元素及其化合物知识是中学化学的主要组成部分,基本概念和理论、化学实验、化学计算其它知识的学习都离不开元素化合物的基础知识,所以说元素及其化合物知识是其它知识的主要载体。这部分知识在中学化学中所占的比重较大,尤其是在高一化学中,总共六章的内容,元素化合物知识就占了四章。而学生在学习元素化合物知识的时候往往会感到“碎、散、多、繁”,甚至一打开课本就懂,一关上课本就忘,一做题就出错,知识的记忆和理论的应用非常困难,而且不容易掌握重点难点。因此在教学中如何教给学生学习的方法就显得非常重要。
元素化合物知识尽管涉及的内容较多,但在各元素族的知识结构与学习程序上大致是相同的,本文论述自己在教学实践中总结出的一套行之有效的学习元素化合物知识的系统方法,与广大师生探讨。
一.学习内容
元素及其化合物知识体系主要研究的是物质的以下内容,同时这些内容也是我们学习时所应该掌握的。
(1)结构:电子式、结构式、分子构型、晶体类型、化学键类型等
(2)物理性质:颜色、状态、气味、密度、熔点、沸点、硬度、溶解性、毒性等
(3)化学性质:
从物质分类角度看物质具有的化学通性;
从物质所含元素化合价价态上看具有的氧化性和还原性;
物质的特殊性质。
(4)实验室制法:药品、原理、装置、净化、干燥、收集、检验、尾气处理
(5)存在形式、保存
(6)用途
二.学习原则
(一)以基本理论为指导,构建“位--构--性”三维一体的思维体系,总体上把握元素、物质的物理、化学性质。
(1)物理性质
对于元素及其化合物中某一具体物质的物理性质则主要由“晶体结构--性质”去把握。其规律如下:
分子晶体以分子间作用力和氢键为理论依据;离子晶体以离子键的强弱为理论依据;原子晶体以共价键的键长、键能等为理论依据;金属晶体以金属键的强弱为理论依据。
(2)化学性质
对于元素及其化合物中元素的化学性质则主要由“位--构--性”去把握。其规律如下:
位--元素在元素周期表中的位置
构--元素的原子结构
性--元素的化学性质
(二)以元素单质为中心,构建“点--线--网”的知识体系,总体上把握元素及其化合物之间的内在联系。
点--元素及其化合物知识体系中的某一具体物质
线--由元素及其化合物知识体系中的具体物质连起来形成的知识主线
网--由知识点的化学性质向四周辐射,将知识点之间的相互转换连成网
一般地,元素及其化合物“点--线--网”知识体系有两类,都是以元素单质为中心,向左右延伸,将知识点连成线,然后由知识点的化学性质向四周辐射织成网。
(1)金属元素知识体系:
←单质→氧化物→氧化物对应水化物→主要的盐
例如:
碱金属:Na→Na2O→NaOH→NaCl
铁元素:Fe→FeOFe2O3→Fe(OH)2Fe(OH)3→FeSO4Fe2(SO4)3
(2)非金属元素知识体系:
无氧酸盐←氢化物←单质→氧化物→氧化物对应水化物→含氧酸盐
例如:
卤族元素:NaCl←HCl←Cl2→HClO→Ca(ClO)2
氮族元素:NH4Cl←NH3←N2→N2O5→HNO3→NaNO3
在使知识网络化的过程中,要注意以下几点:
(1)在构建“点--线--网”知识体系图时,要以物质的性质(特别是化性)为核心去联系物质的用途、检验方法和制法等,因为物质的检验和用途是物质某种性质的反映。
(2)在构建“点--线--网”知识体系图时,要注意掌握反应发生的条件。反应条件不同,反应产物可能不同。
(3)在构建“点--线--网”知识体系图时,要注意物质通性与个性的关系。例如,盐+盐→新盐+另一种盐,是通性,但不是任意两盐都能发生这种反应。
(4)在构建“点--线--网”知识体系图时,要学会构建功能性强的图。能够将物质的性质分类集中在某一区,能够从图中看到某一物质与一类物质的反应。
使知识网络化,是一个积极的思维活动过程,必须自己认真去完成。同时它也是记忆、巩固、深化理解知识和提高能力的过程。只有使知识网络化,才能真正掌握知识的内涵和外延、重点和关键。在实践中才能准确、灵活地应用。
(三)以化学性质为核心,贯穿酸碱反应线和氧化还原反应线两条主线,总体上把握某一具体物质的化学性质。
一般地,对于某一具体物质的化学性质的掌握,可以从以下三个方面去展开记忆。
(1)物质所属类别决定的化学通性
即首先判断物质属于酸性氧化物、碱性氧化物、酸、碱、盐等中的哪一类,然后由该类物质具备的通性确定其化学性质。
如氧族元素中的SO2属于酸性氧化物,而酸性氧化物的通性表现在: ①与水反应生成相应的酸 ②与碱性氧化物反应生成盐 ③与碱反应生成盐和水。因此SO2的性质也表现在上述三个方面。
(2)物质所含元素化合价的价态决定的氧化性、还原性
即处在元素最低价态的物质只有还原性,处在元素最高价态的物质只有氧化性,处在元素中间价态的物质既有还原性又有氧化性。
例如对于SO2的化学性质从硫元素价态来看,+4价的硫处在硫元素的中间价态,既有氧化性,又有还原性。故其性质可表现在:
(3)物质的特殊性质
在元素及其化合物知识中有很多物质有着特殊的化学性质,用物质的特性补充由(1)、(2)遗漏掉的化学性质。例如氧族元素中的SO2、H2O2均有漂白性,卤族元素中的Cl2,碱金属中的Na2O2都有漂白性。
三.学习方法
1.学习过程中抓典型、代表性的元素及其化合物重点学习。
在中学化学课本中,无论是金属元素还是非金属元素的章节,都有一个具有代表性的元素(如卤族元素中的氯元素,碱金属中的钠元素)。从这些代表性的元素及其化合物的性质能类推该族其他元素及化合物的性质的性质,这也是元素及其化合物章节由一般到特殊的一个编排体系,同时也是我们认识事物的一个重要方法--演绎(由一般到特殊)。因此,在学习过程中抓住典型、代表性的元素及其化合物重点学习就显得尤为重要,而且这部分知识也是各类考试中频繁出现的内容。
2.学习过程中注重族内和族间元素及其化合物的对比、归纳,在归纳和对比中发现同族元素及其化合物在各方面(如结构、性质等)的相同点和递变性,发现相邻族元素及其化合物各方面(如结构、性质等)的相似性。在知识的对比、归纳中加深印象、深化理解。
例如在学习碱金属时,学习碱金属单质的化学性质的时候,可将金属锂到金属铯分别与水、氧气、卤素单质反应时发生的现象、生成的产物等多方面列表进行对比,归纳总结碱金属元素化学性质的共同点和递变性。在学习卤族时,可将卤族元素与相邻族氧族元素的性质进行对比,归纳它们性质的相似点与不同点。
3.学习过程中重视化学实验,在各种不同类型的实验中去提高自己的能力。对于课堂演示实验,要善于去观察实验现象,尝试用规范的化学用语描述实验现象、解释现象发生的原因。对于学生实验要勇于去参与,培养自己的实验操作能力。特别是对于一些探索性的开放型的实验,是对实验能力与理论知识的综合考查。在学习过程中体会化学实验对化学理论知识的学习巩固加深,化学理论知识是对化学实验的指导。
来源:教育部全国中小学教师继续教育网
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