用化學基本觀念引領元素化合物的復習——以“氯氣”復習為例

王保強 袁 林

（1 新沂市第一中學 江蘇 新沂 221400；2 新沂市教研室 江蘇 新沂 221400）

高中化學課程標準（實驗）中明確指出高中教學要使“學生了解化學科學發展的主要線索，理解基本的化學概念和原理，理解化學變化的基本規律，形成有關化學科學的基本觀念［1］。 ”形成化學基本觀念是高中化學的課程學習的基本目標。目前高中的化學復習往往是利用高三整整一年的時間，在復習過程中，特別是元素化合物的復習過程中，面對學生已經學習過的知識，如何提高復習質量？這是在教學實踐中必須回答的問題。 筆者以為，用化學基本觀念來引領元素化合物的復習將會使高三復習突破效率不高的瓶頸，取得高質量的復習效果。

一、元素化合物復習中存在的問題

元素化合物知識是指圍繞單質及化合物有關的物理性質、化學性質、制法、用途等方面的知識，它是中學化學理論、概念、定律等知識的基礎。 化學以與人類社會物質生活緊密相關的化學物質為主要研究對象［2］，“世界由物質而豐富，物質由元素而精彩”。 元素化合物中涉及的物質種類繁多，中學化學常見的元素化合物分為非金屬元素和金屬元素，非金屬元素包括鹵素、氧族、氮族和碳族，金屬元素包括堿金屬、堿土金屬、鋁、鐵、銀和銅。在學習元素化合物知識時，很多需要在新課學習時通過分組實驗進行驗證理解。 由于在新課學習時就沒有采用實驗的方式進行學習，因此在復習時仍然需要通過記憶來強化知識點，無疑給復習增加了很大的難度。 由于化學學科在我省屬于選修科目， 不納入高考總分計算，盡管化學教師能夠堅守自己的課堂陣地，但學生普遍不太重視，每周的課時相對較少，課后沒有化學自習時間。 在教學實踐中，在第一學期寒假質量檢測前基本上一輪復習結束，復習時間緊迫，很多教師把元素化合物知識的學習時間段認為是化學復習的提速階段，導致學生在學習時疲于應付。 新課程改革已經近10 年，但是由于高考模式沒有改變，高三化學一線教師目前仍然受到應試教育的影響，教師與學生往往沉溺于習題的訓練中，教師忙于找題，學生忙于做題，導致學生的提升的空間很小。

二、化學基本觀念的內容

化學基本觀念， 不是具體的化學知識和技能， 也不是化學知識和技能的簡單組合，它是學生通過化學學習在頭腦中保留的，在遇到周圍的化學問題時所具有的基本的觀念性的東西， 也可以認為是學生所獲得的對化學的總觀性的認識［3］，形象地說是知識揮發留下來的印跡。盡管化學基本觀念是一種對事物深層的本質認識，但在教學實踐中，根據對基本觀念的理解分解為常見的可以操作的教學目標， 仍然可以通過課堂教學得到強化的。具體反映在課堂上可圍繞化學的核心概念、 基本技能，如元素、守恒、綠色化學等觀念開展教學。 結合新課程標準中的三維目標，筆者認為化學基本觀念的網絡關系如圖（圖1）。

圖1 中學化學基本觀念體系

三、基本觀念指引下的元素化合物復習

在復習教學中，基本觀念引導下的復習應該是對整個中學化學復習而言，并不僅僅一節課、一個單元的學習，它應該不露痕跡地貫穿復習教學的始終。 化學基本觀念的建立若缺少師生持續的心智努力和情感付出，缺乏對相關事實、概念的深入理解，任何復習都是淺層次的認知重復行為［4］。在課堂教學目標設計時，化學基本觀念一般不單獨列出作為教學目標或教學重點，即并不是讓學生以背誦記憶的方式來實現， 但是通過一節課、一個單元的學習之后，學生明顯可以感覺到化學基本觀念層面上的提升。

在一節復習課上對所有的知識點向排地雷一樣全都梳理一遍，這顯然是不合適的。 教師在備課時需要根據學生已有的經驗和教學內容確定復習課預期所達到的基本觀念，這個基本觀念是對課程標準和考試說明解讀后得到的。 教師要把這個觀念轉化為上位目標，并根據上位目標，設計出更加具體和更具有操作性的教學目標，這是因為教學目標是圍繞篩選出的重點知識并整合核心概念而設計的。 如果教學中沒有圍繞基本觀念的深入理解并進行設計，那么元素化合物的復習課將會停留在較低的認知水平，學生就會傾向對基本的知識、基本事實進行死記硬背，教師也就會拿出唯一的殺手锏——“默寫化學方程式和離子方程式”。 教學中的這種目標設計不僅整合了具體知識的學習，關鍵是它能把學生的思維聚焦并引導到更深的基本理解上。

復習案例——以氯氣復習為例

［知識目標］

（1）能夠畫出氯氣及含氯化合物之間的網絡圖。

（2）能正確書寫氯氣及含氯化合物有關的化學方程式。

（3）了解氯水的消毒和漂白作用。

（4）知道實驗室制取氯氣的反應原理。

［能力目標］

（1）能從化學反應基本類型和氧化還原反應的角度分析氯氣與常見物質的反應，并能寫出相關的離子方程式。

（2）能用化學平衡的原理分析氯水中成分的變化。

（3）通過氯氣及其化合物的性質、制法和用途等知識的復習，理解化學基本觀念中的分類觀、微粒觀、元素觀和變化觀。

［設計目的］結合考試說明和課程標準的內容，確定本節復習的重點應該是從氧化還原反應的角度理解與氯氣及含氯化合物的化學反應方程式。 具體引領復習的觀念有分類觀、微粒觀、元素觀和變化觀。 教學目標中沒有將情感態度價值觀目標列出， 不是說可以忽略此目標，而是將此目標融入知識目標和能力形成的過程中。

［教學過程］

［思考］1.將Cl2、HClO、Ca（ClO）2、HCl 、NaCl 的互變關系整理成知識網絡。

［學生活動］學生嘗試連線整理，并相互討論給出網絡圖（如圖2）。

圖2 氯氣及其化合物關系網絡圖

［設計目的］通過含氯的單質及化合物關系網絡圖，提醒學生盡管它們是5 種不同的物質，但是都含有氯元素。 它們之間的區別在于它們的組成和化合價，在物質轉化時要注意化合價的變化。 這道思考題主要滲透元素觀和變化觀。

［思考］2.可以從不同的角度對物質進行分類，如氯及其化合物分類標準一：

單質：Cl2； 氧化物：ClO2；酸：HCl、HClO、HClO4；鹽：氯化物、次氯酸鹽、氯酸鹽。

請你整理出兩種對常見氯及其化合物的分類方法。［學生討論并嘗試分類］

（1）分類標準二：按化合價高低分類

－1 價：HCl、氯化物；0 價：Cl2；＋1 價：HClO、次氯酸鹽；＋3 價：不常見； ＋5 價：氯酸鉀； ＋7 價：HClO4

（2）分類標準三：按物質性質分類

氧化性：Cl2、ClO2、HClO、 次氯酸鹽、 氯酸鹽、HCl（H＋）、HClO4（H＋）

還原性：HCl（Cl－）、Cl2

溶液呈酸性：Cl2、HCl、HClO、HClO4

溶液呈堿性：次氯酸鹽

［設計目的］學生利用分類觀的知識，依據不同的分類標準，進行分類練習，培養學生動手能力和創新能力。學生練習的目的是強化分類觀的形成。

［教師引導］ 我們還可以按物質參與的化學反應類型分：（3）分類標準四：按反應類型分類（如圖3）

圖3 氯氣、次氯酸、次氯酸鹽按照反應分類圖

［設計目的］通過教師給出示例，學生根據化學反應類型進行練習。 教師的示范所給出的是物質分類知識，分類的依據是物質的組成結構。

［學生練習］ 學生按照反應類型分別書寫對應的化學方程式。

比如與氯氣有關的反應有：

化合反應：Cl2＋H2→、Cl2＋金屬單質→、Cl2＋FeCl2→

置換反應：Cl2＋NaBr→、Cl2＋NaI→

氧化還原反應：有單質（Cl2）參與的化合、置換反應都屬于氧化還原反應；Cl2＋H2O→、Cl2＋堿→， 另：SO2、SO32－、S2－也能被Cl2氧化。

可逆反應：Cl2＋H2O?HCl＋HClO

取代反應；Cl2＋CH4→

加成反應：Cl2＋C2H4→

水解反應（可逆反應）：NaClO＋H2O?NaOH＋HClO

［設計目的］通過書寫Cl2、HClO、次氯酸鹽三類物質所能發生的化學反應，落實方程式書寫技能，培養學生的元素觀和變化觀。

［提出問題］4.氯水中的化學平衡（條件對化學平衡的影響）

［投影］氯水的制備：往蒸餾水中通入氯氣至溶液呈淺黃綠色。 （如圖4）

［提問思考］ 氯水中存在哪些物質發生變化的過程？含有哪些成分？ 氯水應如何保存？

利用上述問題，可以討論：

（1）溶解平衡：Cl2在水中的溶解性小，1 體積水約能溶解2體積的Cl2，氯水呈淺黃綠色，具有揮發性，Cl2的揮發和溶解構成了溶解平衡。

（2）化學平衡：溶于水中的氯氣部分與水發生如下反應并達到化學平衡：Cl2＋H2O?HCl＋HClO。 HClO 在光照條件下會分解：

圖4 氯水的制備

（3） 電離平衡：HClO 在溶液中存在電離平衡：HClO

通過上面三種平衡的分析，可知新制氯水中含有的分子、離子微粒有哪些并了解其相對濃度大小。

［設計目的］以氯水為例，通過對氯水中存在的三種平衡關系分析，引導學生從氯水中的微觀粒子之間的關系進行思考，培養學生的微粒觀和平衡觀。

［典例分析］

［例1］ 下列四種物質在空氣長時間放置會變質，在變質過程中，既發生氧化還原反應，又發生非氧化還原反應的是（ ）

A.食鹽 B.漂白粉 C.氯水 D.硫酸亞鐵溶液

［思路分析］食鹽在空氣中不變質；漂白粉在空氣中發生如下反應：Ca （ClO）2＋CO2＋H2O＝2HClO＋CaCO3↓，；氯水中只是硫酸亞鐵溶液中只是Fe2＋被氧化為Fe3＋。

［答案］B

［設計目的］ 掌握含氯化合物的化學性質及反應中元素的價態變化。

［例2］ 已知氯水中有如下平衡：Cl2＋H2O?HCl＋HClO。 常溫下，在一個體積為50mL 的針筒里吸入40mL氯氣后，再吸進10mL 水。寫出針筒中可能觀察到的現象_______。 若將此針筒長時間放置， 又可能看到何種變化_______；試用平衡觀點加以解釋_______。

［思路分析］ Cl2在H2O 中能溶解， 氣體體積縮小，Cl2在H2O 中的溶解度小，Cl2大都是以分子形式存在，溶液呈淺黃綠色。 若此針筒長時間放置，氣體體積進一步縮小，氣體和溶液均變成無色；原因是氯水存在著平衡

Cl2＋H2O?HCl ＋HClO， 由 于HClO 逐 漸 分 解而不斷地向右移動，最終Cl2耗盡全部轉化為O2，導致氣體體積縮小和黃綠色褪去。

［答案］氣體體積縮小，溶液呈淺黃綠色。 氣體體積繼續減小， 氣體和溶液均變成無色； 氯水中的平衡Cl2＋H2O?HCl＋HClO，又由于，HClO不斷分解，平衡右移，最終Cl2耗盡全部轉化成O2。 由總反應式2Cl2＋2H2O＝4HCl＋O2，可知，氣體體積減少。

［設計目的］氯水中含有多種微粒，這些微粒在一定條件下會發生變化，通過化學平衡的分析，強化學生的微粒觀和平衡觀的意識。

［例3 ］ 某同學在實驗過程中發現存放氯水的試劑瓶中是一種無色澄清的溶液，請你分析可能的原因是①_______②_______③_______④_______。

［學生討論后講解］ 氯水中因為存在可逆反應Cl2＋H2O?HCl＋HClO， 使其成分復雜且隨著條件的改變，平衡發生移動，使成分發生動態的變化。 如放置時間過長氯水最終轉變為鹽酸。 當外加不同的反應物時，要正確判斷是何種成分參與了反應。 氯水中的HClO 能使有色物質被氧化而褪色。 反之，也有許多物質能使氯水褪色，發生的變化可屬物理變化（如萃?。部蓪倩瘜W變化，如歧化法（加堿液）、還原法（如Mg、SO2等）、加成法（加不飽和的有機物）等。

［答案］長時間放置氯水后轉化為稀鹽酸；溶液中加入了堿溶液；溶液中通入了二氧化硫氣體；溶液中通入了乙烯氣體。

［設計目的］通過氯水由淺黃綠色變為無色，結合氯水中的微粒變化，可能存在多種可能性，滲透化學的分類觀。

四、教學反思

傳統的化學教學強調對陳述性知識的記憶，無法激發學生對化學知識的學習興趣和深層理解，針對化學復習中以“事實文本”的教學弊端，美國課程專家艾里克森認為：教學內容應該圍繞核心概念進行選擇，以便挖掘和評價更深層次的理解力。 高三復習的重點應該從單純地對元素及化合物知識的羅列和重復轉移到物質的實際運用中，同時在分類應用中提高理解和轉化知識的能力；提高高考復習更多的是思維能力的提升，而不是掌握更多的事實材料；學習重心應該從記憶事實轉移到理解可遷移的核心觀念和對更為根本的知識結構進行深層理解［5］。 作為氯氣一節內容，一般是作為高三進行復習時首先要學習的內容。 氯氣的復習對于高三化學復習有導向作用，特別是對元素化合物的復習，本節課所采用的方法以及蘊含的理念建構都影響著高三化學復習的質量。 氯氣一節的知識很多，直接讓學生書寫化學方程式，或將有關氯氣及其化合物內容印制成導學案讓學生填寫，這些復習方式太單調，學生的積極性不高。 如何設計有效的問題，引導學生思考并且落實化學的基礎知識和基本技能呢？ 高中化學課程標準將“形成有關化學學科的基本觀念”作為一個顯性的目標明確提出，既是對新授課教學的要求，同時對高三化學復習也有指導意義。 本節從知識上分析主要有：氯氣的化學性質、氯水的性質。 筆者通過化學基本觀念來引領問題的設計，以氯及其化合物的方程式為載體，圍繞化學基本觀念中的分類觀、元素觀、平衡觀和微粒觀展開學習，學生普遍感到有提升，收獲很大。

高中元素化合物知識的復習是滲透化學基本觀念的最佳階段。 教師要在復習中善于抓住時機，用基本觀念引領學生走出元素化合物的多而雜的無序局面，使學生通過復習元素化合物，不僅對知識掌握得牢固，而且掌握住復習的方法和策略，提升復習的自信心，形成持久的化學基本觀念。

［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，2003：7

［2］ 宋心琦.化學實驗改革建議之四——金屬的物理性質和某些化學性質［J］.化學教學，2012，（9）：3

［3］ 曾國瓊，吳平.通過元素化合物知識復習培養學生的化學基本觀念［J］.中學化學教學參考，2011，（9）：13

［4］ 畢華林，辛本春.促進“觀念建構”的化學教學策略［J］.中學化學教學參考，2011，（7）：3

［5］ 莘贊梅.應用系統思考整體把握“微粒觀”的建構和發展［J］.中學化學教學參考，2012，（7）：21