引言
化学反应方程式是元素化合物知识的核心知识,通过化学反应产生新的物质,实现物质的转化,它又是困扰学生的关键,导致学生不敢选报化学学科。
一、发现问题
完成高中化学《必修一》中《钠和氯》和《铁和金属材料》教学进行单元测试,140名学生只有7名学生及格,我以为是试卷太难,重新敲打了一套考查基础知识的试卷,测试了一个班,结果还只有3个学生及格。试题节选如下:
常温下切开的钠在空气表面变暗,先生成了
A.Na2O B.Na2O2 C.Na2CO3 D.NaHCO3
铁在氯气中加热生成
A.FeCl2 B.FeCl3 C.Fe2O3 D.FeO
3.下列反应不能生成氧气的是
A.Na2O2与水 B.Na2O2与CO2 C.Na2O与水 D.H2O2与MnO2
4.下列物质不能由单质直接化合得到的是
A.FeCl2 B.FeCl3 C.Fe3O4 D.CuCl2
这是单项选择题中前四题,非常基础,但正确率很低,依次为:45.2%、52.6%、42.5%、35.4%。我让学生写试题分析,82.3%的学生认为化学方程式难记、11.4%的学生说把产物记混淆了,第2题选C或D的同学是把题中“氯气”看成“氧气”,审题不仔细。
二、问题剖析
我做了一个学情调查,学生都说化学方程式难“记”。“记”是学习的重要环节,学习就是把前人总结的经验转化为自己知识的过程,“记”是必不可少的,但“记”的途径却不相同,效率自然不同。我给学生一节晚修课自己来记化学反应方程式,第二天上课请4名同学演板,我把化学方程式分类学习,写出“水”参加的五个反应,有一位同学写对4个,一位同学对了3个,两位同学只写对2个,正确率比以前好。
我提示学生有“与NaOH或者与盐酸反应的”,请分类记忆。第三天我让他们写与NaOH有关的化学反应方程式,班抽查结果显示好转。我用思维导图总结这两章知识,请同学们仔细观看。5分钟后,我擦掉黑板书写内容,让学生写思维导图和相关的化学反应方程式。
次日,我请4位同学都写铁、铝、氧化铁、氧化铝、氢氧化亚铁、碳酸钠分别与盐酸反应的化学方程式,有三位同学全对,证明思维导图有利于巩固学生学习。
外行看来化学反应方程式好像千变万化,其实是有章可循。王晶教授在《必修一》里先学习物质的分类、离子反应和氧化还原反应,再学习元素化合物知识,第四章进行深化元素周期律,符合高一学生的认知水平。
钠与水反应学生经常出现以下错误:2Na+2H2O=Na2O2+H2↑或2Na+H2O=Na2O+H2↑或2Na+2H2O=2NaH+O2↑。前面两种书写都有H2,说明学生知道钠与水反应时钠作还原剂。我问Na2O2或Na2O能与水反应吗?学生顿悟。氢气在氧中燃烧电子转移情况就会发现此时O2是氧化剂,那么水中+1价H不能从-2价O得到电子,而反应2Na+2H2O=2NaH+O2↑是水中氧-2价失去电子变为0价,显然是错误的。通过剖析学生就理解了钠与水反应的原理。
再让学生分析有水参加的反应,水是氧化剂还是还原剂还是一般反应物?通过分类比较学习,教学效果显著提高,学生不会陷入死记硬背的误区。
后来让4位同学写水分别与钠、氯气、过氧化钠、铁(高温下),铝和氢氧化钠溶液(有水参加),全都正确,证明分类归纳事半功倍。本学期期末考试就出现书写铝和氢氧化钠溶液反应方程式,通过试卷统计,我班学生都对了。
三、走出误区
化学反应方程式固然要记,死记硬背是误区,在教学中教师中可以用多种方法帮助学生建立氧化还原反应模型,从宏观分析到微观辨析,通过实验探究结合实验现象明确产物,培养学生科学创新精神。
1.科学探究
在学习氢氧化亚铁制备实验中,我设计问题“如何能较长时间Fe(OH)2看到白色沉淀”,学生很快想到除去溶液中的氧气,有下列方法:(1)把配制FeSO4溶液的蒸馏水先煮沸除氧气;(2)在溶液中加苯隔绝空气;(3)用无锈的铁丝与稀硫酸反应制硫酸亚铁再与新制的NaOH溶液反应等。实验探究可有效培养学生实验操作能力和科学创新精神,并获得直接知识,不易遗忘。
2.模型认知
高一学生氧化还原反应知识还不是很完善,教学时可以分类教学、思维导图等帮助学生掌握氧化还原反应方程式规律,结合元素周期律和金属活动顺序表,初步建立氧化还原反应模型,有效学习元素化合物知识,增强学好化学的信心。
3.宏观辨识与微观探析
Fe3+与KSCN溶液中作用变成红色,Fe2+能使酸性KMnO4溶液褪色,通过宏观现象来检验Fe2+或Fe3+。在教学中设计如下环节:(1)如何检验Fe2+或Fe3+?(2)如何检验Fe2+和Fe3+混合溶液中有Fe2+?(3)如何除去Fe2+和Fe3+混合溶液中有Fe2+?(4)如何除去Fe2+和Fe3+混合溶液中有Fe3+?有梯度设计问题,激发学生探究意识,培养化学学习兴趣。
结合氧化还原反应规律“中间价态的离子有还原性也有氧化性,高价粒子一般有氧化性”,Fe失去2e—生成Fe2+,Fe2+再失去生成Fe3+,说明Fe2+还有还原性也有弱氧化性,Fe3+有较强氧化性,学生较容易掌握“铁三角”的转化关系及对应的化学方程式。
结语
总之,变死记硬背为积极探究,增强学生获得知识的欲望,有意识培养学生化学兴趣,有效提高元素化合物部分学习,特别有助于化学反应方程式的记忆与运用。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018.
[2] 王晶,郑长龙.普通高中教科书化学必修第一册[M].北京:人民教育出版社2019.
[3] 徐卓.浅析“氧化还原反应方程式书写”[J],海外文摘,2019(11):96-98.