化学复习有效路径

时间:2022-07-29 09:51:40

化学复习有效路径

如何提升高考化学复习的效率,这是一个永恒的老问题,又是一个变化着的新问题。随着新课改的深入,化学高考无论是形式还是内容,都在悄然地发生着变化。随着分省命题的展开,又呈现了不同地域的不同命题特色。面对这些变化,只有以新的思路、新的视角和新的方法去探索,才有可能获得新的认识、新的突破和新的提升。化学复习所涉及的知识构建、能力培养、思想形成、素养提升都有待于我们进行这项实践。在彰显学科特色的前提下,本文选取了四个视点对这一命题谈些粗浅看法。

一、以新思路达成新认识

每门学科都有自己的学科特色。例如,“结构决定性质,性质决定存在、用途、制备”这是我们学习化学的重要思路;“用实验探究事实、用实验验证假设”这是我们研究化学的重要手段。但化学是众多学科中的一个分支,它除了自己的特色外,肯定还存在与相关学科的许多联系与交叉。复习中我们既要静心向内,抓学科特质,又要视线向外,促方法融合。例如,在化学问题的解决过程中,我们要抓住方法形成与思维提升这一核心,要落实规范表述与有效迁移这一关键,要明了总结思想与举一反三这一要旨。而且还应懂得这些内容的落实,不只是我们单学科的属性。比如,问题解决中“守恒思想、平衡思想、极限思想、探究思想、建模思想、统摄思想”的运用,各门自然科学都在强调。所以,我们要以自然科学的思想来指导化学的复习,以哲学的思想来指导自然科学的复习(图1),以此来拓宽复习视野,提升复习效率。

二、以新视角构建新框架

对知识框架的建构,在一轮复习中我们要做扎实,在二轮复习中,亦不能忽视,因为,它是承载能力的基石,是解决问题的源头。二轮复习对知识框架的构建,应该把点状问题分析得更全、线状问题延伸得更长,这样,就自然会丰富与充实知识的立体网络。

1.析全点状问题

例如,过滤是固液分离的一项基本操作。当沉淀的颗粒较大,晶体容易沉降时,可用倾析法;当沉淀颗粒不是太小,也不属于胶状沉淀时,若想加快过滤速度,得到较干燥晶体,可用减压过滤法;对一些随温度变化溶解度变化较大的溶质,为防止其在降温时结晶析出,可用趁热过滤法。化学分析常用到筛分混合物的“筛子”,滤纸就是一种筛分固体和液体的筛子。许多硅酸盐具有多孔的结构,孔的大小与一般分子的大小相当(图2),这样的硅酸盐具有筛分分子的作用,人们把它们称为分子筛。分子筛常用于分离提纯气体、液体混合物。这时的分离就由一般过滤的二相分离,发展为既可以二相分离也可以同相分离。电渗析法和反渗透法淡化海水时所运用的离子交换膜和渗透膜,离子交换膜电解槽电解食盐水时所运用的选择性离子透过膜,它们所筛分(选择)的也是同相的分子或离子。新教材中存在着比老教材丰富与深邃的问题,需要我们及时发现与透析。

2.延长线状问题

线状问题的构建有众多抓手,我们可以从一种现象出发,从一种操作出发,从一种装置出发,从一种流程出发,从一种组成出发,从一种结构出发,从一种性质出发,从一种用途出发,从一个概念出发,从一条原理出发,从一个规律出发,从一种反应出发,从一道习题出发,从一种方法出发,从一种思想出发等等。如何切入,首先要关注《考试说明》的总体要求,同时要关注学生的目标需求。构建知识、形成方法、归纳思想有着不同的切入法,定向功能、收敛功能、发散功能的实现也有着不同的切入法。例如,就离子在介质中的移动状态而言,我们可逐一提出下列问题:(1)请描述NaCl溶液中离子的运动状态。(2)若将浓、稀NaCl溶液置于渗透膜隔开的渗透与反渗透装置中,离子运动状态如何?(3)使离子由自由运动到定向迁移的现象还有哪些,其产生原因各是什么?(4)电解装置中使用的阳离子交换膜、阴离子交换膜与硬水软化中使用的阳离子交换树脂、阴离子交换树脂的作用是否相同?(5)单液原电池与双液原电池中离子迁移方向是否相同?(6)单液原电池与电镀槽(或电解精炼装置)中离子迁移方向是否相同?(7)电解池中若用活泼金属作阳极,该金属是否一定转化为电解液中的自由离子?(8)不同介质的燃料电池中离子移动情况是否相同?这种线状问题的组织,我们使用的就是收敛方法。就实验条件的合理控制而言,我们可逐一提出下列问题:(1)从反应的温度分析,CH4===C+2H2的发生条件为高温。(2)从试剂的用量分析,过量的NaOH溶液才能把Al3+与Fe3+分离。(3)从试剂的浓度分析,Fe和少量浓H2SO4在加热条件下产生的气体为SO2、H2。(4)从溶液的酸碱性分析,用高锰酸钾试剂测定过氧化氢的含量时,在中性或弱碱性介质中,MnO-4被还原为MnO2。(5)从反应物的性质分析,用NaNO3与浓H2SO4制HNO3时不能用带有橡皮塞子的传统装置,应该在曲颈瓶中进行。(6)从试剂的保存分析,用敞口放置一段时间的NaOH溶液(忽略水的蒸发),以甲基橙作指示剂通过滴定法测定盐酸浓度时,对实验结果没有影响。(7)从溶剂的种类分析,要使Ca2+与SO2-4沉淀更完全,乙醇是比水更理想的反应溶剂。(8)从试剂加入的顺序分析,用新制氯水和CCl4鉴定I-时,必须把氯水滴加到含I-和CCl4的试液中,若反之,则CCl4层不会显紫色而仍是无色。这种线状问题的组织,我们使用的则是发散方法。众多线状问题的组织方法,我们要因地制宜,取其所长,合理运用。这样的组织,从表面看只是丰富了学生对知识建构的方法,实质上已经疏通了学生在提取与运用知识时的各种瓶颈。

三、以新情境创设新问题

分析众多新课改背景下的高考化学试题,我们不难发现,其考点不在学生对知识的掌握情况,而在考查学生运用所学知识(或运用所给情境)去解决问题的能力,这种把“对学习能力的考查”转变为“对问题解决能力的考查”的提升,给我们的复习教学提出了全新的要求。所以,在化学复习中,寻找新素材、确立新情境、提出新问题就应该成为教学的重要环节。

1.运用视角转变法创设

有许多典型问题,历年高考虽然已经考过,但同一核心问题其外延存在不同属性,选取新的视角仍然可创设新情境,提出新问题。例如,对弱电解质中有关电离平衡知识的考查,2010年浙江理综卷中曾经要求考生提取与运用图3信息,判断25℃时,HF电离平衡常数的数值Ka,并说明得出该常数的理由,这是由图像情境对数据处理能力的考查。若我们把这一考点设置成:通过数字传感器实验,测得冰醋酸随着水的加入其导电性变化,如图4所示。(1)你能解释Ⅰ点导电性最高的原因吗?(2)某学生对图4中的Ⅰ~Ⅶ点测得了下表所列的醋酸的物质的量浓度、pH和电离度,你能确定表中b、c、d的数据吗?(3)你能发现表中第Ⅶ组及以后各组数据的规律吗?请画出横坐标为pH,表达冰醋酸稀释过程溶液中溶质粒子的分布曲线图。改变后的试题,一是要求学生能从图表情境对数据进行处理,二是要求学生在处理所给数据后,能继续归纳与提升数据规律,并把抽象表达转变为形象表达,三是要求学生能了解冰醋酸中存在缔合二聚体的特性。所以,转变视角,仔细研究某一核心问题,从其不同的外延属性入手,就可不断创设新的情境与问题。

2.运用素材筛选法创设

时代的发展给了我们许多新的素材,其中有不少是适合高考考查的。做有心人,发挥专业敏感性,会积累与筛选到许多有效素材。例如,氢能源的开发是21世纪的一个热点,如何得到H2?传统方法常由H+发生还原反应制H2,或由H+与H-发生归中反应制H2。现代科学技术又给出了许多得到单质氢的新方法,如用光催化分解水、用超声波照射分解水等等,这些方法的实质是什么?关键是提供能量,通过减弱或打断H2O分子中H-O键的结合力,让氢原子间相互结合得到氢分子。所以,在理论指导下如何控制化学反应的发生就是一个命题的新素材。又如,如何创造新材料、合成新物质是化学工作者的永恒话题,在各项合成中如何控制变量,也是一个命题的热点。有人研究过勒夏特列原理的适用范围,在恒温恒压下,可逆反应N2(g)+3H2(g)葑2NH3(g)在某一容器中达到平衡后,在该体系中逐渐增加反应物N2的量,发现,随着N2的增加,先出现了Q<K,即平衡正向移动,但接着出现了Q>K的情况,即增加反应物的量,平衡反而逆向移动。勒夏特列原理错了吗?其实,这一情况下的条件改变并非单一变量,而勒夏特列原理是适用于单一变量的一个平衡移动原理,故有此现象。由此可见,把热点问题与经典理论结合起来,创设新问题的天地会更宽广。

(三)运用有序排查法创设

化学试题对能力考查的呈现,主要集中在主观题上,理综化学卷的4道主观题尽管已经考了多年,但还有不少核心内容未曾考查,对这些内容我们要引起足够重视,并作出有序排查,以此来创设新问题。例如,反应H2(g)+I2(g)葑2HI(g)能自发进行,决定该反应自发进行的因素主要是ΔH,且其值小于0。外界条件改变对反应速率有一定影响,但决定因素还是反应本身,对H2(g)+I2(g)葑2HI(g)实质上是分两步完成的,即:①I2葑I+I(快)②H2+2I葑2HI(慢)所以,决定其速率快慢的有效碰撞类型是三个粒子之间的碰撞。反应②比反应①慢的原因主要是三个粒子在正好条件下发生有效碰撞的几率要比两个粒子间发生有效碰撞的几率小得多。像上述这些属于中学化学的核心内容,而又未曾考查的考点,应该成为创设复习新问题的新选择,这样的复习教学才能适应高考年年考、试题年年新的高考新模式。

四、以新模式落实新要求

高考复习中常流传一句话,考试是学生的事,复习是教师的事。笔者认为这有失偏颇,在新课程化学复习中,一定要充分发挥学生的主体作用,遇到问题必须让学生争够、议足、想透,教师不能越俎代庖,这样才能达到事半功倍、举一反三的成效。

1.使学生在辨析中有序思考

有机化学同分异构体书写中,一开始学生不是书写较慢,就是缺失或重复,原因是什么?关键是缺少有序思维的训练。例如,请写出符合下列条件时,HOCH2CHO的任意6种稳定的同分异构体的结构简式。(1)分子中除一个六元碳环外,无其他环状结构;(2)六元碳环上的1H核磁共振谱有两种特征峰;(3)分子中不存在碳氧双键。题中稳定结构的要求是什么?它不应包含烯醇式结构、累积碳碳双键结构与六元碳环上的碳碳叁键结构。题中六元碳环上的1H核磁共振谱有两种特征峰的要求是什么?说明该同分异构体的结构具有较高的对称性。题中不存在碳氧双键的要求是什么?它排除了醛、酮、羧酸、酯等结构。题中存在一个六元碳环外、无其他环状结构的要求是什么?综合有关因素,说明除成环条件体现一个不饱和度外,另外两个不饱和度应该体现在存在两个碳碳双键上。这些就是学生们在争议、辨析中形成的,有了这些思考,学生们觉得,书写该有机物所存在的二十余种同分异构体中的任意6种,要求并不是很高;有了这些积累,学生们感到,思考其他问题也必须遵循规律、有序进行。

2.使学生在辨析中开放思考

对实验方案进行设计,属实验考查的较高要求,不少学生囿于传统思维,方案设计会受到一定制约。例如,对单质镁在空气中燃烧,其产物是否同时存在MgO与Mg3N2,我们曾要求学生加以设计。在设计过程中,有较多学生表述为:加水或NaOH溶液后,若固体不完全溶解,且溶液中产生白色沉淀和能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,证明有MgO和Mg3N2。这是一种典型的受定性思维束缚的思考方法。上述方案中,对“固体不完全溶解,且溶液中产生白色沉淀”这两个现象是很难区分的,如何合理设计,我们也组织学生讨论过,结果获得了如下方案。称取24g镁在空气中充分燃烧,称量冷却至室温后的固态燃烧产物,若称量结果小于40g,则镁在空气中燃烧的固态产物同时存在MgO与Mg3N2。称取ag固态燃烧产物,将其溶于热的强碱溶液(或水),收集产生的气体并换算成Mg3N2的质量为bg,若b<a,则镁在空气中燃烧的固态产物同时存在MgO与Mg3N2。称取ag固态燃烧产物,将其溶于水,再过滤提取沉淀物,充分灼烧沉淀物并冷却至室温,称得质量为bg,若a<b<1.2a,则镁在空气中燃烧的固态产物同时存在MgO与Mg3N2。取适量试样,用元素分析仪加以分析,若存在Mg、O、N三种元素,则镁在空气中燃烧的固态产物同时存在MgO与Mg3N2。

这些开放性的方案中,学生们首先运用了定量思维,由此展开辨析,得到了前三种方案;后又注意到物质成分的分析有许多现代方法,由此展开讨论,认为做此实验不一定要用定量方法,就得到了后一方案。可见,思维一旦得到激发,就会迸发出全新的火花,创新成果就会自然地展现在我们面前。所以,加强开放思维的培养是化学复习的一个永恒主题。

不知不觉,述了许多,笔者忽然悟得,创新思路、提升效率的方法有千千万,但源头只有一个,那就是“遵循规律,返璞归真”。