元素及其化合物知識復(fù)習(xí)的新視野

文章編號：1005－6629(2007)05－0073－03中圖分類號：G632.479 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

元素及其化合物知識在中學(xué)化學(xué)中內(nèi)容比較多且分布較散，學(xué)習(xí)不得法，就會覺得內(nèi)容繁雜、零碎、分散，難以系統(tǒng)掌握和運(yùn)用。而這部分內(nèi)容又是高考出題中的重頭戲，尤其是在理科綜合試題中，由于受到試題量的限制，元素及其化合物知識多半以學(xué)科內(nèi)綜合的方式進(jìn)行考查，形式上可與基本概念和基本理論、化學(xué)實(shí)驗(yàn)題、計算題相結(jié)合進(jìn)行考查，也可以進(jìn)行獨(dú)立考查?？傊?，元素及其化合物知識在高考中的考查要求相對是比較高的。正因?yàn)槿绱耍P者認(rèn)為無論教師教學(xué)和學(xué)生復(fù)習(xí)時都應(yīng)該重視這部分內(nèi)容，要尋找有效的途徑提高元素化合物的知識水平。本文結(jié)合筆者多年從事教學(xué)和教研的經(jīng)驗(yàn)對元素及其化合物知識的復(fù)習(xí)提出一些看法和建議，僅起拋磚引玉的作用。

1以物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論為指導(dǎo)建立知識線

元素及其化合物知識的內(nèi)容雖然比較多但還是有規(guī)律的。首先，中學(xué)化學(xué)主要以族的形式來反映元素及其化合物知識的內(nèi)容，所以在教學(xué)和學(xué)生復(fù)習(xí)時應(yīng)該以元素周期律為主線，指導(dǎo)元素化合物知識的復(fù)習(xí)。在非金屬元素的復(fù)習(xí)中，首先要明確非金屬元素在周期表中的位置，了解非金屬元素在周期表中的遞變關(guān)系，要以每一族中典型的元素為例，掌握它的單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、氧化物、氧化物對應(yīng)的水化物、對應(yīng)的含氧酸鹽的典型的化學(xué)性質(zhì)及特性，建立起該元素相關(guān)的知識線，并輻射到同主族的其它元素，如：

與非金屬元素不同，中學(xué)化學(xué)主要以族的形式介紹了堿金屬元素及其化合物的性質(zhì)，以周期的形式介紹了Mg、Al、Fe三種元素，Cu及其它金屬元素比較零散地分布在整個中學(xué)化學(xué)中。金屬元素及其化合物同樣可以用類似于非金屬元素的方法建立知識線，如：

2 以物質(zhì)的性質(zhì)、用途和制法為基礎(chǔ)，建立重要元素及其化合物的網(wǎng)絡(luò)圖

通常，建立了上述知識線，就從縱向?qū)υ丶捌浠衔镉幸粋€大致的了解，而元素及其化合物知識內(nèi)容又總是與化學(xué)基本理論和基本概念緊密地結(jié)合。所以，在推導(dǎo)題或框圖題的解答中，很少有純粹的只考理論或只考元素及其化合物內(nèi)容的試題。針對這樣的特點(diǎn)，在完成知識線的建立后，應(yīng)該掌握知識線上的每一種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途，有的還要掌握它的制備方法。而這一系列的知識結(jié)構(gòu)，也可以通過建立知識網(wǎng)絡(luò)，把章與章、節(jié)與節(jié)、章與節(jié)的知識之間的聯(lián)系和區(qū)別直觀地再現(xiàn)出來。以氮族元素中的氮元素為例，通過建立以下的關(guān)系圖，把氮元素的大部分知識內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系在一起了。

現(xiàn)在的問題是如何利用這張圖為教學(xué)和復(fù)習(xí)服務(wù)。有了這樣的一張圖之后，應(yīng)該能熟練書寫網(wǎng)絡(luò)圖中各部涉及到的化學(xué)方程式；熟練掌握每步反應(yīng)式所包含的化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象、發(fā)生反應(yīng)的條件；能夠熟練判斷化學(xué)反應(yīng)中的氧化劑和還原劑、熟練表達(dá)氧化還原反應(yīng)中各種物質(zhì)的電子得失關(guān)系；對于水溶液中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，要能熟練地通過離子方程式將它表示出來?？傊?，要通過多練習(xí)才不至于死記硬背網(wǎng)絡(luò)圖。要把學(xué)到的理論用到元素化合物的復(fù)習(xí)中，才能使學(xué)到的知識得到很好的鞏固。

3 以特殊物質(zhì)的顏色、特殊反應(yīng)的條件作為解題的突破口

特殊顏色、特殊反應(yīng)條件是元素化學(xué)的典型。在歷年高考的推導(dǎo)題或?qū)嶒?yàn)題中，常常都會給出某種化合物的特征顏色，如果不能正確判斷，可能會發(fā)生致命的錯誤。如2006年考題28題(全國卷2)：以下一些氧化物和單質(zhì)之間可發(fā)生如下圖所示的反應(yīng)：

其中，氧化物(I)是紅棕色固體、氧化物(II)、(III)、(IV)在反應(yīng)條件下都是氣體。(1)氧化物(I)的化學(xué)式(分子式)是__________。氧化物(II)的化學(xué)式(分子式)是____________。(2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式是___________。反應(yīng)②的化學(xué)方程式是______________________________。反應(yīng)③的化學(xué)方程式是_________________。

解題時，如果不能正確判斷氧化物(I)紅棕色固體為何物，整個題的推導(dǎo)是很麻煩的。類似的例子在高考試題中還有很多，故熟練記憶特殊物質(zhì)的顏色對掌握元素及其化合物知識內(nèi)容和進(jìn)行相關(guān)的推導(dǎo)等都是至關(guān)重要的。為了方便記憶，可以將中學(xué)階段所學(xué)化學(xué)物質(zhì)的顏色按赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫進(jìn)行歸類記憶。由于中學(xué)階段沒有學(xué)過青色的物質(zhì)，用黑色代替青色的位置。這樣常見的物質(zhì)顏色如下：

赤：Br2、 (深紅棕)NO₂、 (紅)P、 Fe₂O₃、 Fe(OH)₃、Fe(SCN)x(3-X)、 Cu₂O、 Cu、 石蕊在酸性溶液中、酚酞在堿性溶液中、品紅溶液、藍(lán)色石蕊遇酸性氣體、在空氣中久置的苯酚、甲基橙在pH<3.1的酸性溶液中：

橙：溴水(或有機(jī)溶液中)、甲基橙在pH為3.1～4.5的酸性溶液中；

黃： S、 Na₂O₂、 AgBr、 AgI、 濃硝酸、 P₄、 FeS₂、工業(yè)鹽酸(Fe³⁺)、蛋白質(zhì)加濃硝酸、鈉焰色；甲基橙在pH>4.5的溶液中；

綠： Fe²⁺(FeSO₄#8226;7H₂O)、 F₂、 Cl₂、 Cu₂(OH)₂CO₃、CuCl₂(濃)；

黑： FeS、 CuS、 Ag₂S、 PbS、 FeO、 Fe₃O₄、 Cu₂S、CuO、 MnO₂、碳；

藍(lán)： Cu²⁺(帶結(jié)晶水)、 Cu(OH)₂、 I₂與淀粉的混合物、紅色石蕊遇堿性氣體、石蕊在堿性溶液中；

紫： MnO^4-、 I₂(或有機(jī)溶液中)、 [Fe(C₆H₅O)₆]^3-、鉀的焰色、石蕊溶液；

白： Fe(OH)₂、CuSO₄(無水)、Na₂O、 Na₂SO₃、Al(OH)₃、 Mg(OH)₂、 AgCl、 BaSO₄、CaCO₃、 三溴苯酚、 MgCO₃；

棕： 固體FeCl₃、 CuCl₂、 碘水(酒精)。

當(dāng)然，這樣的統(tǒng)計是比較粗略的，在同一種顏色的不同種物質(zhì)中，還應(yīng)該熟記該種物質(zhì)的物態(tài)是固態(tài)還是液態(tài)或氣態(tài)。紅色物質(zhì)中的(紅)P、Fe₂O₃、 Fe(OH)₃，紅的程度并不相同。特殊的反應(yīng)條件，如特殊的反應(yīng)溫度：高溫或水浴加熱、高壓反應(yīng)，特殊的催化劑也是要特殊記憶的，畢竟，中學(xué)化學(xué)的內(nèi)容比較少，涉及的特殊反應(yīng)條件的并不多。

4 熟讀課本，認(rèn)真清理，避免復(fù)習(xí)中出現(xiàn)的知識死角

通過以上的復(fù)雜程序，基本上能熟練掌握元素及其化合物的知識，但還要注意一些特殊的知識點(diǎn)，它們可能分布在不同的章節(jié)或中學(xué)各年級的教材中。我們曾命過這樣一道題：“A到L為常見物質(zhì)或該物質(zhì)的水溶液，且它們之間存在下圖轉(zhuǎn)變關(guān)系。

已知：A為生活必需品；E元素在地殼中豐度較高，其單質(zhì)大量用于制造導(dǎo)線和制造合金；C是酸式鹽；H是普通干電池的重要成分；F是一種不溶于稀硝酸的白色沉淀；G的水溶液與少量的過氧化鈉反應(yīng)也可以得到K。

回答下列問題：(1)A的晶體類型為：_______________，J在常溫下是____色的氣體；(2)寫出H、K的化學(xué)式，H_____，K______；(3)完成化學(xué)反應(yīng)方程式：A+B→C+D；(4)寫出下列反應(yīng)的離子方程式C+E→H₂+混合物：______；G+氨水→K+L：_____?！?/p>

該試題考查元素及其化合物知識的應(yīng)用，學(xué)科內(nèi)綜合較強(qiáng)。試題考查了主干知識中的鋁、氯和硫三種元素，把元素化合物知識與生產(chǎn)、生活緊密融合在一起，給出的信息多而廣，涉及生活必需品、干電池成分、地殼中各元素的含量及用途，這些都是考生必備的化學(xué)知識和常識，要求考生具備快速準(zhǔn)確提取有效信息的能力?？忌深}給信息：“酸式鹽與E反應(yīng)生成H₂，E元素在地殼中豐度較高、大量用于制造導(dǎo)線和合金，且所得溶液中含有SO₄^2-”，就可得出C是硫酸氫鹽，E是金屬鋁。其次，鋁與氣體J點(diǎn)燃生成的產(chǎn)物能與氨水反應(yīng)，而J是由干電池中的重要成分與D在加熱條件下反應(yīng)生成的，且該反應(yīng)的產(chǎn)物中有H₂O生成，所以J是Cl₂、H是MnO₂、D是HCl；結(jié)合A為生活必需品，進(jìn)而推出A為NaCl，B為濃硫酸。

但檢測結(jié)果并不滿意，從抽樣看，平均分僅3.59分(全題14分)，難度0.26，零分率高達(dá)40.4%究其原因，一是所給信息與生活聯(lián)系緊密，這是許多教師和考生在教和學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)；二是題給信息較多，涉及面廣，思考容量大；三是實(shí)驗(yàn)室中用氯化鈉固體和濃硫酸反應(yīng)制氯化氫氣體的實(shí)驗(yàn)在新教材中已刪除，這個化學(xué)方程式在近幾年來高考中都沒有出現(xiàn)過，因而師生都不注意，此點(diǎn)是師生復(fù)習(xí)中的一個盲點(diǎn)；四是考生對常見的重要元素化合物的特性和反應(yīng)掌握不牢，致使該題無從下手，又耗費(fèi)了大量時間。這說明考生對化學(xué)與生活和社會的聯(lián)系關(guān)注不夠，考生的分析、推理能力還比較弱。

以本題涉及的Al為例，考生可能對“鋁及其化合物的內(nèi)容”是比較熟悉的，但對鋁的其它知識記憶不是很牢，以至于不能根據(jù)“E元素在地殼中豐度較高、大量用于制造導(dǎo)線和合金”推出E為鋁。在鋁的知識點(diǎn)中，有的分布在初中，如Al與O₂的反應(yīng)，Al在地殼中的含量等等，有的分布在高一年級，如：Al與Cl₂、S等的反應(yīng)，有的分布在高二年級中的不同章節(jié)，如：Al的惰性，與濃硫酸(硝酸)反應(yīng)時發(fā)生鈍化在氮族元素中；有的分布在高三年級，如：Al的冶煉，要掌握電解過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)、電極反應(yīng)、電子轉(zhuǎn)換關(guān)系等。高二年級中“鋁及其化合物”的教學(xué)只是重點(diǎn)介紹了Al在周期表中的位置及其結(jié)構(gòu)，Al、 Al₂O₃及Al(OH)₃的兩性，它們都能與酸、堿反應(yīng)，能與多種金屬氧化物反應(yīng)(鋁熱反應(yīng))，Al的用途及在地殼中豐度的排列，鋁鹽的凈水作用(水解平衡、膠體)等。所以，在高三復(fù)習(xí)時，僅僅看一下教材中“鋁及其化合物的內(nèi)容”是遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該將它們系統(tǒng)歸納，按照考試大綱的要求進(jìn)行梳理，否則，就會出現(xiàn)知識死角。

總之，要學(xué)好元素及其化合物知識的內(nèi)容，就應(yīng)該建立起元素化學(xué)的知識線，構(gòu)建章與章、節(jié)與節(jié)、章與節(jié)的知識之間的網(wǎng)絡(luò)圖，掌握典型反應(yīng)條件及特殊物質(zhì)的顏色。只有這樣，才能突破元素化合物的學(xué)習(xí)。