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元素化合物知识体系的动态构建

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元素化合物知识是中学化学知识的重要组成部分,是化学实验的基础,化学基本理论的载体.它对于学生化学思想的培养、化学素养的提高、化学观念的形成,具有重要意义.相比于其他知识,元素化合物知识直观、感性、易于接受,但又由于知识点琐碎、繁多,相关的现象及原理众多,给学生学习增添了一定难度,使学生普遍感觉“学时容易用时难”.针对这种现象,教师应如何使学生形成系统完整、条理清晰的知识体系,进而以此为契机,使学生的化学思想、化学素养,得到进一步的升华呢?笔者认为,应该从如下两个方面着手.

一、 点动成线

《普通高中化学课程标准》要求学生了解钠、铝、铁、铜、氯、氮、硫、硅等金属或非金属及其重要化合物的主要性质和重要应用.这些内容涵盖了几乎所有的主族元素和典型过渡金属,分属于单质、氧化物、酸、碱、盐等各类物质,纷繁复杂、种类繁多.但学生如能自觉运用分类思想,就会发现这些知识看似无序,其实有序,看似杂乱,其实有章可循.简单地说,元素分为金属元素与非金属元素,物质分为单质、氧化物、氧化物的水化物、盐,可将元素化合物知识体系分类如下:

⒈金属元素: 单质氧化物水化物盐

2.非金属元素:考虑到非金属元素的具体情况,以价态变化为线索

通过以上分类,原本杂乱琐碎的知识点被连成一条条简洁明了的知识线,这些线条构成了元素化合物知识的主干部分,它们使知识体系变得井然有序、条理清晰.此外,这些线条还体现了重要的守恒思想,包括直观的元素守恒、价态升降守恒,隐含的得失电子守恒以及电荷守恒.总之,线条的意义在于使繁杂的知识点形成逻辑链,并使学生理解、接受并自觉形成分类与守恒的化学思想.

二、线动成面

线条的梳理只是使元素化合物知识初步实现有序化与系统化,因为组成线条的每个知识点仍然纷繁复杂.实际上,学生真正感到混乱无序之处即在于此.如何进行进一步的有序化呢?我们当然应该继续使用分类思想,只是需要转换一下角度,即分类的标准.化学学科中对知识点的描述总是从制备、性质、用途等角度考量,从这些角度对知识点进行解构,就能将分类角度顺利由纵向切换为横向.

对比这三种典型金属,运用辩证思想,抓共性就可以得出金属的通性:与非金属反应、与水反应、与酸反应、与盐溶液反应.抓特性又可得出一些金属的特性:铝热反应、铝与碱溶液的反应等.再由“从一般到特殊思想”,将金属的通性推广到碱金属、镁等其他常见金属,进一步横向拓展知识体系.继续在相似中找差别,差别中找规律,又可推出碱金属性质递变规律,钠、镁、铝性质递变规律.最后根据“结构决定性质”思想,从结构上探求金属性质相似和差异的原因,金属原子结构的共同之处决定了金属在化学反应中经常失电子,失电子的对象可分为非金属、水、酸以及盐等.而金属原子结构的不同之处则导致了金属失电子难易程度的不同,外在的表现即为反应条件的难易程度、反应现象的剧烈程度、反应产物的复杂程度、氧化物对应水化物的碱性的强弱程度等一系列的差异.

再如,非金属的性质可以归结为得电子,从其它物质如金属、其它非金属以及其它还原剂如S2-、SO2-3、I-、Fe2+得电子,不能得到电子时,则可能自身发生歧化,例如与水、碱等反应,得电子能力的差异同样也导致了反应的发生与否、剧烈程度等方面的差异.常见氧化物的性质可以归结为①酸碱性,如与水反应成酸碱、与酸碱性物质反应得盐及其它辅助产物.②氧化还原性,最高价只具有氧化性,只能与能失电子的还原剂反应.最低价恰好相反,只能与能得电子的氧化剂反应.中间价氧化性与还原性兼具,视反应对象的不同而扮演不同的角色,有时甚至发生歧化.③特性,如颜色、毒性、一些特殊的反应等.

类似地,对于其它物质,只要我们善用辩证思想,多加比较对照,认清不同物质之间的相似与差异,深入思考产生这种相似与差异的原因,同样可以找到相似与差异现象背后的本质规律.与此同时,我们也完成了知识体系的进一步有序化,使其从逻辑线发展为逻辑面,各个知识点都可在面中迅速准确地定位出自己的坐标,实现由无序到有序的目标.在此过程中,学生对问题的整体分析能力和跨越式的思维能力得到提高,分类思想、辩证思想、结构决定性质思想等化学学科思想得到强化,联系观、转化观、强弱观等化学观念得到深化,学科素养也达到一个新的高度.