吳曉紅　陳有鑫　姜正毅

[摘要]化學(xué)變化和能量守恒思想貫穿著整個(gè)高中化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程。中學(xué)化學(xué)教師應(yīng)回歸教材，夯實(shí)學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)，同時(shí)強(qiáng)化思維教學(xué)，加強(qiáng)化學(xué)變化和能量守恒習(xí)題的剖析，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。通過(guò)對(duì)高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和2016年高考考綱的分析，從化學(xué)變化與能量守恒的角度審視2016年新課標(biāo)Ⅱ卷11題、26題（3）中的化學(xué)變化和能量守恒思想。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)變化；能量守恒；新課標(biāo)Ⅱ卷；學(xué)科素養(yǎng)

[中圖分類號(hào)]G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2017）05-0077-02

基礎(chǔ)化學(xué)教育以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為根本宗旨。而課改已從科學(xué)素養(yǎng)逐漸進(jìn)人“核心素養(yǎng)時(shí)代”。化學(xué)變化和能量守恒則是高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的基本思維方法之一。物質(zhì)與物質(zhì)之間之所以能夠相互轉(zhuǎn)化是因?yàn)檫^(guò)程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行了化學(xué)變化這一復(fù)雜過(guò)程?；瘜W(xué)反應(yīng)宏觀上可以理解為舊物質(zhì)與新物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，微觀上實(shí)質(zhì)就是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，亦可以描述為最外層電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，同時(shí)伴隨著能量的變化。本文主要從化學(xué)變化和能量守恒兩個(gè)視角分析2016年高考新課標(biāo)Ⅱ卷中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)，并通過(guò)新課標(biāo)Ⅱ卷11題、26題（3）中特定的問(wèn)題淺析學(xué)生在化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)過(guò)程中自身素養(yǎng)的體現(xiàn)，以幫助學(xué)生盡快走進(jìn)“核心素養(yǎng)時(shí)代”，使教師適應(yīng)新課改的步伐。

一、2016年高考理綜卷化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)能量守恒的能力分析

筆者認(rèn)為，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是建立在高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上的，同時(shí)2016年高考化學(xué)考試大綱對(duì)學(xué)生學(xué)科知識(shí)等能力做了明確的要求，通過(guò)實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、態(tài)度與STEM理念的有機(jī)結(jié)合，體現(xiàn)PISA科學(xué)素養(yǎng)評(píng)估的核心要素。但是，在化學(xué)變化與能量守恒這一學(xué)科核心素養(yǎng)中，從化學(xué)變化與電能、熱能的相互轉(zhuǎn)化考查學(xué)生的思維品質(zhì)，不僅僅是建立在學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)之上，而且需要以學(xué)生為中心，從學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)和學(xué)習(xí)能力綜合考量，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心的素養(yǎng)。

我們可以把物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程比作是貯存在物質(zhì)本身內(nèi)部的能量（化學(xué)能）轉(zhuǎn)化為熱能、光能等不同形式的能量釋放出來(lái)，抑或是熱能、光能等不同形式的能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)本身內(nèi)部能量（化學(xué)能）被貯存起來(lái)的過(guò)程。釋放能量和貯存能量的過(guò)程最終是為了保持化學(xué)變化過(guò)程中能量的守恒。而教師的教與學(xué)生的學(xué)均需要很好的銜接，只有明白了其中的化學(xué)變化和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，才能使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提升自身的學(xué)科素養(yǎng)和個(gè)人學(xué)習(xí)品質(zhì)。

二、2016年高考理綜化學(xué)卷中的化學(xué)變化與能量守恒

1.化學(xué)變化與電能

化學(xué)能與不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。能量可以以不同的形式存在于自然界中，比如化學(xué)能、電能等，不同形式的能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。例如原電池的設(shè)計(jì)使用，在物質(zhì)相互變化的過(guò)程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，可以理解為將物質(zhì)本身的能量轉(zhuǎn)化為電能，是一個(gè)釋放能量的過(guò)程；電解池則是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，同樣可以理解為將電能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)本身的能量，是一個(gè)貯存能量的過(guò)程。因此，化學(xué)能是諸多不同形式能量的其中一種，是可以同其他形式能量進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化的，是以物質(zhì)變化為基礎(chǔ)而變化的。

[例1]（2016·新課標(biāo)Ⅱ卷，11）Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）。

A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg一2e^-=Mg²⁺

B.正極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag

C.電池放電時(shí)Cl^-由正極向負(fù)極遷移

D.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑

教師在教學(xué)過(guò)程中需具備化學(xué)學(xué)科知識(shí)，具有STEM的相關(guān)理論基礎(chǔ)，在幫助學(xué)生奠定核心知識(shí)的同時(shí)對(duì)學(xué)生閱讀題目和做題的方法進(jìn)行引導(dǎo)，并且對(duì)知識(shí)本身具有宏觀概括能力和對(duì)知識(shí)的外延性具備一定的控制力。本題中涉及原電池的電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)判斷，在分析過(guò)程中需要從其本質(zhì)到特征再次回到本質(zhì)。

2.化學(xué)變化與熱能

能量的轉(zhuǎn)化是以物質(zhì)轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的。物質(zhì)的轉(zhuǎn)化遵循質(zhì)量守恒定律，在物質(zhì)變化的過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化同樣遵循能量守恒定律，即能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中化學(xué)熱力學(xué)問(wèn)題與能量守恒定律密切相關(guān)，尤其以蓋斯定律的運(yùn)用為重。

[例2][2016·新課標(biāo)Ⅱ卷，27（3）]聯(lián)氨（又稱肼，N₂H₄，無(wú)色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（3）①2O₂（g）+N₂（g）=N₂O₄（1） △H₁

②N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（1） △/H₂

③O₂（g）+2H₂（g）=2H₂O（g） △H₃

④2N₂H₄（1）+N₂O₄（1）=3N₂（g）+4H₂O（g） △H₄=-1048.9 kI·mol^-1

上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H₄=_____。

分析本題需具備化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)，清楚物理學(xué)科和化學(xué)學(xué)科的聯(lián)系，以及能量守恒在化學(xué)中的運(yùn)用。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)上建立實(shí)際問(wèn)題的解決模式，指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中明白化學(xué)與工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系，認(rèn)識(shí)STEM理念在高中化學(xué)中的作用和地位。在新課程改革下，結(jié)合新的教學(xué)理念和新的觀點(diǎn)對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)，建立化學(xué)變化的過(guò)程和過(guò)程中能量守恒的核心概念和相互關(guān)系，在強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)運(yùn)用蓋斯定律建立化學(xué)變化和能量守恒之間的數(shù)學(xué)推理關(guān)系式，提升學(xué)生的認(rèn)知。通過(guò)教師的引導(dǎo)和學(xué)生的自行建構(gòu)，學(xué)生體會(huì)感知學(xué)科間的相互聯(lián)系，提升教師本身的科學(xué)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。

三、小結(jié)

“變化觀念與平衡思想”這一基本思維方法，要求學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)物質(zhì)是在不斷運(yùn)動(dòng)的，物質(zhì)變化是在一定條件下進(jìn)行的；能夠從內(nèi)因和外因、量變與質(zhì)變等方面較為全面地分析物質(zhì)的化學(xué)變化過(guò)程，關(guān)注化學(xué)變化中的能量與能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；能從不同視角對(duì)紛繁復(fù)雜的化學(xué)變化進(jìn)行分類研究，逐步揭示各類變化的特征和規(guī)律；能用對(duì)立統(tǒng)一、聯(lián)系發(fā)展和動(dòng)態(tài)平衡的觀點(diǎn)考察、分析化學(xué)反應(yīng)，預(yù)測(cè)在一定條件下某種物質(zhì)可能發(fā)生的化學(xué)變化。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生理解并領(lǐng)會(huì)化學(xué)變化守恒思想，通過(guò)相關(guān)的邏輯推理、演算，進(jìn)行驗(yàn)證和解釋，將對(duì)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)起著非常重要的作用。

（責(zé)任編輯 羅艷）