周偉明

課題：人教版初中化學(xué)教材九年級上冊“化學(xué)式與化合價”。

化合價是初中化學(xué)教學(xué)的難點，但該內(nèi)容是初中化學(xué)知識鏈中的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)好化學(xué)非常有用的工具，貫穿化學(xué)學(xué)習(xí)的始終，對學(xué)生后面的學(xué)習(xí)有十分重要的影響，如能加深學(xué)生對物質(zhì)組成的深層理解，降低酸堿鹽化合物知識的學(xué)習(xí)難度等。筆者十分重視化合價概念理解過程的教學(xué)，在實踐中收到了良好的教學(xué)成效。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.通過回顧典型化合物的形成，知道元素化合價與原子得失電子數(shù)目的關(guān)系，增強對物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)探究的興趣，感受物質(zhì)組成的復(fù)雜性和可認(rèn)識性。

2.通過觀察分析，能說出化合價的一些簡單規(guī)律，能說出常見元素和根的化合價，增強記憶和利用化合價的興趣。

3.通過練習(xí)初步學(xué)會標(biāo)出物質(zhì)中常見元素的化合價，初步學(xué)會根據(jù)化學(xué)式計算化合價的方法，初步學(xué)會利用化合價寫出常見化合物的化學(xué)式。

【教學(xué)重難點】

1.熟記常見元素的化合價和原子團的化合價，知道化合物中元素化合價的一些規(guī)律。

2.會標(biāo)出物質(zhì)中常見元素的化合價，會利用化合價書寫簡單的化學(xué)式。

【教學(xué)過程】

一、創(chuàng)設(shè)問題情景，化學(xué)式中的數(shù)字是怎么來的？

在此前的化學(xué)課中我們了解到一些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)模型和它們的化學(xué)式，如：

【屏顯】

圖1所示物質(zhì)的化學(xué)式中元素符號的右下角有一些數(shù)字，它們表示該物質(zhì)中不同元素結(jié)合時的原子個數(shù)比，其他化合物如NaCl、Fe2O3、P2O5、MnO2等也如此。我們可以看出不同的化合物，其中的原子個數(shù)比或離子個數(shù)比不一定相同，如NaCl中的個數(shù)比是1∶1;H2O是2∶1;Fe2O3是2∶3;P2O5是2∶5等，這是為什么呢？為什么每一種化合物的原子個數(shù)比或離子個數(shù)比不是任意的，而是具有確定的數(shù)值，是一個固定值？我們?nèi)绾沃肋@個固定的比值呢？科學(xué)從來沒有無緣無故，我們從原子的最外層電子數(shù)入手來探究這些問題。

二、探究發(fā)現(xiàn)端倪，化合價是枯燥的數(shù)據(jù)嗎？

1.發(fā)現(xiàn)：原子個數(shù)比與原子得失電子的數(shù)目有關(guān)。

我們學(xué)習(xí)過用核外電子的變化理解鈉和氯氣反應(yīng)生成氯化鈉的過程，如圖2所示。

【屏顯】

鈉與氯結(jié)合時，鈉離子與氯離子個數(shù)比為1∶1，能形成穩(wěn)定的化合物，所以氯化鈉的化學(xué)式為NaCl。如果Mg與Cl形成化合物時，離子個數(shù)比是不是1∶1呢？鎂原子要失去2個電子，需要2個氯原子接收這兩個電子。形成化合物時，鎂離子與氯離子個數(shù)比為1∶2，氯化鎂的化學(xué)式為MgCl2，如圖3。

2.說明：從以上分析可以看出，不同元素相互結(jié)合的原子個數(shù)比或離子個數(shù)比，與原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要得失電子的數(shù)目有關(guān)?；瘜W(xué)家在研究了大量化合物組成的基礎(chǔ)上，總結(jié)出用元素的“化合價”來認(rèn)識其中的規(guī)律。

如在氯化鈉的形成過程中，為了達到相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，一個鈉原子失去了最外層的一個電子，且?guī)险姾?，所以氯化鈉中鈉元素的化合價為+1價，一個氯原子得到了鈉失去的那個電子，帶上負電荷，所以氯化鈉中氯元素的化合價為-1價。同理，氯化鎂中的鎂元素為+2價，氯元素為-1價，分別表示為：

【屏顯】

由此看出化合價不是死記硬背的枯燥數(shù)據(jù)，而是我們對微觀原子行為和結(jié)構(gòu)的一種認(rèn)識。一般情況下，在由離子構(gòu)成的化合物中，元素化合價的數(shù)值就是這種元素的一個原子得失電子的數(shù)目。原子失電子帶上正電荷，其元素化合價為正;原子得電子帶上負電荷，其元素化合價為負。

【屏顯】

由圖4可見化合價表明原子的結(jié)合能力，是原子相互結(jié)合時的一種“價位”。一個鈉原子只能與一個氯原子化合，化合價為+1，一個鎂原子卻可以與兩個氯原子化合，化合價則為+2。多像日常生活中的商品等價交換，就比如1千克大米能兌換2千克大豆或4千克玉米，若玉米的價格為1，則大豆的價格為2，大米的價格為4。

【設(shè)計意圖】化合價的概念過于抽象，定義不易表述清楚。學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)化學(xué)，掌握的物質(zhì)和有關(guān)物質(zhì)組成的知識不多，缺乏一定的認(rèn)知基礎(chǔ)，理解化合價概念十分困難。如果教學(xué)中教師采取避開或弱化化合價概念理解過程的教學(xué)，直接讓學(xué)生記元素的化合價，并進行應(yīng)用訓(xùn)練，使學(xué)生掌握物質(zhì)化學(xué)式的書寫，則學(xué)生對這些來歷不明的數(shù)據(jù)會心存疑惑，不利于學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)和素養(yǎng)的養(yǎng)成。

考慮到學(xué)生的接受水平，教學(xué)時我將化合價概念的理解進行適當(dāng)?shù)暮喕幚?，降低門檻而不讓學(xué)生感到困難，從原子的最外層電子數(shù)入手，使學(xué)生初步感知化合價不是來路不明的簡單數(shù)據(jù)，物質(zhì)組成蘊含著規(guī)律，化合價是在研究分析大量物質(zhì)組成的基礎(chǔ)上，對構(gòu)成物質(zhì)的微粒相互結(jié)合時規(guī)律的總結(jié)，是打開物質(zhì)組成之門的“密碼”。隨著后續(xù)學(xué)習(xí)的深入，如高中階段共用電子對偏移、氧化還原反應(yīng)等，學(xué)生會完成對化合價知識的整體把握。

3.大膽嘗試：根據(jù)上面的學(xué)習(xí)，你能確定Al、O等元素的化合價嗎？你能寫出Mg和O相互結(jié)合形成的氧化鎂，Al和Cl相互結(jié)合形成的氯化鋁的化學(xué)式嗎？請同學(xué)們大膽嘗試，并將它們寫出來。

Mg為+2價，O為-2價，1個鎂離子可以結(jié)合1個氧離子生成氧化鎂，所以氧化鎂的化學(xué)式為MgO。同理，Al為+3價，Cl為-1價，當(dāng)鋁與氯氣反應(yīng)時，1個鋁離子結(jié)合3個氯離子生成氯化鋁，所以氯化鋁的化學(xué)式為AlCl3。

物質(zhì)有很多種，利用元素的化合價，我們就能簡單地解決化學(xué)式的書寫問題，而不必像學(xué)習(xí)英語單詞一樣死記硬背了。因此，了解記憶元素的化合價及其規(guī)律十分重要。

【設(shè)計意圖】我以“Na、Mg、Al、Cl、O”五種常見元素的化合價為例，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，減輕學(xué)習(xí)壓力，調(diào)動學(xué)生自主思考，鼓勵學(xué)生積極探索與嘗試，讓學(xué)生體會到這些數(shù)據(jù)是自己參與分析研究的結(jié)果，讓他們體驗成功的喜悅，建立自信，消除疑惑，提高學(xué)習(xí)興趣，使化合價知識變得生動具體。這樣，學(xué)生應(yīng)用和記憶化合價就更加靈活有效了。

三、觀察總結(jié)規(guī)律，熟記元素的化合價真的很重要。

1.元素的化合價有哪些規(guī)律？觀察課本表4-2，一些常見元素和根的化合價，討論與交流，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

（1）計算NaCl、MgCl2、H2O中各元素化合價代數(shù)和，能得到什么結(jié)論？

分析：如氯化鎂中1個鎂原子失去2個電子，1個氯原子得到1個電子，兩個氯原子得到鎂原子失去的2個電子。打個比方我給你兩個蘋果，我失去兩個蘋果，你得到幾個蘋果呢？也是兩個，即不同原子相互化合時失去電子總數(shù)與得到電子總數(shù)是相等的。這種情況反映在化合價上就體現(xiàn)為正負化合價代數(shù)和為零。我們可以利用它去計算化合物中某元素的化合價。

例題：已知O為-2價，求Fe2O3中鐵元素的化合價。

（2）分析NaCl、MgCl2、MgO中各元素種類和化合價的正負，并觀察金屬元素與非金屬元素化合價，總結(jié)特點并討論緣由。

（3）觀察Fe、Cu、Mn、Cl、S、N等元素的化合價有什么特點？

說明：某些元素有不同的化合價是由于該元素的原子在不同條件下，得失電子的數(shù)目不同引起的。

例題：已知K為+1價，O為-2價，根據(jù)化合物中，正負化合價代數(shù)和為零的規(guī)律，分別求出KMnO4、K2MnO4和MnO2中錳元素的化合價。了解KMnO4和K2MnO4的不同讀法。

（4）閱讀課文確定單質(zhì)氧氣（O2）、紅磷（P）、鐵（Fe）中元素的化合價。

化合價是不同原子相互化合時體現(xiàn)的性質(zhì)，如果是相同原子的化合，由于沒有明顯的電子得失，因此單質(zhì)中元素化合價為零。

（5）氫氧化鈣的化學(xué)式中為什么有括號？了解原子團的知識，認(rèn)識原子團的化合價。

2.比一比，看誰能尋找到記憶化合價的好方法？討論與交流，利用集體的智慧，尋找適合自己的記憶方法？教師適時分析點評，如可以從原子的結(jié)構(gòu)示意圖與元素化合價的關(guān)系的角度來記憶;可以自編口訣來記憶;也可以用分類歸納法來記憶：

【屏顯】

“+1”價：K、Na、Ag、H、NH4+;

“+2”價：Ca、Mg、Ba、Zn、Cu、Fe;

“+3”價：Fe、Al;

“-1”價：F、Cl、OH-、NO3-、HCO3-;

“-2”價：S、O、SO42-、CO32-。

我利用《櫻花草》的曲子，現(xiàn)場彈奏吉他，演唱《化合價之歌》，一價鉀鈉氯氫銀，二價氧鈣鋇鎂鋅……課堂氣氛達到高潮，極大地激發(fā)了學(xué)生記憶化合價的興趣。

3.化合價和離子符號的表示方法不同。

比較：說出下列符號表示的意義。

分別表示：每個鎂離子帶2個單位的正電荷;+2價的鎂元素;在氧化鎂中鎂元素的化合價為+2價。比較它們的不同。

總結(jié)：

離子符號：所帶電荷數(shù)標(biāo)在元素符號的右上角，“+、-”號在后，數(shù)值在前，“1”要省略，如Mg2+、Na+、Cl-。

化合價：標(biāo)在元素符號的正上方，“+、-”號在前，數(shù)值在后，“1”不能省略，化合價和離子所帶電荷的正負與數(shù)值相同。

【設(shè)計意圖】通過交流化合價記憶方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和合作精神;以歌曲作為載體，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)記憶化合價的熱情;通過觀察比較，使學(xué)生掌握化合價表示方法的特點。

四、掌握方法，化合價與化學(xué)式不得不說的故事。

1.根據(jù)化學(xué)式，練習(xí)標(biāo)出或確定化合物中元素的化合價。

練習(xí)（1）：標(biāo)出下列化合物各中元素的化合價。

氯化鋇BaCl2? 金屬鋅Zn? 二氧化硅SiO2

練習(xí)（2）：標(biāo)出下列物質(zhì)中元素和根的化合價。

硝酸鈉NaNO3? 碳酸鈣CaCO3? 氫氧化鈉NaOH

硫酸銅CuSO4? 氯化銨NH4Cl

2.根據(jù)元素的化合價寫出物質(zhì)的化學(xué)式。

例題：已知某種磷的氧化物中磷為+5價，氧為-2價，寫出這種磷的氧化物的化學(xué)式。

練習(xí)（3）：根據(jù)元素或根的化合價寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：

氧化鈣? ，氯化鋅? ，氫氧化銅? ，碳酸鈣? 。

說明：最簡便的方法是標(biāo)出化合價，然后用十字交叉法將數(shù)字寫到元素符號的右下方。若有最大公約數(shù)則化成最簡比即可。

【反思】化合價知識雖然是教學(xué)的難點，但只要教師潛心鉆研，精心設(shè)計，就能突破難點，設(shè)計出有助于學(xué)生理解的教學(xué)過程，并使學(xué)生素養(yǎng)得到提升。

責(zé)任編輯 邱 艷