微型探究課堂模式在元素化合物復習中的應用

摘要：以生活中的熱點事件為情境引出“有關含鉻化合物的性質(zhì)及應用”這一課題，通過情境，流程圖等信息采用探究教學的模式，讓學生體驗探究過程，學會科學探究的一般方法，增強獲取信息的能力，培養(yǎng)學生的問題意識和學習潛能。

關鍵詞：探究教學；探究學習；知識構(gòu)建

中圖分類號：G633.8 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）24-0192-02

近幾年江蘇高考化學為考查學生對理論知識、實驗原理的理解以及觀察事物并盡可能地綜合利用所學知識的能力，在考察元素及其化合知識時往往將其與生活生產(chǎn)結(jié)合在一起以實驗探究的形式出現(xiàn)。在元素化合物流程題中，學生并未系統(tǒng)學習過的含鉻化合物的性質(zhì)及應用卻頻頻出現(xiàn)，試題中通常以信息的方式給出學生未學過的知識，對學生的能力要求高，區(qū)分度大。筆者嘗試以生活中的老酸奶事件為情境引出有關鉻的課題，希望通過探究教學的模式，讓學生體驗探究過程，學會科學探究方法，增強獲取信息的能力，培養(yǎng)學生的問題意識，實現(xiàn)知識的主動構(gòu)建，從而培養(yǎng)學生的科學創(chuàng)新精神。

一、教學設計

[引入課題]老酸奶事件。為防止老酸奶產(chǎn)生乳清分離，影響其品質(zhì)和口感，在老酸奶生成過程中常添加明膠作為增稠劑，2012年4月，央視爆老酸奶添加的是廢皮革生成的工業(yè)明膠，含有鉻、鉛等重金屬。鉻是人體必需的微量元素，三價鉻具有重要的營養(yǎng)作用，而六價鉻對人體卻有毒害作用，可干擾許多酶的活動，損傷肝和腎臟，誘發(fā)肝癌等惡性腫瘤。

[搜索信息]看完上述材料，我們肯定很想了解有關鉻的知識，請在你大腦記憶庫中快速搜索有關鉻的信息。（留白）

（學生積極調(diào)動知識記憶庫，想到如下信息。）

1.鉻是24號元素，外圍電子排布是3d54s1（《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》）。

2.交警根據(jù)硅膠顏色的變化判斷司機是否酒后駕車（《必修2》）。

3.Cr2O72－（橙色）＋H2O 2CrO42－（黃色）＋2H＋對這一平衡體系加酸或堿時溶液顏色不同（《化學反應原理》濃度對化學平衡的影響）。

（教師將學生回答寫在黑板上，讓學生感受到自我價值，師生積極互動）。

（設計意圖）讓學生搜索已知信息，對分散在不同教材中的知識進行梳理，為下面探究環(huán)節(jié)打下埋伏，符合維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論。

（過渡）今天我們重點討論六價鉻，從結(jié)構(gòu)特征看，鉻原子外圍電子排布是3d54s1，同處第八族的錳原子是3d54s2，失去這7個電子后，含+7價錳元素的物質(zhì)具有比較強的氧化性，如KMnO4，那么含+6價鉻元素的物質(zhì)如K2Cr2O7是否也具有比較強的氧化性呢？

[探究活動1]KMnO4具有強氧化性，K2Cr2O7是否也具有強氧化性？提出你的假設，并設計實驗驗證。

（設計依據(jù)）從結(jié)構(gòu)的相似性類比遷移，提出探究問題，按探究教學的一般模式：形成問題—提出假設—尋找證據(jù)（驗證）—做出解釋—拓展應用，另外鉻原子的核外特征電子排布3d54s1是洪特規(guī)則的一個特例，學生印象深刻，容易想到，應能從結(jié)構(gòu)特點出發(fā)來認識一種元素。

你的假設：

設計實驗：（留白）

提供試劑：K2Cr2O7溶液，KMnO4溶液，稀硫酸，稀鹽酸，F(xiàn)eSO4溶液，KSCN溶液，KI溶液，試管若干。

（設計意圖）讓學生體驗科學探究過程。

（學生活動，假設K2Cr2O7具有強氧化性，設計實驗如下：）

1.向FeSO4溶液中加入3~5滴0.1mol/L的K2Cr2O7溶液，再加2滴KSCN溶液，觀察實驗現(xiàn)象。

2.向KI溶液中加入3~5滴0.1mol/L的K2Cr2O7溶液，觀察實驗現(xiàn)象。

（學生活動，對方案1，2進行實驗。）

（課堂生成及應對。）

意外：在學生進行實驗1時，按照學生預設，F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+，加KSCN溶液時應出現(xiàn)血紅色，但試管中卻出現(xiàn)了紅褐色的絮狀沉淀。

疑惑：為何會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？（學生一臉茫然，這是筆者在課前實驗準備時也沒有出現(xiàn)的狀況。）

提問：請同學們猜想這種紅褐色的絮狀沉淀會是什么呢？

回答：會不會是Fe（OH）3沉淀？

提問：如何證明？

回答：加點稀硫酸進去。

實驗：沉淀真的溶解了（學生表情開始釋然。）

追問：為什么會出現(xiàn)Fe（OH）3沉淀？能從化學反應原理來給出合理的推測嗎？

回答：是產(chǎn)生的Fe3+發(fā)生了水解。

提問：那么加酸的作用是什么？

回答：抑制了Fe3+的水解。（適時地將鹽類水解平衡的知識點與實驗現(xiàn)象結(jié)合起來。這也解決了筆者的困惑，在準備實驗時用的是事先用硫酸酸化的K2Cr2O7溶液，所以沒有出現(xiàn)沉淀的現(xiàn)象，但是學生實驗時想不到要酸化。）

再追問：用硫酸酸化的K2Cr2O7溶液具有氧化性，用鹽酸酸化可以嗎？

實驗：向K2Cr2O7溶液中加入稀鹽酸，產(chǎn)生了刺激性氣味的氣體。

結(jié)論：K2Cr2O7將Cl-氧化成了Cl2，跟KMnO4一樣，K2Cr2O7溶液是不能用鹽酸酸化的，Cl-比I-的還原性弱得多，但同樣能被氧化，更好地證明了K2Cr2O7具有強氧化性。

（過渡）含+6價鉻元素的物質(zhì)具有強氧化性，生活中使用經(jīng)硫酸酸化處理的三氧化鉻硅膠檢查司機是否酒駕實際上就是利用+6價鉻被還原為+3價時的顏色變化。六價鉻的化合物具有強氧化性，同時具有較強的毒性，電鍍和化工行業(yè)的酸性廢水中含有劇毒的Cr2O72－，如何處理這種廢水？請運用所學知識提出你的處理方案。

[探究活動2]含鉻廢水的處理。

你的方案：（留白）。

（設計意圖）結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途，讓學生將所學知識運用到實際問題的處理中，培養(yǎng)學生解決問題的能力。

（學生活動，提出方案如下：）

1.還原法：Cr2O72－Cr3＋，F(xiàn)e3+Cr（OH）3，F(xiàn)e（OH）3

2.電解法：采用鐵做陽極進行電解，使Cr2O72－轉(zhuǎn)化成毒性較低的Cr3+

[教師心聲]經(jīng)過探究1的充分展開，學生對Cr2O72－具有強氧化性的性質(zhì)有了較深刻的理解，在此基礎上提出方案1是水到渠成。電解法比較難想到，但在最近的練習資料中正好出現(xiàn)過，相信學生對為什么要用鐵做陽極材料進行電解有了更深的體會。

二、結(jié)束語

本課帶領學生重點學習了有關含鉻化合物的性質(zhì)，應用及制備，蘇教版化學教材中并未介紹，但筆者扔將其作為開展探究性教學活動的內(nèi)容，本意并非過分強調(diào)鉻元素的重要性，而是通過情境，流程圖等信息培養(yǎng)學生的學習潛能才是重中之重，同時，這種微型探究教學模式也可作為其他元素化合物知識復習的一種嘗試。

參考文獻：

[1]“科學探究性學習的理論與實驗研究”課題組.探究式學習：含義、特征及核心要素[J].教育研究，2001，（12）.

[2]曹旭琴.從含鉻化合物談無機信息題的復習[J].化學教學，2009，（9）：73-75.