多模块融合的元素化合物复习

曹旭琴

摘要：分析了两版《普通高中化学课程标准》中课程结构的差异，提出新高考方案下元素化合物的复习应考虑与“原理”、“结构”等模块进行融合。从结构和原理的层面深入理解物质的性质与应用，在此基础上进行迁移，解决陌生情境下的问题。

关键词：模块融合;元素化合物;氨的复习

文章编号：1008-0546（2020）06-0002-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/i.issn.1008-0546.2020.06.001

一、模块融合复习方式提出的背景

2014年《国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见》正式颁布，上海和浙江首批启动新高考试点;2017年，北京、天津、山东和海南启动试点，采用3+3高考方案;2019年江苏、湖北、福建、辽宁、广东、重庆、河北和湖南进入高考综合改革，采用3+1+2高考方案。2018年1月《普通高中化学课程标准（2017年版）》正式出版，与《普通高中化学课程标准（实验）》相比，课程结构发生变化，见图1。

《普通高中化学课程标准（实验）》中明确高中学生高考化学要求：化学1、化学2是基本组成部分，报考人文学科或社会科学专业的学生，最多不超过3个模块;报考理工类专业的学生，最多不超过4个模块;报考化学及其相关专业的学生，最多不超过6个模块。以2019年各地高考化学试题为例，化学1、化学2均是基本组成部分，全国I、Ⅱ、Ⅲ卷和海南卷“原理”模块必考，“结构”和“有机”模块选考其一;北京卷、天津卷“原理”和“有机”模块必考，无选考;江苏卷“原理”和“有机”模块必考，“结构”和“实验化学”模块选考其一。浙江选考在学考的基础上加试“原理”、“有机”和“实验化学”各一题。由于“原理”模块的必考，与元素化合物相关的试题或多或少地与化学反应原理进行了融合。

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确高中学生高考化学要求：在必修课程基础上再修习选择性必修课程全部3个模块的内容，获得6个学分。即3+3或3+2+1的高考方案中“原理”、“有机”和“结构”模块均必考。那就意味原本只是“原理”与“元素化合物”可以融合，以后“结构”可与“元素化合物”甚至是“有机化学”融合。故新高考方案下的元素化合物复习可以尝试多模块融合的复习方式。

以下是多模块融合的“氨的复习”设计思路和教学过程。本课借用烃的衍生物概念，课中涉及的“氨的衍生物”是指NH₃中的一个氢原子被其他原子或原子团替代后的产物。

二、教学目标

学业水平考试命题的原则是以核心素养为测试宗旨，以真实情境为测试载体，以实际问题为测试任务，以化学知识为解决问题的工具。即在真实、陌生的情境中考查学生用结构化知识解决实际问题的能力。首先学生的相关知识、认识思路和核心观念应结构化。氨只是载体，复习时应将氨纳入氮及其化合物的相互转化中，从宏微结合、变化观念的角度理解物质性质及变化的本质，从而做到举一反三。其次是要认识含氮物质性质及转化在生产中的应用和对生态环境的影响，贴近生活或生产实际，让学生充分认识化学学科的价值。故本节课的教学目标如下：

通过对合成氨工业和硝酸工业相关问题的交流讨论，建构氮及其化合物相互转化的网络，从能量和平衡的角度深入理解化学反应，提升变化观念和平衡思想的素养水平。

通过对氨及其衍生物结构分析，预测肼可能的性质、应用及制备方法，学习宏微结合的思维方式，体会化学学科的应用价值。

三、教学流程

课堂教学流程如表1所示。

[教师]图4为工业制备硝酸的流程。①热交换器作用是什么？②演示NO与空气中O₂反应实验。从热交换器顶端进入的气体成分是NO、O₂、N₂等，下端出来的气体成分是NO₂、O₂、N₂等，思考造成气体成分差异的原因是什么？③吸收塔中出来的气体为什么要循环？硝酸工业的尾气如何处理？

3.[环节三]寻找氨的衍生物并预测其可能的性质及应用

[教师]氨气的性质主要是由其氮原子上的孤对电子和氮元素的强电负性所致，NH₃可拆分为H-NH₂，只要保留-NH₂，则衍生出的其他物质性质也有相似之处，试寻找氨的衍生物。

4.[环节四]预测肼的制备

[教师]①比较NH₃、CO（NH₂）₂与N₂H₄中氮元素化合价的差异，以NH₃或CO（NH₂）₂为原料生产肼需加入哪一类物质？②若加入试剂为NaClO，写出反应的方程式，如果是实验室模拟CO（NH₂）₂溶液与NaClO溶液生产水合胼的实验，加料方式应该如何？

由于水合肼本身有强还原性，所以加料时应将NaClO溶液边滴加边搅拌地加入CO（NH₂）₂溶液中。如果将CO（NH₂）₂溶液加入NaClO溶液中，則生成的水合肼会被过量的NaClO氧化为更高价的含氮物质。

[教师]氨的衍生物由于在结构中保留了-NH₂，与NH₃具有许多相似性。抓住物质的结构特征能帮助我们认识物质，预测未知物质的性质和应用。化学反应原理可以帮助我们调控反应，如从热力学角度思考反应是否能发生、反应进行的限度及反应的能量变化等，从动力学的角度可以进行反应速度的调控等。

五、多模块融合的元素化合物复习教学反思

1.从原理和结构层面加深对已有知识的理解

2003版课程标准对应的高中化学教材，元素化合物基本在《化学1》中，有关结构和原理的内容在《化学2》中，系统全面地学习结构和原理要到选修课程。高一年级只能发挥氧化还原反应、离子反应这两个核心概念在元素化合物教学中的作用。虽然在选修模块教学时可用已有元素化合物为载体，加深对物质性质的理解，但涉及元素化合物内容较少。高三复习阶段是从原理和结构层面加深对已有元素化合物知识理解的良好时机。有了对物质性质的本质理解，纷繁复杂的物质世界在学生眼中才会变得有规律可循。

2.培养学生陌生情境下解决问题的能力

元素化合物复习，学生在形成结构化知识后，应该在教师的引领下进行迁移，解决实际问题，把握学科的本质和思想方法，逐步形成观念的结构化。如本节课复习完氨的相关内容后，让学生迁移解决与肼相关的问题。当然也可以选择其他的物质作为载体，如苯胺或是带氨基的其他有机物。问题可以设置成“带氨基的药物为什么通常制成盐类”“氨基为什么在有机合成时常需要保护”“对苯二胺为什么可用来保护（NH₄）₂SO₃等”。

3.多模块融合的复习需考虑适切度

多模块融合的复习课综合性强，对学生的能力要求较高。除了要求学生从原理和结构两个层面认识物质性质的本质，还要求学生会迁移应用。须视学生的基础而设置合适的教学目标，选择情境的陌生度、综合度要适当。高三不同教学时段难度也应有所不同，前期以对已学元素化合物加深其原理和结构上的理解为主，后期可以加大问题陌生度和复杂度。