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化学教育

浅议“物质转化观”的元素化合物教学

时间:2017/10/31 8:33:40   作者:小刁   来源:www.jiaoyulw.com   阅读:436   评论:0
内容摘要:  摘要:以“奇妙的碘”为例,从化学反映的本质、反映的条件、性质的差异及化学性质的使用四个层面就怎样培养学生的“物质转化观”进行了测验。  关键词:反映本质;反映条件;性质差异;性质使用;物质转化观  文章编号:1005–6629(2016)7–0047–03 中图分类号:G63...

  摘要:以“奇妙的碘”为例,从化学反映的本质、反映的条件、性质的差异及化学性质的使用四个层面就怎样培养学生的“物质转化观”进行了测验。

  关键词:反映本质;反映条件;性质差异;性质使用;物质转化观

  文章编号:1005–6629(2016)7–0047–03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

  “物质转化观”是化学学科观念之一,化学的中心问题是物质及其彼此转化,化学科学认识活动对其基本问题“物质及其转化”的认识,一是探寻“物质及其转化”基本规律,二是建构“物质及其转化”的科学理论。

  怎样培养学生的“物质转化观”?2015年10月30日,苏州市高中课改展现课在昆山震川中学举办,笔者上了一节高三化学的研究课,课题是“奇妙的碘”。笔者以这节课为事例,谈谈自己在这方面的做法。

  卤族元素的性质具有相似性,又具有递变性。相似性:因为卤族元素原子最外层都有7个电子,所以都易得到一个电子而达到8电子安稳结构,所以它们的单质都表现为较强的氧化性和较强的生动性,都能与氢气、水、碱产生反映。卤化氢的水溶液均显酸性,除HF为弱酸外,其他均为强酸。除F-外,Cl-、Br-、I-均与Ag+生成AgX沉积,且不溶于稀硝酸。递变性:卤族元素原子的核外电子层数顺次增大,原子半径顺次增大,核对核外电子的吸引力顺次减小,所以得到电子的能力也就顺次减小,它们单质的氧化性和生动性顺次减小,与氢气、水、碱反映的程度顺次减少,阴离子的还原性逐步增强等。

  苏教版教材中对碘的特性和用处的描述扼要如下:

  (1)碘单质是紫黑色的固体,易提高。

  (2)淀粉遇碘溶液变成蓝色,该性质可用于查验碘单质的存在。

  (3)在水溶液中碘离子能与银离子反映,生成难溶于水和稀硝酸的黄色碘化银沉积。试验室常用硝酸银和稀硝酸来查验I-。

  (4)碘和碘的化合物在出产和生活中有广泛的使用。碘是一种重要的药用元素,含碘食物的出产也需求碘元素,碘化银可用于人工降雨[1]。

  通过比较,我们不难发现,碘的性质既有着卤族的通性,又有着自己显着的特性。这些都是我们在教学过程中探求含碘物质转化现象及其规律的重要抓手。

  1 探求有关化学反映的本质

  [情境]播映电视剧《山崖》片段

  女地下工作者拿出一瓶药水,拆开一本教科书的纸质书套,用毛笔蘸些药水在书套反面来回地涂,一行行蓝色的笔迹便闪现出来。画外音:“你现已被监督,老武已受到置疑,明日我把孩子接走,你乘机抽身,他要你把狗处理好。明日晚上之前,他们不会着手,珍重!”


  [问题1]那瓶药水的主要成是什么,为什么蘸着药水涂在书套的反面,会有蓝色的笔迹闪现?

  这个问题学生答复得很好,他们以为药水的主要成分是碘水,书套反面是用米汤写的字,米汤干了后字就观察不到了。书套用碘水涂后,因为米汤的成分有淀粉,淀粉遇碘水会变蓝色。

  [问题2]碘遇淀粉一定变蓝吗?

  学生以为碘遇淀粉一定变蓝。笔者没有直接说错仍是对,而是做了下列两则演示试验:

  演示试验1:在试管中参加少数淀粉,往其间参加2毫升酒精后振动,再向试管中滴加碘酒2~3滴,观察试验现象。

  演示试验2:在试管中参加少数淀粉,往其间参加2毫升蒸馏水后振动,再向试管中滴加碘酒2~3滴,观察试验现象。

  [问题3]通过上述试验不难发现,淀粉中加酒精,再加碘酒,无现象。而淀粉中加蒸馏水,再加碘酒,淀粉溶液会变蓝。这是什么原因呢?

  笔者进一步引导学生考虑,上述两则试验的差异在于在淀粉中加了不同的溶剂,其间酒精与碘不会产生反映,而水会和碘产生反映生成I-离子。试验证明淀粉遇碘变蓝有必要有I-离子存在,而且I-离子的浓度越高则显色的灵敏度也越高。

  学生试验1:在淀粉溶液中滴加碘水,将溶液稀释20倍左右,取两支试管各参加2mL左右稀释后的溶液,在其间一份中滴加少数KI固体,比照两份溶液的色彩,发现滴加KI固体的那份溶液的蓝色显着加深(如图2)。

  [学习材料]

  在化学试验中常用碘遇可溶性淀粉呈深蓝色的反映,这“反映”的本质是直链淀粉的螺旋状柱形刚好能包容碘钻入并吸附成包合物(如图 3)[2]。

  2 研究有关化学反映的条件

  有人说:“化学反映条件的控制是试验的魂灵。”认识反映条件对化学反映的影响,对学好化学具有重要意义。我们认识在不同的反映条件下,化学反映的速率可能不同;在不同的反映条件下,反映产品也有可能不同;反映条件还能够控制反映能否产生和化学反映的方向。因而在研究化学反映的过程中,有必要着重条件的影响。笔者设计了如下问题。

  [问题4]碘遇淀粉溶液一定变蓝吗?

  学生对这个问题模棱两可,笔者做了第3个演示试验。

  演示试验3:取一支试管将演示试验2加碘酒后的淀粉溶液一分为二,取其间一份逐滴参加氢氧化钠溶液。将另一份放在酒精灯上加热,观察试验现象,再将试管中的混合液冷却,观察试验现象(如图4)。

  通过演示试验3学生能够观察到在加碘酒后的淀粉溶液中逐滴参加氢氧化钠溶液,试管中溶液的蓝色会逐步褪去;将加碘酒后的淀粉溶液在酒精灯上加热,蓝色也会褪去,冷却后蓝色复现。 学生感到很古怪,细心一想,加碱溶液,蓝色褪去能够了解,因为碘在碱性条件下能够产生歧化反映。但加热为什么会褪色,冷却后蓝色又复现呢?笔者提供了下列材料。

  [学习材料]

  碘遇淀粉变蓝色与淀粉的凌乱结构有关,加热后,淀粉分子链伸直,所以蓝色会褪去,冷却后,淀粉分子康复为螺旋状,因而蓝色复现。

  通过演示试验3我们能够得出淀粉溶液遇碘变蓝是有条件的,它会受到温度和酸碱度的影响,在碱性或加热的条件下,蓝色会褪去。

  3 比较卤族元素化学性质的差异
  
  卤族元素的性质既有相似性,又有递变性。我们教学中能够多使用比照分析的方法,会使各卤族元素的性质及其化合物的性质因为结构的相似而表现相似的性质,又因为结构的差异而表现了性质的递变性这一规律一望而知,也使凌乱的元素化合物知识变得系统化、规律化,然后提高课堂教学的效率。

  笔者在教学中设计了下列两个问题:

  [问题5]在一定条件下,Fe在Cl2中焚烧生成Fe3Cl8,请问该化合物中Fe的化合价?

  [问题6]将铁粉与碘加水进行研磨反映激烈,生成Fe3I8,即“滴水生烟”。请问“烟”是什么,该化合物中Fe的化合价?

  关于问题5,学生很容易联想到Fe3O4,Fe3O4能够看作FeO·Fe2O3,因而Fe3O4中Fe的化合价为+2、+3。Fe3Cl8也能够看作FeCl2·2FeCl3,Fe3Cl8中Fe的化合价相同为+2、+3。

  问题6学生容易一挥而就地以为“烟”是Fe3Cl8,根据Fe3Cl8的组成类推Fe3I8的组成为FeI2·2FeI3,然后引起错解。错解原因是以为“烟”一定是产品,其实“烟”是碘蒸气,是因为铁粉和碘在水做催化剂的条件下激烈反映放热,使碘提高。学生还忽视了Fe3+的氧化性,Fe的化合价主要有Fe2+、Fe3+,可是Fe3+具有强氧化性,而I-具有强还原性,二者不能共存,产生反映:2Fe3++ 2I-=2Fe2++I2,因而Fe3I8能够看作为3FeI2·I2,Fe3I8中Fe的化合价应为+2。

  学生着手做了如下试验:

  学生试验2:在研钵中参加铁粉和碘,充分研磨,将研磨后的粉末参加到试管中,向试管中滴少数水,能够发现试管上方出现紫色蒸气。

  学生试验3:在试管中参加2mL FeSO4溶液,在其间参加几滴KSCN溶液,先向其间滴加碘水,无现象,再向其间滴加氯水,溶液变成血红色。

  4 学会使用碘的化学性质

  化学是一门自然科学,我们研究化学的目的就要使用化学为人类更好地服务。在课堂教学中,体现化学的使用价值是很重要的内容,我们要让学生不仅能学到知识,更要学会怎样运用知识来解决问题。
  
  笔者在这节课上对碘的化学性质的运用,设计了如下问题。

  [学生实践]怎样证明食盐中含有碘元素?

  我们常用的加碘食盐的包装袋见图5,我们怎样使用学到的知识来证明食盐中含有碘元素,学生通过讨论,提出了下列试验过程:

  (1)在试管中参加少数食盐;

  (2)向试管中参加2mL蒸馏水,振动,直至食盐溶解;

  (3)向试管中滴加0.5mL KI溶液,振动;

  (4)再向试管中滴加0.5mL稀硫酸,振动;

  (5)最后向试管中参加少数淀粉。

  在试管中参加淀粉后,如果溶液变蓝,证明食盐中含有碘元素。

  美国课程专家艾里克森提出“观念为本的课程与教学”,以为“提高学业规范更多的是要求思维能力的提高,而不是把握更多的现实内容。……学习重心应该从记忆实际转移到可转移的中心观念和对更为根本的知识结构进行深层了解,培养和展开思维能力”。从化学研究的目标看,最能表现化学学科特点和中心内容的观念是:微粒观、元素观、转化观、结构观和能量观等,它们同时构成化学研讨物质的认识角度。我们应重视并环绕这些观念展开化学教学实践。


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