在蘇教版《必修1》中,涉及Na、Mg、Al、Fe、Cu五大金屬元素,還有非金屬元素鹵素、硅、硫、氮。化學(xué)方程式是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具,它可以解決相關(guān)化學(xué)問題,也是一種特殊的化學(xué)語言。關(guān)于元素及其化合物相關(guān)方程式的書寫是很多學(xué)生困惑的地方,以下筆者將從元素及其化合物的方程式教學(xué)談?wù)劷虒W(xué)過程中學(xué)生關(guān)于方程式學(xué)習(xí)存在的問題和個人關(guān)于這部分教學(xué)的策略。
對目前我們學(xué)校高一年級學(xué)生進行問卷調(diào)查,85%的學(xué)生認為方程式是靠死記硬背的??梢?,很多學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)方程式的方法就是用背的,甚至連系數(shù)都背下來。一旦考試題目將物質(zhì)做一改變,就完全寫不出來。例如鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng),若把氫氧化鈉溶液換成氫氧化鉀溶液,學(xué)生就無從下手了。
由于蘇教版教材對于金屬和非金屬的教學(xué)是混雜在一起的,并沒有完全分開,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完非金屬再學(xué)習(xí)金屬,知識間產(chǎn)生脫節(jié),整體性不強,并容易和非金屬部分混淆。學(xué)生的類別觀不強,不擅長從類別觀對物質(zhì)的性質(zhì)進行歸納。如學(xué)完了鈉、鎂及其化合物之后,再學(xué)習(xí)鋁及其化合物的性質(zhì),學(xué)生就不懂得從鈉、鎂金屬單質(zhì)的共性推出鋁單質(zhì)的性質(zhì)。對于不同的金屬單質(zhì)都有其個性,如鋁會和強堿溶液反應(yīng),鎂會與N2、CO2反應(yīng),但是在考試中遇到Al、Fe、Cu三種單質(zhì)混合溶解在燒堿溶液中,學(xué)生并不懂得將金屬鋁的個性用到題目中來??梢?,學(xué)生學(xué)完金屬及其化合物的相關(guān)性質(zhì)之后,自己并沒有在課后再進行整理歸納。由此可見,學(xué)生的自覺性、歸納整理能力都有提升空間。
高中所學(xué)習(xí)的很多反應(yīng)都是屬于氧化還原反應(yīng),學(xué)生對價態(tài)判斷不到位,以及氧化還原反應(yīng)的相關(guān)術(shù)語及其規(guī)律理解不透徹,導(dǎo)致書寫不出一些陌生氧化還原反應(yīng)。然而,陌生氧化還原反應(yīng)又必考,甚至考查更多的是陌生氧化還原反應(yīng)離子方程式的書寫。例如印刷電路板的原理Cu與FeCl3溶液反應(yīng),很多學(xué)生利用置換反應(yīng)的思想去書寫這個反應(yīng),很明顯就違背了金屬活動順序表,這個反應(yīng)是要從氧化還原反應(yīng)的角度去思考,這是缺乏價態(tài)觀的一種表現(xiàn)。再如亞鐵離子和酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng),學(xué)生都知道鐵和錳兩種元素變價,也知道最后以什么微粒存在于溶液中,但是就在配平環(huán)節(jié)出問題??梢姡瑢W(xué)生的配平能力有待提高,并且對氧化還原反應(yīng)來說,要知道的是化學(xué)環(huán)境很重要,溶液的酸堿性將影響方程式的書寫。
針對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的幾點困惑,筆者粗略地提出以下幾點針對性的策略。
在高中課堂上,特別是元素及其化合物教學(xué)中會有較多的演示實驗,要對實驗現(xiàn)象知道的基礎(chǔ)上,再將物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)用方程式的形式表達出來。例如鈉與水的演示實驗,通過“浮、熔、游、響、紅”的現(xiàn)象,再結(jié)合元素種類及氧化還原反應(yīng)的思想,從而可以很容易推出產(chǎn)物,進一步書寫出方程式。再如鎂與二氧化碳反應(yīng)的產(chǎn)物“一黑一白”,學(xué)生可以通過現(xiàn)象結(jié)合元素種類,很快就可以知道黑色物質(zhì)為碳,白色物質(zhì)為氧化鎂,從而很快寫出方程式。可見,通過實驗現(xiàn)象可以幫助我們很快對方程式進行理解性的記憶。
不可能每個反應(yīng)我們都通過實驗得出,甚至有些反應(yīng)是很難通過實驗實現(xiàn)的,因此,掌握類推法很關(guān)鍵。例如Na和水反應(yīng)的實驗及方程式的書寫,學(xué)生都較為熟悉,Li、Na、K都為堿金屬元素,它們的單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是相似的,對于Li、K兩種單質(zhì)與水反應(yīng)的方程式,可以模仿Na和水的反應(yīng),要記得元素符號要做相應(yīng)改變。再如有題目指出Be和Al化學(xué)性質(zhì)相似,請寫出Be與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的方程式,同樣也是模仿Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的方程式進行書寫,若改為氫氧化鉀溶液,不一樣的地方在于元素的價態(tài)可能會不同,所以在模仿的過程中要注意價態(tài)的不同導(dǎo)致產(chǎn)物的書寫不同,如NaAlO2與Na2BeO2。
陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫是很多學(xué)生易丟分的,它又屬于高頻考點,因此掌握陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫是很有必要的。當(dāng)然,對于氧化還原反應(yīng)方程式的書寫是建立在價態(tài)觀的基礎(chǔ)上的,所以元素的價態(tài)要先判斷正確。鐵元素及其化合物與氧化還原反應(yīng)聯(lián)系較為緊密,因為鐵元素為典型的變價金屬元素。比如書寫亞鐵離子與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)的離子方程式,鐵元素由+2價升高為+3價,錳元素由+7價降低為+2價,最為關(guān)鍵的是酸性溶液,這里就要巧用H+和H2O進行配平,注意方程式中一定不能出現(xiàn)OH-。因此,在書寫陌生氧化還原反應(yīng)方程式的時候,要懂得巧用H+、OH-和H2O,以便幫助我們快速寫出方程式。
總之,元素及其化合物方程式的書寫并沒有學(xué)生想象的那么難,通過實驗現(xiàn)象對物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)進行歸納,以及結(jié)合“一法兩觀一原理”(類推法、類別觀、價態(tài)觀、氧化還原反應(yīng)原理),就可以幫助我們較好、較快地寫出相關(guān)反應(yīng)方程式。當(dāng)然,學(xué)生的自覺性、模仿能力、整理歸納能力有了一定提高后,筆者相信方程式的書寫將不再那么容易失分。