基于學科重大話題的高三化學習題鏈設計

唐隆健

適量而優質的習題設計與練習是高三復習的重要組成部分。通過完成習題，學生可發現學習中存在的問題，還可促進對已有知識的深度理解和學以致用。然而，當前各種流行教輔資料和習題集難以激發學生的思考熱情、效率低下。所謂基于“話題”的習題設計，是指習題設計應圍繞某個中心話題，由此引入并展開一個豐富多彩的化學世界，基于該話題設計若干習題鏈。學生通過完成這些基于某一學科重大話題的、形式新穎的習題鏈，促進其對知識的系統化、結構化建構與深度思考和靈活應用，進而提高教學效率。話題式習題設計的關鍵之一是話題本身的選取，這直接決定著整個習題的品位和效果，所選話題應在學科中具有重要地位且最好是學生感興趣的，同時應盡可能多地整合學科主干知識與核心觀念，而這些特點正好與高三系統復習的要求相匹配。下面舉例說明。

一、以“電子和電性作用”為話題設計習題鏈化學中，無論是物質的組成結構、性質還是反應，都與“電子和電性作用”息息相關，因此，圍繞“電子和電性作用”這一話題設計習題鏈，既可促進有關知識的綜合應用，又可喚起學生對這一學科核心問題的關注與思考。有關習題鏈可設計如下：

（1）元素周期律的實質是什么？化學鍵和分子間作用力的本質是什么？碳原子為何往往形成共價鍵而非離子鍵？

（2）結合化學鍵和物質結構等解釋下列事實：①堿金屬熔點從上到下遞減;②鹵化氫從HF到HI熱穩定性遞減、還原性遞增;③同主族元素N比P非金屬性強，但對應單質N2卻比P.穩定得多;④金屬晶體中，為何高熔點高硬度的往往是過渡金屬;

（3）CO2和SO2兩者立體結構相似嗎？兩者是否有極性？并依據“等電子體原理”預測N2O分子立體結構;

（4）從電性作用角度預測NH、Cu2、Fe+、Sn四種離子水解能力的大小并查證，再從電性作用角度推測MgN2、SOCl2等的水解反應方程式;

（5）為何與Cu2+、Ag等反應時，NH，的配位能力比H20強？為何與NH，結構相似的NF，卻難作配體？

（6）解釋氟元素的諸多特殊性：無正化合價、HF有分子間氫鍵、氟氣與水反應放出氧氣等;

（7）標出CH4、SiH、XeF2中各元素的化合價;為何SiH，有強還原性？為何XeF，有強氧化性？預測XeF，與水反應的化學方程式（有氙單質生成）;

（8）解釋HClO、HClO2、HClO，、HClO2的酸性強弱順序;解釋為何氯乙酸酸性比乙酸強？

（9）電化學中，各物質在電極上反應先后順序的主要依據是什么？舉例說明;

（10）適量銅與足量硝酸完全反應，生成氣體有NO、NO2和N，04，該混合氣體與標準狀況下6.72L氧氣混合后通人水中恰好都全部轉化為硝酸，則銅的質量是多少？

……

二、以“水”為話題設計習題鏈

顯然，“水”對化學學科意義重大，它是孕育生命的關鍵，是最常見的分散劑和化工原料，與眾多化學反應和化學過程聯系密切。下面系列習題鏈以“水”為話題和主線、以物質組成、結構、性質、變化、應用等化學視角為暗線，整合了分子的結構與性質、常見無機和有機反應、溶液中的離子平衡、反應原理、水資源的凈化及開發利用等諸多重要知識，設問前呼后應、靈活開放，意在將學生引人一個豐富多彩、化學味十足的水世界，并在潛移默化中提升學生對核心知識的理解和核心素養的達成。習題如下：

（1）水分子電子式為_______;所含化學鍵類型為_______;分子中氧原子軌道雜化方式為_______;分子立體結構為_______;分子有無極性_______

（2）常見哪些類型的物質易溶于水，為什么？舉例說明;

（3）水的哪些特性與其分子間氫鍵有關？舉例說明;

（4）請按物質類別梳理可與水反應的無機物和有機物，并指出這些反應的類型或原理;

（5）為何Al2S，、SiCl，、PCI，等物質的制備，以及鋰電池所用的電解質體系等均需無水環境？用相關反應解釋;

（6）化學實驗中常用干燥劑有哪些類型，各自適用范圍是什么？舉例說明;

（7）某溫度下水的Kw=1.0x10-‘，若該溫度下某溶液pH=7，則其酸堿性如何？

（8）NaH2PO，是常見的緩沖劑，簡述如何配制500mL0.1 mol/L的NaH，PO，溶液（以NaH，PO，.2H2O為原料）？該水溶液中有哪些微粒？這些微粒是如何產生的？它們之間有哪些定量關系？為何NaH2PO2有酸堿緩沖能力？

（9）為何電解質在水溶液中的反應通常速率較快（與一般的氣相、固相或有機相反應比）？為何金屬制品在潮濕環境下更易腐蝕？

（10）利用水分解制氫氣是目前解決能源問題的理想方法之一，該分解反應能自發進行嗎？實現該反應（要有較滿意的轉化率和速率）有哪些途徑？若要電解水制氫，為增強導電性，可向純水中加入哪些強電解質？

（11）請分析由海水制備Br，和Mg的原理和反應，并查閱有關資料;

（12）當硬水中的鈣鎂以碳酸氫鹽形式（即Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2）存在時，稱暫時性硬水，這種水中的鈣鎂離子可在煮沸時除去，從而使硬水軟化。請分析暫時性硬水軟化的反應原理;

（13）水體中的Pb2+、Hg2+等重金屬污染可用FeS通過沉淀轉化消除，寫出該轉化的離子方程式，該類轉化發生的一般規律是什么？電解法也可除去污水中的鉛汞離子污染，其原理是什么？你還知道哪些化學凈水的方法？

……

三、其他話題式習題設計舉例

基于“話題”的習題設計不一定都要設計成上面那種較長的習題鏈，即使是簡短的選擇題也可圍繞某一話題設計。當然，無論設計成何種題型，有一點很關鍵：即所選話題一定要有重要價值和意義，最好該話題能在學科中舉足輕重。比如，還可以“能量”為話題設計習題，因為“能量”是整個自然科學的基本概念之一，在化學中亦具有重要地位，它與微觀的化學鍵和結構變化、宏觀物質的穩定性、反應熱及其應用、反應的自發性與平衡移動、電化學、化石能源開發利用及各種分離提純操作（工業上蒸餾等分離提純能耗很大）都息息相關。圍繞“能量”話題可設計如下選擇題：

例1 “能量”是自然科學的核心概念之一，下列與能量有關的敘述錯誤的是（）。

A.化學鍵（或原子）重組是化學反應中能量變化的微觀原因

B.放熱反應的能量來源主要是物質中電子的能量變化

C.放熱反應速率快且自發，吸熱反應速率慢且難自發，催化劑可降低反應活化能從而加快速率

D.雖然有“能量守恒定律”，但因能量使用過程會改變能量的種類和品位，故“能源危機”仍然存在

又如，以“原子”為話題也可設計如下思考性很強的小題：

例2 “原子論”是近代化學的基石，下列有關原子的說法錯誤的是（）。

A.目前元素周期表中大約有110多種原子

B.化學反應、分子設計等實質是原子重組

C.單個的自由氧原子比氧分子更活潑

D.無論地球、月亮、生命還是非生命均由同樣的原子構成

基于學科重大話題的習題設計，可激發學生從不同角度和層次思考同一話題，使學生通過發散思維積極調動學科各層次各模塊知識以解決有關問題，有利于學生對學科知識的融會貫通和系統建構，也有利于思維能力和學科核心素養的提升。當然，習題設計與練習只是化學教學中的一個輔助環節，即便是高三復習，習題的設計與使用仍要適時、適度，教師絕不能以大量習題訓練來替代學生對知識本身的深度理解，更不能以習題操練來替代紙筆測試難以檢測的核心素養的落實。