗課堂;綠色化學理念;有效措施
新課標改革后的高中化學實驗課堂,要求教師及時更新教學觀念和教學目標,強化學生綠色化學的理念。綠色化學理念的提出,體現了人與自然和諧相處的重要性,因此,可以稱之為沒有污染的化學、滿足環境發展的化學等。在高中化學實驗課堂中,要充分體現綠色化學的重要性,切實提高學生綠色化學意識,幫助學生更好的進行化學實驗,提高課堂教學質量,切實強化學生的化學知識水平。
一、在高中化學實驗中培養學生綠色化學理念的分析
教育體制改革的不斷深入,使得綠色化學實驗課堂中引用綠色化學理念顯得十分有必要,是高中化學教學課堂中的重要組成部分。綠色化學理念要求根據化學質量守恒定義,取代舊物質,得到新物質,促進其在擁有豐富社會資源的基礎之上,再去環境問題進行防治。立足于化學這門學科而言,高中化學實驗的綠色化學理念需要注意下面幾點:選擇沒有毒性、沒有污染的化學實驗原材料,反應條件要健康、安全,保證反應過程中產生的有害物質能夠被及時的、完全的解析,是化學實驗在高效性、零污染、零排放的情況下進行。由此,在高中化學實驗課堂中應用綠色化學理念,推動化學實驗向規范化、安全化發展。同時,高中化學實驗中培養學生綠色化學的理念,有利于向學生灌輸可持續發展意識。
二、在高中化學實驗中進行綠色化學觀教育的有效措施
在高中化學實驗課堂中培養學生的綠色化學理念,是促進綠色化學形成的主要內容。立足于改革后的新課標要求,高中化學實驗課堂重視學生綠色化學理念的培養,是高中化學發展的必經之路。諸如,在進行實驗操作之前,教師應當向學生詳細講解實驗操作過程中可能會引發的污染問題,特殊藥品是否需要密封、以及相關毒性原材料的使用注意事項,要求在專門的實驗室才能進行。因此,在高中化學實驗課堂中,教師要做到不斷強化學生的綠色化學意識,可以從以下幾個方面進行:
(一)進行串聯實驗,培養學生綠色化學意識
過去的高中化學實驗課堂,一節課只能進行一個小的化學實驗,導致反應藥品的嚴重浪費。改革后的高中化學實驗課堂,要求將幾個小實驗能夠集中到一起,共同進行,稱之為串聯實驗。串聯實驗的進行,是通過將上個實驗所剩下或新反應出的藥品,作為下個反應所需要的原材料進行實驗,從而有效的減少了藥品的浪費,和不必要的廢物污染,實現了廢舊藥品的循環利用。同時,串聯實驗的開展,最大限度上降低了實驗所花費的時間,避免重復進行實驗,造成不必要的化學污染,提高了高中化學實驗課程的高效性,促進高中化學實驗課堂向綠色化的全面發展。
(二)通過微型實驗,強化學生綠色化學意識
高中化學實驗課堂的開展,有利于學生充分認識到藥品反應中的原理,強化學生的理解。在實際的高中化學實驗課堂中,引進微型實驗,能夠切實加強學生的綠色化學意識。在進行微型實驗時,教師事先必須做好充足的準備,了解實驗所需要注意的事項,并能夠詳細了解實驗步驟,結合自身教學需要或實驗設備進行相應的調整,達到化學藥品的最大使用化,做到藥品的不浪費。微型化學實驗的進行,要求具備相定的反應條件,用最少的實驗用品,發揮最大化的實驗效果。從而避免發生實驗過程中的藥品浪費現象,大大降低了實驗儀器的重復使用頻率,減少了能源的消耗,充分發揮了綠色化學理念的作用,切實提高了學生的綠色意識。
(三)規范學生實驗操作手法,實現綠色化實驗
在開展高中化學實驗課堂時,規范化的操作手法是保證化學實驗正確進行的前提條件。要切實提高學生的綠色化學意識,需要教師能夠將實驗過程中所需要使用的化學藥品使用量、玻璃儀器使用方法、廢棄物能否循環利用、特殊試劑的使用注意項都一一向學生說明。在進行實際的實驗時,教師要對藥品的用量進行把關,保證藥品的劑量不能過多,指導學生規范化的進行化學實驗,充分體現綠色化學理念,幫助學生更好的進行綠色化學實驗。如果出現異常,教師要立即上前引導學生,嚴禁出現爆炸等事故,保證學生的人身安全,充分貫徹綠色化學理念。
三、結語
綜上所述,現代環境污染問題日益突出,突出培養高中生形成綠色化學意識十分有必要。在高中化學實驗課堂中,培養學生綠色化學理念,促進學生學習更加高效,有利于學生充分感受到綠色化學在人們日常生活中的重要性。與此同時,能夠幫助高中生打下良好的化學基礎,推動他們在未來的學習中能夠又好又快的掌握化學知識,為改善現在社會的環境污染問題作出貢獻,促進環境與社會兩者間共同的可持續發展。
參考文獻
[1]李偉.在高中實驗教學中體現綠色化學的思想[J].考試周刊.2011(60)
[2]胡明星,宿輝.綠色化學理念在高等化學教育中的融入[J].黑龍江高教研究.2009(07)
【作者簡介】
【關鍵詞】 中考化學復習 課堂教學 構建知識體系 有效性
【中圖分類號】 G633.8 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1674-4772(2013)06-023-01
一、研讀《課程標準》,精心編制復習計劃
化學教師要以《化學課程標準》和《考試說明》為依據,認真學習,準確把握新增內容、降低要求的內容、刪減內容,明確方向,少走彎路,恰如其分的組織課堂教學,引導學生進行正確、科學的總復習,達到事半功倍的效果。
二 、構建知識體系,著眼提高理解能力
初中化學內容多而散,需要記憶的內容比較多。我們應盡可能采取多種有效的方法加強記憶,如:要點記憶。對復雜的概念、性質、操作可概括成要點,使記憶的內容簡單化。如過濾的操作,概括成“一貼、二低、三靠”。氫氣還原氧化銅的步驟歸納為“氫――燈――燈――氫”。規律記憶:化學知識是有規律的,掌握了規律就能記憶知識、理解知識、應用知識。應注意總結規律、發現規律。如學習鹽酸、稀硫酸的化學性質后,總結出酸的通性;通過實驗,總結出金屬跟酸、鹽反應的規律。這樣,記憶就很深刻,運用就更靈活。
對一些含義比較深刻,內容又比較復雜的概念在復習時要細心地進行剖析、講解,以幫助學生加深對概念的理解和掌握。如“溶解度”概念一直是初中化學的一大難點,不僅定義的句子比較長,而且涉及的知識也較多,學生往往難于理解。因此在講解過程中,若將組成溶解度的四句話剖析開來,效果就大不一樣了。其一,強調要在一定溫度的條件下;其二,指明溶劑的量為100g;其三,一定要達到飽和狀態;其四,指出在滿足上述各條件時,溶質所溶解的克數。這四個限制性句式構成了溶解度的定義,缺一不可。
化學基本概念都是用簡練的語言高度概括得出來的,包括定義、定律、規律、原理和反應規律等。其中每一個字、詞都有其特定的意義,以保證概念的精辟性和科學性。在初中化學教材中,基本概念幾乎每課題中都有,而化學概念是學習化學必須把握的基礎知識,準確地理解概念對于學好化學知識是十分重要的。因此,教師在復習過程中理清概念,讓學生辨析好基本概念。在梳理“單質”與“化合物”這兩個概念時,一定要強調概念中的“純凈物”三個字。也就是說,單質和化合物應該在純凈物的范疇內進行區分,然后再根據它們組成元素種類的多少來判定其是單質或者是化合物,否則學生就輕易錯將一些物質如氧氣、臭氧的混合物看成是單質,同時又可誤將食鹽水等混合物看成是化合物。
三、聯系生活實際,著力抓好知識的應用
綜觀各地中考題,試題涉及環保等社會熱點內容有增多的趨勢,并從多角度對學生的知識與能力進行考查。針對這類試題的考查力度近年逐步加強。這就要求化學教學要突破單純灌輸課本知識的限制,減少機械操練耗費的時間和精力,讓學生有時間閱讀課外科技知識,盡可能多地接觸和認識社會,用化學視角去觀察問題和分析問題,學以致用。
近年來,初中化學的命題僅僅是考查化學知識的習題已大大減少,努力聯系生活、科技、生產、環保等內容,使初中化學的基礎性內容的評價在改革的道路上邁出了可喜的一步。例如:
1.為什么衣服上沾有油漬,不宜用水而要用汽油和肥皂洗?
2. “垃圾是放錯了位置的資源”,應該分類回收,生活中廢棄的鐵鍋、鋁質易拉罐、銅導線等可以歸為一類加以回收,它們屬于( )。
A. 有機物 B. 金屬或合金 C. 氧化物 D. 鹽
3. 綠色化學的目標是降低或除去化學產品設計、制造、應用中有害物質的使用與產生,使所設計的化學產品或過程對環境更加友好。它包括研究和尋找最大限度地節約資源和能源,減輕化工生產過程中對人類健康與環境的負面影響,降低化工生產過程中整體成本等的方法、技術。下列化工生產中體現綠色化學內涵的措施是( )。
①減少“三廢”的排放量 ②設計可重復使用的催化劑 ③回收未反應的原料、副產物和非反應試劑 ④研究有關產品的回收和再生利用 ⑤對廢棄物進行排放前的無害化處理
A. ①②③ B. ①③④⑤
C. ①②③⑤ D. ①②③④⑤
四、注重實驗訓練,提升學生創新的意識
化學是一門研究物質組成、結構、性質和變化的自然科學,提高學生的科學素養是學習化學的重要任務之一。要提高學生的實踐能力,在初中化學教學和復習中必須要加強實驗,而強化對實驗能力的測試能起到很好的導向作用。要注意讓學生在化學實驗中逐步領會科學思想,養成科學精神,了解科學方法,形成科學態度。化學又是一門以實驗為基礎的學科,實驗不僅可以激發我們的學習興趣,而且對于我們形成化學概念、理解鞏固知識、訓練實驗技能、培養觀察和動手能力、提高思維和解決實際問題的能力都是非常重要的。這就要求我們要認真、細致地觀察老師的演示實驗,對實驗所用的儀器、藥品、裝置以及實驗原理、步驟、現象和注意事項,都必須弄清、記熟。
綜觀各地中考試題,實驗題所占的比例越來越大,也是學生容易失分的地方,此類型題應引起了我們老師的高度重視。在教學及復習中應加強這一部分的訓練力度,引導學生如何審題、實驗設計方案,收集相關題型加強實戰訓練,從而提高學生的中考成績。
[ 參 考 文 獻 ]
關鍵詞:課堂教學;美;構建
文章編號:1008-0546(2015)10-0062-03 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.021
一、化學教學是美的教學
美學一詞來源于希臘語aesthesis,最初的意義是“對感觀的感受”。黑格爾認為美學是從美的本質定義出發,美是理念的感性顯現。美的客觀存在必須通過人的感悟、理解、欣賞,才能體現出來。
萬事萬物都蘊含著“美”的因素,課堂教學也不例外。教學中的美學,其實質是“運用美學及心理學理論研究教育理論與實踐中美的現象及發展規律的新興科學,它著力探究讓教育依照美的規律與心路歷程來運作與發展,從而通向審美化的境界,以提高現代教育的整體質量。”簡單說來,就是讓我們的課堂教學與我們當前課程改革的理念更貼近,將三維目標,即知識與技能、過程與方法、情感態度和價值觀更好地進行優化組合,從而達到“美”的境界,并實際應用到教育教學中去。教學之美是美和悟的“結合體”,光有美而無感悟,就會讓知識之美得不到延續,甚至不被人發現。
化學教學有著獨特的美。首先,化學知識本身蘊含著內容美和形式美,比如原子,就是和諧的統一體,有作為中心存在的穩定的原子核,有圍繞著原子核不停運動的電子,當看到原子的圖片,想象到這樣的場景,美就已經在我們的知識體系中產生了。其次,教學方法的使用也決定了化學課堂教學的美。實驗裝置的搭配美、實驗現象的色彩美、各種模型的造型美、各種符號表征的簡約美等,這些都能讓學生感悟美、體會美、發現美。一節“完美”的化學課堂,必須要有單純的教學目的,和諧的教學手法,有吸引力的化學實驗,流暢的課堂節奏,人性化的教學評價等。第三,化學物質的合成展示了化學的創造美,C60的制得便很好的體現了這一點,它是單純由碳原子結合形成的穩定分子,它具有60個頂點和32個面,其中12個為正五邊形,20個為正六邊形,形狀與結構酷似英式足球,所以又叫它“足球烯”。
二、化學教學中精彩紛呈的美
1. 教學目的的單純美
教學是教師的教和學生的學所組成的一種人類特有的人才培養活動。通過這種活動,教師有目的、有計劃、有組織地引導學生積極自覺地學習和掌握文化科學基礎知識和基本技能,促進學生多方面素質全面提高,使他們成為社會有用之材。
“教育是什么?教育是教人學做人――學做‘現代的’人。很多關注教育的學者都認為教育是為了讓人更好的發展,是在教育教學的過程中,完善心智,積累經驗,煥發對知識新的體悟,達到人生更高的境地(梁啟超語)。”所以,從學科教學看,教學不只是為了讓學生在考試中得到更多的分數,考取某個名牌大學,重要的是讓受教育者成為人格高尚、心智健康,積極向上的棟梁之才。
在當下社會大環境中,教學功利化的趨勢愈演愈烈,這背離了教育的初衷,更談不上對人的發展過程中“美學”要求。怎樣讓我們的教學,能達到“美”的要求來完成各項教學任務呢,這就需要我們的教師能保持教學目的的單純性,應注重學生思維品質的發展,并通過各種化學活動的開展,使學生從中獲得切身的感悟、體會,而不只是學會如何應試。比如膠體一節的學習,如果只是應試地去教,那么三言兩語就能結束這節課,但學生除了獲得一些識記性知識之外,其他一無所獲,這就失去了教學的價值,偏離了教學的本真。如果這樣設計:事先在學生的實驗臺上,準備好飽和氯化鐵溶液,氫氧化鐵膠體,氫氧化鐵沉淀的懸濁液,激光筆。讓學生用激光筆照射三份試液,觀察現象,然后引導他們從物理的角度分析光路的形成,讓學生用筆畫出三份試液中光的路徑。以此為切入點引導學生從對實驗現象的觀察,揭示丁達爾現象的本質。再請同學們將飽和氯化鐵溶液滴入沸水中,觀察實驗現象,再次用激光筆檢測產物,并提出制備膠體的方法,同時讓學生提出其他可能方法,并進行實踐探索。按照以上設計,學生動手親歷了實驗,并由實驗現象引申到生活中的膠體,他們欣喜的感受到原來霧、煙塵也能形成膠體,并運用膠體知識解決了凈水等問題,這才是化學教學所追求的美,清晰明了、簡單實用卻又豐富多彩。
2. 教學方法的和諧美
【文章編號】0450-9889(2017)05B-0154-02
隨著社會的發展、科技的進步,在工業生產和生活實際中越來越多地體現了化學與人類的緊密性。2014 年廣西進入新課標改革后,化學高考命題趨勢也越來越與生產、生活聯系密切。化學是一門自然科學,我們的生活中到處都是化學,衣食住行處處都有化學的身影,實用性很強。新的高考考綱更注重化學與生活的聯系,體現了考查新課標“三維”能力的命題指導思想,能綜合考查學生基礎知識的理解能力和靈活應用知識解決生產實際問題的能力。其中電化學原理是高中化學的重要組成部分,也是高考考查的重難點。
本文筆者將 2012―2016 年廣西新課改前后,有關電化學原理在高考中出現的題型、分值和相關知識進行研究分析,結合筆者的教學經驗給出一些建設性教學策略,以供參考。
一、2012―2016年高考廣西卷有關電化學試題的基本信息
從上述表格中可以看出,廣西每年高考中有關電化學的考查基本上都是選擇題,偶爾在填空題會有所涉及,分值呈上升趨勢。
二、2012―2016年高考廣西卷有關電化學具體考查的知識點分析
根據以上的基本信息,將 2012―2016 年高考廣西有關電化學具體考查的知識點進行分析如下:
2012 年大綱卷第 11 選擇題通過原電池的應用來考查如何利用正負極比較金屬的活動性(兩種金屬組成原電池時,金屬性較強的金屬易失去電子做負極),屬于原電池的重點考查內容。一輪復習時,也常常遇到類似的題目,因此對于基礎扎實的學生來說,并不難。
2013 年大綱卷第 9 選擇題考查了“電解法處理酸性含鉻廢水”,和綠色化學相結合,綜合性較強,考查了電極反應式、溶液 pH 的變化、總反應式和計算,內容看似新穎,難度較大,其實記住陰陽極物質的放電順序即可解決問題:Fe 作陽極,是活性電極,易失去 e- 生成 Fe+;陰極吸引 H+ 得 e- 生成 H2;在結合題目給出的后續反應方程便可得出正確選項。第 29 工業流程題第(4)問考查了“電解制鋁”,屬于課本的重點基礎內容,難度不大。
2014 年大綱卷選擇題第 9 題考查了“金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)”電極方程式的書寫、電解液、電容量等。雖然此題有圖像,但信息量不繁雜,可借此分析原電池的總反應:MH+NiOOH=M+Ni(OH)2,MH 合金中 M、H 均為 0 價,MH 作負極材料,而 NiOOH 作正極材料,綜合考查學生對電化學的應用分析問題的能力,對學生各方面的能力要求較高,難度加大,已不再局限于課本,因此在課堂上要有所拓展,內容上要加深。第 11 題 D 選項考查了“鉛蓄電池”正極反應式的書寫,屬于課本基礎知識。
2015 年新課標 Ⅱ 卷?化學原理的考查雖然并沒有在選擇題中有所體現,但是非選擇題中進行了重點考查。第 26 題以“鋅錳電池”為主體不僅考查了原電池的相關知識,而且考查了物質的分離提純和沉淀溶解平衡,甚至還結合物理的電量公式“Q=I×t=F×ne-”進行學科整合的計算,難度加深,對學生能力要求較高。第 28 題(2)問考查了電解池的化學原理,而且此空的解答必須從流程圖中找出反應物和生成物才能完成。
2016 年新課標Ⅲ卷第 7 題 B 項通過原電池的應用比較Fe和Cu的金屬性強弱,比較基礎。第 11 選擇題考查了二次電池“鋅-空氣燃料電池”,綜合性較強,考查了電極反應式、溶液中離子的變化和計算,但題目直接給出了總反應式,因此難度有所下降,運用電化學的基礎知識可以解決。
高考有關電化學的題目主要涉及電極方程式的書寫或判斷、電解質中離子的移向或大小變化、外電路中電子轉移數目的計算或電子與反應物、生成物的數量關系、不同極區或整個電解質溶液pH值的變化、電極名稱的判斷等基本知識類型的考查。即使是考查難度較大的計算題,也會給出相關信息,降低難度。但是考查的原電池和電解池越來越新穎,給學生心理上造成一種對新題型的恐懼。
三、有關電化學解題的教學策略
通過對廣西近五年化學高考命題情況進行系統分析,可知廣西化學高考中有關電化學的考查比較注重學生對基礎知識的掌握能力和應用分析問題的綜合能力,對學生各方面的能力要求越來越高。在新課標考試大綱中電化學是必考的熱點內容,在針對電化學的教學上我們要注重基礎、突出重點、突破難點,一定要把極區的電極反應式、電解質變化和電子變化講授到位,教會學生書寫電極反應式、總反應式和通過反應式判斷電解質和電子的變化。在課堂上要適當拓展,加深難度,同時還要注意學科之間的整合,讓學生多加練習,接觸更多新題型、新型電池。
高效合理的教學策略不僅可以達到提升學生科學思維能力的目標,而且還有利于學生構建完整的知識網絡。筆者經過這幾年的教學經驗總結,結合近五年高考考查電化學的內容變化,與大家分享一些課堂上有關原電池的教學方法和解題思路。
(一)注重基礎,緊扣課本,從生活走向化學
不同于初中的模擬機械記憶,高中更側重于理論上的理解推測,對邏輯演繹能力要求更高,科學嚴謹的學習要求使大部分定義、公式進行量化處理。大部分學生沒有掌握正確、恰當的學習方法,這是他們在化學學習中遇到困難的主要原因。以學生為主體,把課堂還給學生,把時間留給學生,讓學生聯系舊識,通過實驗、思維導圖等,運用推理、演繹、歸納等科學思維方法,理解和掌握新知識,更容易讓學生從內心上接受,精神上感到充實。
因此在講授《化學能與電能》時,創設情境:分析火力發電站工作原理;發現問題:能否將化學能直接轉化為電能;提出任務:研究“化學能直接轉化為電能”的原理;解決問題:引導學生運用已有的氧化還原反應知識思考將氧化反應和還原反應拆開的有關問題,并用實驗探究,陳述自己的觀點,自行形成概念,完成感性到理性的轉變。
(二)加強對課本的理解和記憶,從化學走向生活
不少學生養成了依賴老師的習慣,習慣被老師牽著鼻子走,指望老師講課時面面俱到,解題時有模板模仿。許多學生理解記憶水平低,擅長機械記憶和形象記憶。因此通過對生活中不同電池的分析,掌握規律和方法。在原電池的實際應用中,將原電池轉化為技術產品―― 化學電源,引導學生分析干電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鋰?池、燃料電池的組成、工作原理,使用過程中應注意的問題,尤其是電極反應式的書寫,應結合電子和電量(Q=I×t=F×ne-)的計算、兩極質量的變化、溶液 pH 的變化、兩極區 pH 的變化等進行分析,全面深入理解原電池的原理。
例如,鉛蓄電池中正極:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O。因此正極區 pH 值上升,正極質量增加 64g,轉移的電子為 2mol,產生的電量為 Q=96500×2=1.93×105C。
(三)聯系高考,練習鞏固,加深記憶,拓展延伸
很多學生上課聽得懂,看答案能理解,但是一做題就錯,尤其是遇到變形題,不能靈活變通,錯誤率更高。主要是因為對化學題目中的信息條件沒有分析到位,沒有完成從形象思維到抽象思維的轉變。因此教師要重視習題課,對學生的化學思維進行系統訓練,提高習題課的效率。
例如,甲烷燃料電池:(1)電解質由酸溶液改為堿溶液,電極方程式怎么寫?(2)電解質為熔融碳酸鹽,電極方程式怎么寫?(3)電解質為熔融氧化物,電極方程式又怎么寫?以此引導學生感受問題的多樣式,學會多角度分析信息。
筆者還通過把難以在課堂上解析的題目做成微課視頻的形式,讓學生在課后主動觀看和討論,充分利用課余時間消化課堂知識,這樣不僅節約課堂時間,而且有利于學生反復觀看、整理筆記。
(四)優選例題,構建合理的審題、解題思路
學生學習電化學知識困難原因之一是學生受主觀思維定勢的影響。理論聯系實際,通過近五年高考中有關電化學的考查,讓學生運用理論知識解決問題。因此教師在課堂上要引導學生注意新舊知識的銜接,幫助學生建立完整的知識體系,利用氧化還原反應“電子――電荷――質量”三個守恒步驟書寫電極方程式,培養學生電化學問題的有效解題思維模式。
例如,鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時的總反應為:
Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有關該電池的說法不正確的是( )
A.電池的電解液為堿性溶液,正極為 Ni2O3,負極為 Fe
B.電池放電時,負極反應為 Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2
C.電池充電過程中,陰極附近溶液的 pH 降低
D.電池充電時,陽極反應為 2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O
解題策略:
(1)據題判斷正負極并確定電極材料:根據總反應式中物質化合價的變化確定 Fe 元素升價作負極,Ni2O3 中 Ni 元素降價作正極。
(2)確定電極反應物、生成物:Fe 失 e- 生成 Fe(OH)2,Ni2O3 得 e- 生成 Ni(OH)2。
(3)結合電解質溶液或圖中微粒的流向,按照三個守恒步驟書寫電極方程式:根據生成物為堿性氫氧化物,可推出電解質為堿性溶液,因此負極 Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2 。則充電時負極作陰極:Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-,生成 OH-,pH 值上升。
(4)根據加減原則書寫正極電極方程:Ni2O3+2e-+3H2O =2OH-+2Ni(OH)2,充電時的正極方程即為放電時的逆反應:2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O。
摘 要:高職普通化學課程是針對高等職業教育非化工類專業對化學知識需求而設置的一門公共基礎課。本文結合高職專業特點,根據實際教學經驗,談談普通化學課程在高職教育中的教學方法。
關鍵詞:普通化學;教學方法
[中圖分類號]:G424.21 [文獻標識碼]:A
[文章編號]:1002-2139(2012)-01-0049-02
普通化學課程對提高學生的素養,支持學生專業知識的發展有重要的作用。教材內容的選擇上,努力貫徹理論知識適度,后續課程夠用的原則,淡化理論,強調應用,著眼突出以學生為主體,注重培養學生的動手能力和創新思維能力1。通過這門課的學習,使學生在高中化學的基礎上,進一步學習和加深化學知識,為培養職業能力和適應繼續學習的需要奠定必要的基礎。在教學過程中,要以專業為軸心,以學生為主體,教師服務于學生,力求培養出專業合格的技術型人才。經過多年來對高職教育的特點分析,總結了一些教學方法與大家分享。
一、激發學生學習化學的熱情
在教學的過程中,通過調查發現,隨著全國各地高考制度的改革,目前非化學化工類理工科專業學生大約有一半在高考的時候選考的科目并不是化學,而且各省生源情況略有差異,這就增加了普通化學教學的難度。所以在第一節普通化學課中,不宜泛泛的去講化學多么重要,對學生今后課程的學習或者是在今后的工作崗位上多么有幫助,也不宜生搬化學的定義或者理論來“嚇唬”學生,這樣不但起不到正面的作用,反而加深了學生對化學課較難學的認識,從而在心理起到一種排斥的作用。
在普通化學緒論中,可以從發生在人們身邊的化學現象談起,如人們的衣、食、住、行到綠色農業、人造纖維、建筑和裝飾材料、洗滌劑和化妝品、國防和航天等,讓學生潛意識的認識到化學就在我們身邊、是和我們的日常生活息息相關的。從而,激發學生想知道化學的發展和人類進步的關系,愿意探索化學知識。
二、板書講解與多媒體教學相結合,
采取板書與多媒體相結合的教學方式,幫助學生更深入地理解教學內容。教學過程中輔助生動形象的圖片或采用多媒體,這樣可以緊緊地抓住學生的注意力,既提高了教學效率和教學的生動活潑性,也更有利于學生對微觀結構、動態過程和抽象概念等難點的理解。從而達到最佳的教學效果。例如在學習金屬結構時,金屬晶體中,存在著金屬原子、金屬離子和自由電子。自由電子存在于金屬原子和金屬離子之間,為許多金屬離子所共有,均勻分布在整個金屬結構內部2。自由電子的運動將金屬中的原子、離子聯結在一起3。用專業軟件動態地演示金屬晶體結構,既形象生動,又能準確地獲取知識,化難為易,能取得很好的教學效果。
三、教師主講與學生自學相結合,拓展學生的思維空間
普通化學課程的價值不僅是傳授化學知識,重要的是培養學生的科學素養。整個普通化學教學過程中學生是學習的主體,通過學生自主地認識活動對知識體系的構建具有重要意義。所以普通化學的課堂教學要讓每個學生積極思考,參與到學習活動中來,拓展學生的思維空間4。課程的教學特別要避免“給結論”,要加強對科學結論獲取過程的科學思想的分析和闡述。這樣,能從化學學科的角度對優秀科學人才的培養發揮積極的作用,因而也會受到更多非化工專業學生的重視和歡迎。
普通化學課程內容涵蓋化學全學科,又要講結論的來源,而課時有限,不要求學生掌握所有知識內容,可考慮把教學內容分成“掌握”、“了解”幾類,以減輕知識記憶方面的教與學的負擔,而基本不影響科學思想的培養。在普通化學教學內容中,基礎理論與基本原理部分是全部教學內容的基礎,是教學的重點和難點,學生自學困難較大,教師要重點講解,幫助學生樹立正確的概念和科學思維模式。而基礎知識模塊,教師則用已學過的基本原理從大的方面給予引導,具體內容可留給學生自己學習、理解、充實。至于拓展內容模塊,則教師根據不同專業的具體情況,選擇部分章節作科普式的介紹,并不深入精細的講解,目的在于開拓學生的視野,引起學生的關注,這三個模塊內容的考試要求也不同。原理模塊是要求學生充分掌握的內容,是考試的重點部分;知識模塊,是要求學生知道的,屬選考的一般內容;拓展模塊則只要求學生大致了解,是由學生自主選考的補充內容。這樣一種教學相長的教學方法,不僅較好地解決了課時緊與內容多的矛盾,而且充分調動了教與學的積極性,培養了學生自己研究問題、主動獲取知識的能力,符合自主學習的現代化教學理念。
四、啟發式教學與討論式教學相結合
在課堂上老師以啟發式教學為基點,適當結合難點問題,開展少量討論式教學,起到“畫龍點睛”的作用。例如在講述原子核外電子排布時,通過原子核外電子排布所必須遵循的三大規律的學習,大部分同學可以順利寫出前23 號元素的核外電子排布式。這時可以讓學生討論一下第24 號元素Cr和第29 號元素Cu的最外層電子排布式。大多數學生都會遵循原有的知識結構,寫成和,教師可以引導學生和元素周期表中這兩種元素的最外層電子排布式進行比較。通過比較,學生可以發現錯誤并產生疑問,教師可以適時給出理由:當簡并軌道全空或被電子半充滿、全充滿時較為穩定。可是,通過上述內容的引導,實際教學中很多同學會仔細觀察元素周期表中最外層電子排布部分,結果會有如下疑問:例如,元素周期表中44號元素Ru的最外層電子排布式為:,這并不符合核外電子排布規律,當然類似的“例外”元素還有。這時候就要引導學生在課下去查閱相關參考書找,出合理的解釋。在這樣的學習環境中,可以逐漸培養學生養成良好的問題意識。
五、聯系學生專業實際情況,有選擇性地重組教學內容
在教學過程中,對于不同專業,其教學內容的角度應有所區別。工科普通化學的教學中,應該突出工科教學特色,聯系專業實際情況,擴大學生的視野。目前我院普通化學課程主要針對地質勘查專業,考慮到教學實際和學生接受、掌握知識的情況,在教學過程中,堅持對基本原理的講解“少而精”,對基礎知識及拓展內容的介紹“廣而新”,較好地解決了內容與課時的矛盾,基礎與專業的矛盾。既保證有足夠的基本原理、基礎知識,又盡可能多地引入與專業相關的新內容,更新知識,拓展思路,突出實用性和實踐性。
六、培養學生的自學能力,讓學生準備一堂課
在普通化學教學中積極開展“讓學生準備一節課”的活動。在教學過程中選擇與學生專業實際相關的內容,如:化學電源,金屬的腐蝕與防護,化學與日常生活,化學與能源,化學與環境等內容,讓學生參與到教學過程中來。學生通過查閱相關文獻資料,自發組成學習小組,準備好一節課的內容進行講解,充分調動了學生自主學習的主觀能動性和積極性,將課堂內、外學習進行有機結合,取得了很好的教學效果。
總之,教學沒有固定的模式,在教學實踐中,要根據學生的實際情況靈活運用。教師要善于根據社會需求、專業特點、學生情況,結合《普通化學》教學內容,合理地設計、調整、更新學科的教學內容,采用靈活多樣的教學方式,在實踐中不斷積累經驗、摸索和改進教學方法,提高教學質量,為21世紀培養出專業合格的技術型人才奠定良好的基礎。
參考文獻:
[1]陳東旭,吳衛東.普通化學.北京.化學工業出版社,2006
[2]陳東旭,吳衛東.普通化學.北京.化學工業出版社,2006
人教版高中生物教材必修1中“降低化學反應活化能的酶”的內容主要包括酶的作用和本質兩部分,潛在的知識和能力要求比較高。酶的知識貫穿在整個生物學,是生物學的筋絡之一;通過對實驗的分析、探究,幫助學生建立“單一變量”的思想,領悟對照實驗、變量分析能力和生物學研究思想。
2 教學目標
知識目標:說明酶在代謝中的作用和本質。
能力目標:進行“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗和探索,正確完成相關的實驗操作,學會控制自變量,觀察和檢測因變量的變化以及設置對照組和重復實驗。
情感、態度和價值目標:客觀評價自己的實驗結果;參與交流,聽取別人的正確意見;通過分析“有關酶本質的探索”的資料,認同科學在不斷地探索和爭論中前進。
3 教學重、難點及解決方法
3.1 教學重點
酶的作用和本質。
3.2 教學難點
①酶降低化學反應活化能的原理;②控制變量的科學方法。解決方法:利用教材上形象、直觀的圖解和文字說明,讓學生明確催化劑可降低化學反應的活化能。通過比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗,使學生感悟酶作為催化劑的特點及控制變量的方法。
關于控制變量的內容,本節教材介紹了控制變量的系列名詞,但對剛剛接觸高中生物實驗的學生是一個難點。
4 教學策略的選擇
本節課的設計理念是“問題引導――科學探究”教學方式來學習科學研究的方法。符合《基礎教育課程改革綱要(試行)》的要求。學生由以前的“學會”到“想學”再到“會學”,“問題引導――科學探究”發現式教學法就是在這種理念下應運而生的,該教學法以問題解決為中心。在問題的推動下、在教師的引導下,學生學得主動,學得積極,真正體現了“教為主導,學為主體”的思想。
5 課程準備
教具準備:制PPT幻燈片、實驗材料、器材。
6 教學過程設計
6.1 創設與現實生活相聯系的教學情境,導入主題
教師首先復習:物質跨膜運輸中的主動運輸需要的條件。
師生共同活動:
綠色植物能把太陽能轉化為自身生命活動所需的能量,而動物不具有該能力,其生命活動所需的能量來源于那兒呢?
鳥類的消化系統的組成?消化分為幾類及其主要場所在哪里?
學生活動:回憶初中知識。
PPT展示斯帕蘭札尼的實驗并提出問題:
這個實驗要解決什么問題?
是什么物質使肉塊消失了?
與外界的化學反應相比,生物體內的化學反應有什么特點?
在學習化學知識中,為了讓一些化學反應更容易地進行,會使用催化劑,那無機物催化劑和生物體內的催化劑在反應條件上、效率上有什么區別?
學生活動:閱讀問題,探討內容,進行相關的討論思考教師提出的問題。學生回答,學生評價、討論、歸納、總結。
教師歸納:在化學課上,有些化學反應容易進行,有些化學反應需要添加某種物質之后并且可能需要在特定的環境中才能進行。這種能夠促進化學反應進行的物質,叫催化劑。正如二氧化錳在氧氣的制作中起重要的催化作用。
細胞中的化學反應比起化學課上所學的反應要復雜得多,而且有些反應在細胞外,單純用化學的手段是無法進行的,而在細胞內卻可以快速順利地進行。這是為什么?
對于生物體來說要進行的生理活動非常之多,構成生物體的每一個細胞物質需要不斷的合成和分解,不斷地處于自我更新的狀態,這種自我更新完全依賴于細胞內發生的生物化學反應,每一個化學反應都伴隨能量變化。
6.2 創設情境,設疑過渡
教師活動:細胞內的環境是一個常溫常壓下的狀態,在這種環境下化學反應卻能高效有序地發生,即細胞代謝。而細胞代謝應該有適合的生物催化劑――酶。教師引導學生產生疑問:酶在細胞代謝中起了什么作用?究竟是怎樣起作用的?
6.3 巧妙利用典型實驗,引導學生進行探究式學習
教師指導學生閱讀,設計實驗觀察表格,分組完成實驗。
學生活動:閱讀相關的課文內容,設計表格;
學生進行分組實驗。
師生共同分析總結:表格的設計;記錄實驗結果。
教師用PPT展示問題:
2號管發生了什么現象,說明了什么?
3、4號管中,FeCl3和過氧化氫酶起了什么作用。(說明催化劑并沒有并沒有提高分子的能量,而是把發生反應所需要的活化能降低了)
3、4號管中,哪個反應速度快?說明什么問題?(說明酶具有高效性)
這個實驗的結論是什么?
通過實驗你還能提出什么問題?
學生可能提出以下的問題:
①該實驗的原理是什么?
②這個實驗為什么要選用新鮮的肝臟?
③為什么要將肝臟制成研磨液?
④滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時,可否共用一個吸管?為什么?
⑤實驗的關鍵是什么?判斷依據是什么?
學生展開討論,并回答問題。完成探究活動,教師引導并進行交流和表達,可采取同伴互助的形式,一學生提出問題,由其他學生解答。
6.4 學會控制變量,體驗科學探究的思想
教師引導學生分析教材P79相關內容,讓學生了解實驗設計的原則。
學生活動:指出“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中自變量、因變量、無關變量、對照組、實驗組。知識難點采取小組合作學習方式,利于難點突破。
教師用PPT展示下列問題:
自變量中FeCl3如果改成滴加8滴則實驗結果如何?是否違背對照實驗設計原則?
自變量、無關變量能否發生轉變?
學生活動:進行求異思維訓練。
6.5 體驗科學發現歷程,感悟研究探索的奧秘
教師組織學生閱讀“關于酶本質的思考”,并要求學生思考以下幾個問題:
①巴斯德的觀點哪些是正確的,哪些是錯誤的?李畢希的呢?
②從畢希納實驗示意圖中可得出什么結論?為什么當時只能推測酶是蛋白質,而不能證明酶是蛋白質?
③根據酶本質的探索歷程,生物學實驗研究一般思想是什么?
④用自己的話給酶下個定義。酶的本質是什么?
教師結合酶學研究簡史的介紹,組織學生歸納研究過程和生物學實驗研究一般方法、思想(即現象到結構,然后是物質,最后對物質進行分離、提純和鑒定)。
6.6 設疑歸納得概念,巧用概念圖構網絡
概念圖的理論基礎是奧節伯爾的學習理論。知識的構建是通過已有的概念對事物的觀察和認識開始的。學習就是建立一個概念網絡,不斷地向網絡增添新內容,為了使學習有意義,學習者個體必須把新知識和學過的概念聯系起來。
教師活動:引導學生分析,“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗,2號試管產生氣泡較多是因為加熱所致,加熱使H2O2分子得到了能量,從常態轉變為容易分解的活躍狀態。生物學上把分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量稱為活化能。
教師用PPT展示H2O2分子由常態形成活躍狀態并要求學生思考下列問題:
汽油在常溫下會自發地起火?為什么?
為什么鐵和過氧化氫酶能提高過氧化氫的分解反應的速率呢?
表1是在20℃測得的不同條件下過氧化氫分解的活化能,從中你能得出什么結論?
請將教科書圖5-2在坐標中繪制出來。
關鍵詞: 中學化學 高考化學 連續反應
“化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用的一門基礎自然科學”。[1]物質的性質變化是化學研究的核心內容之一。物質變化是有條件的,在一定的條件下,物質可以發生一些連續變化,也就是連續反應。化學中的連續反應常常在高考中被用作考查學生化學學科素養的素材。
一、什么是連續反應
“連續反應(continuous reaction)又稱滑動反應(sliding reaction)。反應礦物和生成礦物的化學成分可發生連續變化的一種變質反應。”[2]這是百度百科從地理學角度對連續反應的界定。在此界定后的補充描述中可以看到與化學相關的部分內容:“在反應初期和后期,連續反應的中間產物的濃度都很低,在反應過程中,其濃度隨時間的變化會出現極大值,而產物必須通過中間產物產生,因此它的生成速率也將由低變高,再變低,從而使其濃度隨時間變化的曲線呈自加速的S型。”[2]此定義難以在中學化學研究中應用。
如何界定中學化學階段的連續反應呢?試以初中化學中碳的燃燒為例分析。碳不完全燃燒可生成一氧化碳;一氧化碳完全燃燒可生成二氧化碳。這種變化可以有兩種解釋:碳可以燃燒生成一氧化碳,一氧化碳可以燃燒生成二氧化碳;碳燃燒,一部分先生成一氧化碳,生成的一氧化碳可再完全燃燒生成二氧化碳。前一種解釋是客觀描述兩個割裂的過程,只體現物質變化上的連續。后一種解釋不僅存在物質上的連續,而且存在時空上的連續關系。本研究所指的連續反應是指后者,現在做如下定義。
連續反應是指反應物在特定的空間內在一定的反應條件下接連發生的反應。連續反應具有空間整體性、時間連續性等特點。
中學化學中的某些反應,如碳的燃燒,自身具有連續反應的特點,而其他一些原本不連續的反應可以通過反應條件改變、反應裝置的組合使其變得連續。
二、中學常見的連續反應
初中常見的連續反應如下。
1.氫氧化鈣溶液中通入二氧化碳,先出現白色沉淀碳酸鈣,后沉淀溶解為碳酸氫鈣;
2.氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳,與上例類似,先生成碳酸鈉,再生成碳酸氫鈉。
高中化學中的連續反應較多,部分舉例如下。
1.鋁鹽與偏鋁酸鹽的相互轉化。向鋁鹽溶液中加入強堿可以先產生氫氧化鋁沉淀,持續加入沉淀溶解;向偏鋁酸鹽溶液中加入強酸同樣產生類似的現象:先產生沉淀,然后沉淀溶解。
2.鈉的氧化反應。鈉在空氣中加熱,先是表面變暗生成氧化鈉,再熔成光亮小球燃燒,生成淺黃色的過氧化鈉。
3.銀氨溶液的制備。向硝酸銀溶液中滴加氨水,先生成氫氧化銀沉淀,然后溶解生成銀氨溶液。
4.鐵的氫氧化物生成與轉化。向氯化亞鐵溶液中加入氫氧化鈉,先生成白色沉淀氫氧化亞鐵,再變成灰綠色,最后變成紅褐色的氫氧化鐵。
5.鐵與稀硝酸反應。向稀硝酸中加入鐵,先生成硝酸鐵,鐵過量后生成硝酸亞鐵。
6.磷在氯氣中燃燒有白色煙霧。磷和氯氣反應生成三氯化磷(液體)、五氯化磷(固體),三氯化磷與過量氯氣反應可以生成五氯化磷。
7.硫化氫燃燒。氧氣在不足的情況下可以生成硫和水,氧氣充足的情況下生成二氧化硫和水。
8.硫酸型酸雨的形成。硫與氧氣反應生成二氧化硫,二氧化硫在催化劑作用下生成三氧化硫、三氧化硫與水化合成硫酸。
9.工業制硝酸。氨催化氧化得一氧化氮,一氧化氮與氧氣水化合成硝酸。
10.有機化學中的常見連續反應。乙炔與溴加成反應生成1,2―二溴乙烯、1,1,2,2―四溴乙烷;乙醇催化氧化得乙醛、乙醛催化氧化得乙酸。
以上只是對常見的部分連續反應的列舉,僅供參考。
三、連續反應的一般條件
化學反應是有條件的,連續反應的條件是什么呢?現在對上述的中學常見連續反應進行歸納。
1.由于某一反應物的過量(反應物的配比連續變化)引起連續反應。如碳與氧氣的反應;堿溶液與二氧化碳反應;鋁鹽與強堿;偏鋁酸鹽與強酸;銀氨溶液制備;鐵與稀硝酸反應;磷在氯氣燃燒;硫化氫燃燒;乙炔與溴的加成。這種情況在中學連續反應里占大多數。
2.由于反應條件(如溫度、壓強)等連續變化引起的連續反應。如鈉在空氣中燃燒的連續反應是由于溫度的連續改變的。
3.由于新物質(特別是空氣中的氧氣、二氧化碳、水)的引入引起的連續反應。如鐵的氫氧化物的制備與轉化;硫酸型酸雨的形成;工業制硝酸,等等。
綜上所述,中學化學連續反應的發生主要是由于三個原因引起的:物質的改變(新物質的連續加入)、反應物物質的量改變(反應物的配比連續改變)、反應條件的連續改變。
由上歸納可以看出:物質、配比、條件的連續改變是連續反應發生的必要條件,但并不是充分條件。改變物質、配比、條件主要是外在條件的改變,連續變化的內因是什么呢?
現在從化學變化的實質上來分析。物質(A)在一定條件下是穩定的,只有在特定的條件下才能轉化為物質(B),要想發生連續反應生成物質(C)除了要有特定的反應條件外,還需要存在物質(B)。這個物質(B)實質為一個中間產物。從這個分析來看連續反應的一個必要條件是存在一個中間產物,這個中間產物是亞穩定的,這個亞穩定的中間物質在反應物配比變化、條件變化或引入新物質時可以再發生反應。
從存在中間產物這個角度再分析中學常見的連續反應可以找到一些亞穩定的物質:碳―(一氧化碳)―二氧化碳;硫化氫―(硫)―二氧化硫;鋁離子―(氫氧化鋁)―偏鋁酸根;氫氧根―(碳酸根)―(碳酸氫根)―碳酸;鐵―(亞鐵離子)―鐵離子;氨―(一氧化氮)―二氧化氮;乙醇―(乙醛)―乙酸……如此分析:只要有亞穩定的物質存在就可能存在連續反應。
連續反應的一般條件是反應產物中存在亞穩定物質,當條件變化(反應配比改變、新物質加入、溫度等條件變化)后亞穩定產物能發生反應。
四、連續反應在高考化學中的應用分析
以我區高考化學為例,每年考題中均有連續反應材料出現,這是為什么呢?
《普通高中化學課程標準(實驗)》指出:化學的特征是研究分子和創造分子。研究分子是基于已有物質展開,創造分子基于已有物質發生化學反應。人類不斷創造分子的過程實際是一個物質連續反應的過程。物質發生反應是有條件的。物質(A)在一定條件下轉化為物質;(B)再在一定條件下轉化為物質;(C)……高考中運用化學連續反應素材,正是由于該素材充分體現了化學的學科素養。
以下是對北京高考化學題中部分連續反應的綜合分析,僅供參考。
1.含氮化合物的連續反應在高考中的應用
(1)2004年北京高考題第28題
將產生的氨氣與過量的氧氣通到裝置B(催化劑為鉑石棉)中,用酒精噴燈加熱:氨催化氧化的化學方程式是?搖 ?搖;試管內氣體變為紅棕色,該反應的化學方程式是?搖 ?搖。停止反應后,立即關閉B中兩個活塞。一段時間后,將試管浸入冰水中,試管內氣體顏色變淺,請結合化學方程式說明原因?搖 ?搖。
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分析:此題中的連續反應體現在氨催化氧化后生成的一氧化氮變過量的氧氣氧化為紅棕色的二氧化氮,二氧化氮在溫度條件改變情況下,冰水中自身偶合成無色的四氧化二氮。連續的反應體現為:氨―(一氧化氮)―(二氧化氮)―四氧化二氮。
(2)2008年北京高考題第27題
用圖示裝置制備NO并驗證其還原性。有下列主要操作:a.向廣口瓶內注入足量熱NaOH溶液,將盛有銅片的小燒杯放入瓶中。b.關閉止水夾,點燃紅磷,伸入瓶中,塞好膠塞。c.待紅磷充分燃燒,一段時間后打開分液漏斗旋塞,向燒杯中滴入少量稀硝酸。①步驟c后還缺少的一步主要操作是?搖 ?搖。②……③步驟c滴入稀硝酸后燒杯中的現象是?搖 ?搖。
分析:本題的連續反應是稀硝酸被銅還原為一氧化氮,一氧化氮被氧化為二氧化氮。本題的看點是如何采用實驗手段避免過早引入新的物質而導致影響實驗目的的連續反應發生。
(3)2009年北京高考題第27題
某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱,按圖裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。
①……
②滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性,加入藥品,打開彈簧夾后。
③裝置①中發生反應的化學方程式是。
分析:此題和2008年北京高考題第27題相比較,考查的側重點是如何根據實驗目的設計連續反應中的物質變化,該考題的實驗目的在教材中并沒有出現,具有探究性。
(4)2010年北京高考題第26題
某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH4+和NH3•H2O的形式存在,該廢水的處理流程如下。
分析:本題是環境保護背景下考查氨氮廢水的處理的,其核心是銨態氮被連續氧化為硝態氮后再還原為游離態氮。與北京前幾年考題相比較,其所涉及的知識點和知識面擴大很多,對基本概念、基本理論、元素化合物的知識考查非常全面。分析認為:由于含氮化合物的連續反應體現在酸堿性、氧化還原性等各方面,因而可以較為全面考查學生的基本概念、基本理論、物質性質制備等知識,使其常被作為考查學生化學學科素養。
在2011年北京高考第27題的考查中:甲、乙兩同學為探究SO2與可溶性鋇的強酸鹽能否反應生成白色BaSO3沉淀……將二氧化硫通入硝酸鋇溶液中……問硝酸鋇溶液液面上方生成淺棕色氣體的化學方程式是?搖 ?搖。很多同學誤以為是寫二氧化硫與硝酸鋇溶液發生的反應,實為其產物一氧化氮與空氣中的氧氣發生的反應。本題與2009年北京高考題第27題相比較,充分分析探究實驗中的反應事實,并對實驗進行改進,從而達到實驗目的,體現了一個較為完整的探究過程。能夠運用所學的知識進行實踐背景下的探究分析,對于端正學生學習目標,提高學生的素養是大有裨益的。從大量事實來看,實踐背景下的探究過程往往是一個連續的過程,往往存在連續反應。現實的教學活動中,實驗探究活動仍有很大提升空間。
2.其他連續反應在高考中的應用
(1)2007年北京高考題第11題
用4種溶液進行實驗,下表中“操作及現象”與“溶液”對應關系錯誤的是:
分析:此題考連續反應中A涉及條件(溫度)的變化,B、D涉及某物質過量,C涉及新物質的引入。
(2)2008年高考題第7題
1mol過氧化鈉與2mol碳酸氫鈉固體混合后,在密閉容器中加熱充分反應,排出氣體物質后冷卻,殘留的固體物質是( )。
A. Na2CO3 B. Na2O2 Na2CO3
C. NaOH Na2CO3 D. Na2O2 NaOH Na2CO3
分析:此題是一個復雜的連續反應。該反應涉及條件的改變、物質的配比、新物質的引入。首先是碳酸氫鈉的受熱分解為碳酸鈉和二氧化碳、水。二氧化碳與水均可以與過氧化鈉反應,為一個競爭反應,在加熱充分反應條件下,由于水與過氧化鈉反應產物可以與二氧化碳反應,故實際可認為是二氧化碳先反應,在二氧化碳不足的情況下水再和過氧化鈉反應。本質中過氧化鈉與碳酸氫鈉的物質的量之比為1∶2,分析后二氧化碳恰好可以和過氧化鈉反應,故無氫氧化鈉固體生成。
(3)2009年北京高考題第8題
下列敘述正確的是(?搖 ?搖)。
A.將CO2通入BaCl2溶液中至飽和,無沉淀產生;再通入SO2,產生沉淀。
B.在稀硫酸中加入銅粉,銅粉不溶解;再加入Cu(NO3)2固體,銅粉仍不溶解。
C.向AlCl3溶液中滴加氨水,產生白色沉淀;再加入過量NaHSO4溶液,沉淀消失。
D.純鋅與稀硫酸反應產生氫氣的速率較慢;再加入少量CuSO4固體,速率不改變。
分析:本題的連續反應相對較單一,均為引入新的物質,但從反應的實質上看是大不同的。A選項主要涉及沉淀反應的發生條件,B為氧化還原反應的發生條件,C為酸堿反應考查,D為考查催化劑對反應影響。
(4)2010年北京高考題第11題
自然界地表層原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后變成CuSO4溶液,向地下層滲透,遇到難溶的ZnS或PbS,慢慢轉變為銅藍(CuS)。下列分析正確的是( ?搖?搖 )。
A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B.原生銅的硫化物具有還原性,而銅藍沒有還原性
C.CuSO4與ZnS反應的離子方程式是Cu2++S2-=CuS
D.整個過程涉及的反應類型有氧化還原反應和復分解反應
分析:此題中的連續反應過程源于選修4教材的原文。原文出現在沉淀溶解平衡中的沉淀轉化部分。該連續反應包括了氧化還原反應過程、沉淀轉化過程。
除上述試題以外,2009年北京高考題第12題綜合考查了常見物質(鈉、過氧化鈉、氯氣、二氧化氮等)與水反應,其產物再進行連續反應。2011年北京高考第10題考查了鈉在空氣中加熱燃燒的連續反應。另外高考有機大題中目前廣泛采用的工藝流程框圖其實質均為連續反應,從物質變化、反應條件設置角度進行有機試題分析成為必不可少的解題過程。
五、連續反應教學探討
由于連續反應存在的廣泛性及其本身蘊含學科素養的豐富性,因此以連續反應作為素材對學生的學科素養進行考查成為各級化學考試不可或缺的選擇。不管命題者是否有意涉及連續反應,其實際試題中都必然反映出這一特點。那如何才能開展好連續反應教學呢?我提出如下幾個建議。
1.充分利用既有的連續反應
在新授課活動中對存在的連續反應進行明確,以實踐為背景進行具體化,尤其是在實驗教學中強化對連續反應的分析,并在習題中不斷分析和應用既有的連續反應。在復習課中利用連續反應對知識點進行網格化努力形成系統。
從備考的角度看,常見的連續反應仍為常用載體需要系統強化,如:含氮物質的連續轉化、含硫物質的連續轉化、含鋁物質的連續轉化、含鐵物質的連續轉化等。一些點狀知識需要了解,如:二氧化碳與堿溶液的連續反應,銀氨溶液配制中的連續反應,等等。這些連續反應需要盡可能地開展演示實驗、學生實驗、探究實驗,以增強學生對連續反應的分析、應用能力。
2.根據需要創造連續反應
設計連續反應是根據目的建立物質的聯系和反應的聯系的。曾經有一段時間流行的裝置連接題實質是設計連續反應。這種設計是對發散思維、創造性思維的培養。這些能力是高端人才必備的,通過連續反應選拔人才是可行的。培養尖端的學生創造連續反應的能力是教師需要努力去做的。教學中可以從以下方面入手。
充分挖掘一些可能被應用的或是被淡忘的連續反應,如:三價鐵離子與硫氰根離子作用,鋁與強堿的反應實質,碳酸鈉與鹽酸反應,二氧化錳、氯化鐵、氯化銅可以催化分解過氧化氫,二氧化硫的漂白的不穩定性,蔗糖脫水實驗,電解氯化鈉溶液持續電解,等等。充分分析這些連續反應的實質,如濃硫酸的蔗糖脫水實驗實際表明了濃硫酸的吸水性、脫水性和強的氧化性;電解氯化鈉溶液后期實質為電解氫氧化鈉溶液。
對于不容易被察覺,容易被忽略而造成錯誤的連續反應進行匯總分析。如:藍礬晶體受熱分解隨著溫度的升高會由藍變白、由白變黑:藍礬晶體受熱分解為無水硫酸銅,無水硫酸銅受熱分解為氧化銅;氯化鐵溶液的加熱蒸干灼燒;鋁、鐵加入濃硫酸、濃硝酸發生鈍化后繼續加應反應;氯化銨的“升華”實驗;無水乙醇與濃硫酸混合加熱實驗;鐵吸氧腐蝕實驗;石灰石固硫分析;汽車尾氣催化轉化分析,等等。
總之,連續反應無論對于培養學生的學科素養,還是對于考試考查選拔都具有相當重要的意義。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準(實驗)[S].北京:人民教育出版社,2003.1.
[2][DB/OL].baike.省略/view/2130053.htm.