論忽視元素化合價知識教學的問題演變

摘要：現行的初高中教材在編排上存在銜接不當等問題，加上中考教育考試體制的影響，不少學校和教師為了追求聲譽和中考分數，往往輕視或忽略元素化合價知識的教學。而元素化合價知識在高中階段的教學顯得極為重要，實踐證明缺乏元素化合價知識的支撐，化學式、化學反應原理、離子方程式、氧化還原反應、電化學等相關知識的教學必然存在不同程度的問題演變，可能對學生的高考、升學造成相當大的影響，甚至阻礙其人生規劃與發展。

關鍵詞：忽視；元素化合價；教學實踐；問題演變元素化合價是正確書寫化學式的前提條件，而化學式又是正確書寫化學方程式、離子方程式、氧化還原反應、電化學等重要知識的根基。本文就如果忽視元素化合價知識的教學，可能帶來的潛在危機或者問題演變進行探討。

1忽視元素化合價知識教學的根源所在

元素化合價知識這一重要的化學用語既是學習化學的基礎，又是近年來中高考的重點和熱點，那為何不少學校和教師還是會忽視元素化合價知識的教學呢？

1.1現行的教育考試體制影響

在現行的教育考試體制下，根據新課標考試大綱，近年來的中考或者初中學業水平考試中，元素化合價知識極少涉及，也就有了不少學校和教師為了追求聲譽和中考分數，往往輕視或忽略元素化合價知識的教學。特別是在一些經濟落后地區，部分學校的老師還在沿襲傳統的“填鴨式”“灌輸式”教學模式，中考化學成績平均分70分以上不是難事。調查研究發現：進入高中階段后，化學平均分50分以下純屬正常，有近45%的學生對化學喪失信心、不感興趣，一個根本的原因就是忽視元素化合價知識的教學。

1.2教學改革教材的編排影響

《元素化合價》是人教版九年級上冊第四單元第四節的內容，根據新課標大綱的要求，僅安排2學時教學，只要求達到了解水平，很顯然淡化了化合價的實質性問題。學生也就很難做到快速、準確地書寫化學式和化學方程式。另外，由于現行初高中教材在知識點的編排上銜接不當，原本抽象、難懂的化合價知識的陰影就在學生的心底扎根，進入高中階段以后，學習自然變得更加被動、迷茫，心理負擔驟然加重，從而影響學生的身心健康［1］。

2忽視元素化合價知識教學的問題演變

元素化合價是學好化學的基礎知識，在整個中學化學教學中具有極其重要的作用，巧記善學、理解掌握方能有效運用。對一個初中生來說，化合價這部分內容，大多屬于無意義識記材料，學習中既枯燥又無實驗，學生僅靠死記硬背，記不住，易遺忘，學習效率不高。

2.1元素化合價與離子符號相混淆

元素化合價知識是教學中的重點和難點，由于部分教師忽視化合價知識的教學，造成學生的囫圇吞棗，在元素化合價與離子符號這兩個極其簡單概念間都存在著混淆。

錯誤列舉：

（1） 離子符號的混淆：錯例如亞銅離子符號寫成Cu2+，而將銅離子符號寫成Cu+。

（2） 原子團（根）與離子符號的混淆：錯例如硝基寫成NO-2，而將亞硝酸離子寫為-NO2。

（3） 化合價與離子符號混淆：錯例如氫氧根OH-寫成OH-1，硝酸根NO-3寫成NO3-，硫酸根SO2-4寫成SO-24等。

2.2元素化合價與化學式不相匹配

熟練應用化學式是學好化學的根本保障，而化合價又是正確書寫化學式的法寶。所以說學習化合價既是對化學式書寫的復習鞏固，也是對化學式重要意義的深刻理解。

例1：根據元素或原子團的化合價知識，正確書寫下列物質的化學式：①氧化鈉②氫氧化鋇③草木灰④硫酸鐵⑤氯化鋁⑥氯化鈣⑦硫酸鈉。

［常見錯誤］①氧化鈉Na2O→NaO②氫氧化鋇Ba（OH）2→BaOH③草木灰K2CO3→KCO3④硫酸鐵Fe2（SO4）3→FeSO4⑤氯化鋁AlCl3→AlCl⑥氯化鈣CaCl2→CaCl⑦硫酸鈉Na2SO4→NaSO4等。

例2（選自《2021年云南省普通高中學業水平考試指導叢書》，改編）：

鈦是一種性能非常優越的金屬，常溫下化學性質穩定，可耐強酸腐蝕；高溫下化學性質很活潑。某高校以鈦精礦（FeTiO3）為原料模擬金屬鈦的冶煉，步驟如下：

①用濃硫酸酸浸鈦精礦：FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O；

②向混合物中加入水和鐵屑，析出綠礬晶體（FeSO4·7H2O）后進行“操作Ⅰ”，得到濾液；

③加熱濾液，將生成的HTiO3沉淀煅燒，得到TiO2；

④在高溫條件下，向焦炭與TiO2的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和CO;

⑤加熱條件和稀有氣體（如氬）氛圍下，用TiCl4與鎂反應可得到鈦。回答下列問題：

（1） 步驟③H2TiO3中Ti的化合價是。

（2） 步驟④中發生的化學方程式是。

［命題思路］本題主要考查金屬鈦冶煉的流程，涉及元素化合價、操作步驟、方程式書寫等知識［2］。

元素化合價知識相對枯燥、乏味，不易記憶。若教師又不重視，毫無疑問，學生必然出現對元素化合價知識的記憶和運用脫節，導致元素化合價與化學式的不匹配，阻礙了教學的良性發展。

2.3阿伏伽德羅常數題型難以解決

阿伏伽德羅常數題型在近幾年的高考題中為必考題，而這類題型常具有一定的隱蔽性，需要借助化學方程式（元素化合價的變化）加以分析才能解決。試想，若忽視元素化合價知識的教學，考生能不誤入陷阱？

例如：設NA為阿伏伽德羅常數，下列敘述正確的是：（）

A. 2.4 g金屬鎂變為鎂離子時失去的電子數為0.1 NA

B. 常溫常壓下，1 mol NO2氣體與水反應生成NA個NO-3

C. 62 g Na2O溶于水后所得溶液中含有O2-離子數為NA

D. 在銅與硫的反應中，1 mol銅失去的電子數為NA

［部分解析］如D選項：Cu與S反應的方程式為Cu+SCuS，據Cu-2e-→Cu2+，1 mol銅失去的電子數為2NA，反而誤認為D選項是錯誤的。

［問題演變］就因為一個“忽視”、一個“無知”，學生面對高考常痛失6分，可謂“差之毫厘，失之千里”，問題的嚴重性也就不言而喻。

2.4離子或化學方程式的書寫正確率下降

不難發現，近幾年各省的高考試題，離子或化學方程式的書寫已成為常考點，離子方程式的知識出題率是100%。此類考題常以元素化合價知識（氧化還原反應）為主要考查對象。而根據新課標大綱的要求，淡化化合價的概念，部分教師忽視化合價知識的教學也就成為必然。顯而易見，離子方程式知識的考查，其正確率能不下降？

例如（高考改編）判斷下列各題中的文字描述與相應的離子方程式書寫是否相對應？

1. Fe（NO3）3溶液加入過量的用稀硫酸酸化的NaI溶液，2Fe3++2I-2Fe2++I2，錯。其原因是還有NO-3→NO。

2. 鐵屑和稀硫酸的反應，2Fe+6H+2Fe3++3H2↑，錯。其原因是H+只能將鐵屑氧化為Fe2+。

3. 利用腐蝕法制作印刷線路板：2Fe3++3Cu2Fe+3Cu2+，錯。其原因是Cu只能將Fe3+還原到Fe2+。

4. 向Ca（ClO）2溶液中通入少量的SO2氣體，Ca2++2ClO-+SO2+H2OCaSO3↓+2HClO， 錯。其原因是ClO-可氧化SO2。

［命題思路］以上各小題均考查氧化還原反應，涉及元素化合價知識、離子方程式書寫等知識［3］。

2.5化學反應原理的把握更加困惑

元素化合價知識不清，不會靈活運用其解決實際問題，導致對化學反應原理的把握難度增大，甚至杜撰反應物或生成物，不符合客觀事實，錯誤地書寫相關化學方程式。

［常見錯誤］①鐵與酸反應：Fe+2HClFeCl2+H2↑，錯寫成2Fe+6HCl2FeCl3+3H2↑；②高一實驗室制取漂白粉或漂白精：Cl2+2Ca（OH）2CaCl2+Ca（ClO）2+H2O錯寫成Cl2+2CaOHCaCl+CaClO+H2O；③硫化鋁與水反應Al2S3+6H2O2Al（OH）3↓+3H2S↑錯寫成AlS+2H2OAl（OH）2↓+H2S↑；④Fe與I2反應錯寫成2Fe+3I22FeI3等。

例如（2021年北京市等級性考試化學19，改編）：某小組探究鹵素參與的氧化還原反應，從電極反應角度分析物質氧化性和還原性的變化規律。

（1） 濃鹽酸與MnO2混合加熱生成氯氣。氯氣不再逸出時，固液混合物A中仍存在鹽酸和MnO2。反應的離子方程式是。

（2） 根據（1）中結論推測：酸性條件下，加入某種化合物可以提高溴的氧化性，將Mn2+氧化為MnO2。經實驗證實了推測。該化合物是。

［命題思路］本題考查氧化還原反應的原理，涉及元素化合價知識、離子方程式書寫等知識［4］。

如果對元素化合價知識不深入理解和靈活運用，僅靠繁瑣且枯燥的記憶，學生不僅記不住物質的特性，也無法克服死記硬背化學方程式的弊病，化學反應原理的理解又何從談起？

2.6氧化還原反應的教學倍受影響

氧化還原反應貫穿整個高中教材的始終，在中學化學知識體系中占有非常重要的地位，是近年來高考的重點、難點和熱點內容。此類題型考查的形式多樣，題目新穎靈活，定性與定量結合，適合不同層次的學生，區分度明顯。可以這樣說：學好了氧化還原反應就等于掌握了開啟氧化還原反應之門的金鑰匙，推開了學好化學的智慧之門。

例如（2021年北京高考9）：用電石（主要成分為CaC2，含CaS和Ca3P2等）制取乙炔時，常用CuSO4溶液除去乙炔中的雜質，反應為：

①H2S+CuSO4 CuS↓+H2SO4

②24CuSO4+11PH3+12H2O8Cu3P↓+3H3PO4+24H↑SO4

下列分析不正確的是：（）

A. CaS、Ca3P2發生水解反應的化學方程式：CaS+2H2OH2S↑+Ca（OH）2、Ca3P2+6H2O2PH3↑+3Ca（OH）2

B. 不能依據反應①比較硫酸與氫硫酸的酸性強弱

C. 反應②中每24 mol CuSO4氧化11 mol PH3

D. 用酸性KMnO4溶液驗證乙炔還原性時，H2S和PH3有干擾

［易錯提示］C項，注意①PH3中的H是正一價嗎？②被氧化的PH3的物質的量并不等于參加反應的PH3的物質的量。

對元素的化合價知識的準確理解和把握，是學好氧化還原反應的基礎，更是學好高中化學的有力保障［5］。

2.7電化學知識的實質性突破受阻

電化學是高考命題的熱點之一，也是近幾年的高考必考題。高考試題以選擇題或非選擇題等形式出現。主要考查點：原電池、電解池、電子轉移、電極產物、電極反應式的書寫等，而這些，無一不與元素化合價知識緊密相關聯。

例如（選自《2021高中化學選擇性必修1.教材幫》，改編）：鋰離子電池廣泛應用于日常電子產品中，也是電動汽車動力電池的首選。正極材料的選擇決定了鋰離子電池的性能。磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）以其高倍率性、高比能量、高循環特性、高安全性、低成本、環保等優點而逐漸成為“能源新星”。

（1） 磷酸亞鐵鋰生產的主要方法，通常以鋰鹽、磷酸鹽和亞鐵鹽為原料，按一定比例充分混勻后，在惰性氣體氛圍中，經過較低溫預分解、高溫焙燒，最后研磨粉碎而成。請回答下列問題：

①補充完整該反應的化學方程式：Li2CO3+2FeC2O4·2H2O+2NH4H2PO42LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑++。

②理論上，反應中每轉移0.15 mol電子，會生成LiFePO4g。

［答案解析］（1） ①由原子守恒可知，Li2CO3+2FeC2O4·2H2O+2NH4H2PO42LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑+2CO↑+7H2O↑。②C2O2-4中C的化合價為+3，生成的CO和CO2中C元素的化合價分別為+2、+4，生成2 mol CO轉移2 mol電子，同時生成2 mol LiFePO4，則反應中每轉移0.15 mol電子，生成0.15 mol LiFePO4，其質量為23.7 g。

［命題思路］本題主要考查鋰離子電池，涉及元素化合價分析、電子轉移、化學方程式書寫等知識。

如何去記住這么多的化合價呢？實踐證明：采用順口溜記憶法效果較好，這樣可以把一些枯燥乏味的數字變得有意義。在教學中，同時結合元素周期表，教其反復練習，使學生體驗到學習的快樂，增強學習興趣［6］。

3結語

從以上諸多問題不難看出，如果教師在教學過程中不更新傳統的教育觀念，忽視元素化合價知識，相關教育主管部門缺乏對現行初高中化學教材內容編排銜接的調研，不加以高度重視，不及時修訂相關的教育法規和考試制度，教育改革中出現的個別小問題，很可能演變為影響學生的個體發展，甚至阻礙教育發展和時代進步的大問題。

參考文獻：

［1］畢華株，元英麗.化學教育新視野［M］.濟南：山東教育出版社，2004.

［2］宋紅杰.新型化學電源的高考考點例析［J］.中國現代教育裝備，2011（5）：17.

［3］劉春保.原電池電極反應式的書寫［J］.新課程（中旬），2012（11）：3637.

［4］雷范軍.2010年高考化學原電池命題趨勢點評［J］.廣東教育（高中版），2010（8）：19.

［5］孫永權.高中化學有效教學的實現策略與實踐探索［J］.教育教學論壇，2014（4）：3132.

［6］江玉安.高考復習：化學學科的再發現與新認知——以基于試題講評的《化學反應原理》復習為例［J］.中學化學教學參考，2022（10）：2728.