巧用“類價二維圖”，構建思維模型

傅新軍（山東省威海市第三中學，山東 威海）

一、認識“類價二維圖”

“類價二維圖”是以元素為核心，從類別和價態兩個角度來認識物質性質和轉化的一種二維坐標圖。它能夠引導學生從分類的角度分析元素及化合物，把物質分為氫化物、單質、氧化物、酸、堿、鹽等，能幫助學生根據物質的類別，推測物質可能具有的性質；還可以引導學生從氧化還原的角度，分析物質的氧化性和還原性，進而分析物質所發生的氧化還原反應，最終形成多角度認識物質轉化的思維模型。例如鐵元素的“類價二維圖”如下所示。

二、“類價二維圖”的應用

在教學中如何深入挖掘“類價二維圖”的功能價值，引導學生通過“類價二維圖”來認識元素化合物，下面跟大家分享一下北京工業大學附屬中學的馬煒老師運用“類價二維圖”所設計的硫元素的復習課，本節課的課題為《NaHSO3的性質探究》。

1.課題設計背景

這節課設計的背景是學生在課前已經對硫單質、二氧化硫、硫酸、硫酸根等相關知識做了比較系統的梳理，這節課實際上是對以上知識的一個總結和提升。對于學生來說，NaHSO3相對于SO2和Na2SO3更為陌生一些，從物質類別上說屬于多元弱酸的酸式鹽，既能與酸反應又能與堿反應，能夠了解學生對離子反應的掌握情況，同時NaHSO3在水溶液中既有電離又有水解，能夠幫助學生回顧電離平衡和水解平衡的相關知識；從化合價角度來說，它既有氧化性又有還原性，能夠引導學生去深入理解氧化還原反應的相關知識，因此，這個素材的選取有利于培養學生多角度分析問題的能力。

2.課堂設計思路

環節一：給學生3分鐘在學案上畫出硫元素的“類價二維圖”，并找學生代表展示二維圖，介紹二維圖中各物質之間的相互轉化關系。

環節二：小組內展開討論，依據硫元素的“類價二維圖”預測NaHSO3的化學性質，小組代表進行陳述，教師進行點評，學生自我整理。師生共同得出結論，NaHSO3的化學性質主要有以下幾點：（1）多元弱酸的酸式鹽：電離、水解；（2）與酸反應；（3）與堿反應；（4）具有還原性：與高錳酸鉀、溴水反應；（5）具有氧化性：與硫化鈉反應。

環節三：實驗驗證：小組內通過交流合作，根據所預測的NaHSO3的化學性質，結合老師所提供的實驗儀器和藥品，設計合理的實驗方案對預測結果進行驗證。由小組代表進行陳述，教師進行點評，學生自我整理。最后小組內開展實驗，分工明確，操作規范，記錄實驗現象，得出實驗結論。

【實驗1】測定NaHSO3的pH

問題探究：（1）如何測溶液的pH？（2）為什么NaHSO3溶液顯酸性？（3）分析NaHSO3的水溶液中離子的濃度大小？

【實驗2】把鹽酸滴入NaHSO3溶液中觀察反應現象。

問題探究：有同學認為NaHSO3溶液中加入BaCl2溶液，會發生反應NaHSO3+BaCl2=NaCl+HCl+BaSO3↓，這樣的考慮對不對？

【實驗3】與高錳酸鉀的反應

【實驗4】與碘水的反應

【實驗5】與硫化鈉溶液的反應

……

環節四：課堂小結

以NaHSO3為核心，從物質類別角度得出它屬于多元弱酸的酸式鹽，既可以電離又可以水解，進而得出它既可以與酸反應，也可以與堿反應，還可以與某些鹽反應；從化合價角度分析，它既可以做氧化劑也可以做還原劑，進而引出可以與氧化劑和還原劑的反應。

3.教學效果評價

本節課在素材的選擇上能夠充分研究考試綱要，深入把握學生的學情，了解學生的已知點、障礙點和發展點，從硫元素的“類價二維圖”出發，以NaHSO3這種相對陌生的物質作為載體，引導學生預測性質，設計實驗來驗證性質，最終將物質分類、氧化還原、離子反應、電離平衡、水解平衡、離子濃度大小比較以及離子檢驗等相關知識整合起來，幫助學生從多個角度去認識NaHSO3的性質，從而引導學生突破思維界限，提升學生的學科思維能力。教師能夠通過小組合作、實驗設計等活動，培養學生良好的實驗探究能力和交流合作能力，以復習元素化合物來帶動化學實驗的復習，以化學實驗的復習來整合元素化合物的復習，相互融合，相互促進。