基于價、類、表三維圖視角的硫及其化合物復習

張華清 羅春華

（1.阜陽師范大學附屬中學 安徽·阜陽 236041；2.阜陽師范大學 安徽·阜陽 236041）

0 引言

通過價、類、表三維圖容易掌握煩瑣的元素化合物性質，判斷物質的轉化與制備比較直觀。價、類、表三維圖給元素化合物的學習提供了便利，減輕學生的記憶負擔。

1 價、類、表三維圖的內涵

1.1 價—類二維圖

價類二維圖是從化合價和物質類別兩個角度認識物質的性質和轉化的二維坐標圖。橫坐標為元素所能形成的物質類別，一般有氫化物、單質、氧化物、酸、堿、鹽等；縱坐標是該元素的化合價由低價到高價依次排列；坐標系的象限，標識出與元素化合價和物質類別相對應的各物質的化學式；各物質之間的相互轉換關系則通過箭頭指向表現。從物質類別的角度推斷物質的一般性質，從核心元素的化合價的變化推斷物質具有氧化或者還原性，使得學習元素化合物更有序、更有效。[1]以下是鐵及其化合物價—類二維圖：

圖1：鐵及其化合物價—類二維圖

1.2 價、類、表三維圖

元素及其化合物性質是高考重點內容，但是存在著知識散、特例多、易遺忘、不會用等特點。

價、類、表三維圖是在價—類二維圖的基礎上，添加一個隱形的“線”—元素周期表和周期律，提煉出的復習元素化合物的一種簡單又而實用的方法圖。

價、類、表三維圖給學生提供了認識和研究物質的三大視角：從物質分類的角度研究物質的性質；從核心元素化合價的角度研究物質的氧化性或還原性；從元素周期表和周期律的角度研究物質性質的變化規律。

2 基于價、類、表三維圖視角的硫及其化合物復習

硫及其化合物中包括的物質類別有氫化物（H2S）、單質（S）、氧化物（SO2和 SO3）、酸（H2SO3和 H2SO4）、鹽（SO32—、HSO3－和SO42－），二輪復習還要加上陌生物質（S2O32—）。在所有物質中，硫元素的化合價共有－2、0、＋2、＋4、＋6價這五種價態。因此，在硫及其化合物知識復習的時候，不管是高考一輪復習，還是高考二輪復習，都將相同化合價態下不同物質類別物質之間的相互轉化關系（由物質類別決定的一般性質）和不同化合價態下相同或不同物質類別物質之間的相互轉化關系（由化合價決定的物質具有氧化性或還原性）二者全部體現得淋漓。[2]

用價、類、表三維圖作為復習的主要工具，能把復雜問題簡單化，即把物質之間繁雜的轉化關系簡化為物質類別決定的一般性質和化合價決定的物質氧化性或還原性，可以聚焦學生的物質類別思維和化合價思維。

2.1 環節一：課前布置學生繪制硫及其化合物的價—類二維圖

圖2：硫及其化合物價—類二維圖的基本框架（S）

2.2 環節二：借助價、類、表三維圖復習單質硫的化學性質

提示同學們根據價類二維圖和律表知識歸納單質硫的主要化學性質，從物質類別的角度，總結單質硫具有非金屬單質的一般性質；從核心元素S元素的化合價角度，結合圖2中紅色箭頭的提示，容易得出單質硫具有氧化性和還原性。

接下來，順勢設問：如何從元素周期表和周期律角度預測單質硫氧化性的強弱？

不少同學想到可以把S的氧化性與O2的氧化性進行對比，即同一主族，從上到下，元素單質的氧化性依次減弱，而同學們已經知道O2是一種中等強度的氧化劑，因此可以推測單質硫具有弱氧化性，進而很容易理解以下反應：

2.3 環節三：借助價、類、表三維圖復習SO2的化學性質

緊接著布置任務—根據價類二維圖歸納 SO2的主要化學性質。從物質類別的角度，總結SO2具有酸性氧化物的一般性質；從核心元素S元素的化合價顯+4價角度，結合圖3中紅色箭頭的提示，容易得出SO2具有氧化性和還原性。

由圖3可知：從SO2具有酸性氧化物一般性質的角度出發，結合元素周期律和元素周期表，橫向轉化來看，轉化過程中核心元素硫的化合價均為+4價，即SO2與水反應生成相應水化物H2SO3；SO2與堿性氧化物或者堿溶液反應均生成相應的亞硫酸鹽（SO32—）；SO2與其正鹽的水溶液反應生成相應的酸式鹽（HSO3—），緊接著根據圖3中紅色箭頭的提示讓學生自主書寫相關轉化的離子方程式。

由圖3亦可知：從SO2具有氧化性和還原性的角度出發，轉化過程中核心元素硫的化合價由+4價可以升高到+6價（SO3或SO42—），體現了SO2的還原性；轉化過程中核心元素硫的化合價由+4價可以降低到o價，體現了SO2的氧化性，由圖很容易發現SO2與H2S可以發生歸中反應，即：SO2+2H2S=3S↓+2H2O

最后補充一下SO2的特殊性質：漂白性。類比SO2性質。

圖3：硫及其化合物價—類二維圖的基本框架（SO2）

2.4 環節四：結合自然界中的硫循環和價類二維圖，設計制取H2SO4的方案

通過單質S和SO2的性質的學習，綜合分析制取H2SO4的方案，書寫相應的化學方程式，再通過flash動畫分析工業制硫酸的工藝。

圖4：硫及其化合物價—類二維