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關鍵詞:高考化學;工業流程題;能力
中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B 文章編號:1672-1578(2015)05-0350-01
新課程改革背景下,以工業流程題考查的主要能力為切入點,就教學中如何轉變教師的教學方式和學生的學習方式進行一些實際可操作的教學案例設計,使教學跟上《課標》的步伐,便于學生更好的應考,就成了值得我們努力的課題。下面就貴州省高考化學工業流程題進行分析匯總,就其考查的重點和能力,結合教學實際談談高中化學教學如何培養學生的相關能力。
1.近幾年貴州高考化學工業流程題考查的主要知識點及能力
工業流程題的試題結構包括三部分,分別是題頭、題干和題尾。題頭一般是簡單介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的(包括附產品);題干部分是將原料到產品的主要生產工藝流程用框圖形式表示出來;題尾則是根據生產過程中所涉及的化學知識設置成四至五個問題,從而構成一道完整的化學試題。考查的特點是立意新穎、科學性強、范圍廣泛、難度較高。現將近幾年貴州高考化學工業流程題考查的內容、知識點和能力進行分析匯總,如下表:
綜觀近幾年貴州高考化學工業流程題,考查的內容多以元素化合物結合實際工業生產為主;問題設問形式主要有填空(化學方程式、離子方程式、電極方程式等的書寫)和簡答(工業過程中某些操作的措施、理由、評價等)兩大類;考查的知識點則遍布整個高中化學的各個領域(除選修五《有機化學基礎》外);考查能力方面主要是考查學生獲取信息的能力、實驗探究的能力、知識遷移的能力和化學用語規范表達的能力。因此,在高中化學教學過程中應著重培養學生的相關能力。才能更好的適應《課標》要求和更好的應考。
2.高考工業流程題考查能力啟示下的化學教學及教學反思
工業流程題是以真實的工業生產過程為背景,綜合考查學生各方面的基礎知識、基本技能及將已有知識靈活應用在生產實際中解決問題的能力,充分體現了《課標》對培養學生相關能力的要求的指導思想。但在現行的《教學大綱》、《考試大綱》中均沒有對工業流程題進行較詳細和完整的說明和解釋,多種新課程教材中也均無獨立的模塊和專題對其進行講解。因此要跟上課改的步伐,我們只有在平時的教學中著重培養學生的相關能力。
2.1 培養學生獲取信息的能力。"能力立意"是文科綜合能力測試的靈魂,考查的是運用知識分析解決實際問題的能力。工業流程題是通過設置生活化學新情境,考查學生從材料中獲取有效信息、分析問題、運用知識描述論證解決問題等一系列的能力。其中"獲取和解讀信息"的能力是"分析、運用知識"與"論證和探討解決問題"的能力的重要前提。可見培養學生獲取和解讀信息能力顯得尤其重要。因此我們在教學過程的各個階段都不能忽視對學生獲取和解讀信息能力的培養和檢驗。獲取和解讀信息過程實際上就是要求學生找出"已知什么"、"具備什么"、"要解決什么",在獲取解讀信息過程中,關鍵是把信息中的"關鍵詞"、"關鍵信息"、"隱含信息"提取出來。
[教學反思]在教學過程中讓學生自己去獲取、篩選、處理信息,達到問題的解決。這樣的教學過程是以學生為學習的主體,所以他們的興致特別高,學得也特別認真,不但掌握了新知識,而且有效地訓練了學生獲取有效信息的能力。但值得注意的,一是學生信息獲取能力的提高是一個長期的漸進的過程,不能一厥而就,而應該作為一種長期習慣養成來培養;二是我們在學生分析、整理有效信息的過程中,教師要給予及時的指導和適時的評價,保證學生思路的正確和獲得的信息有效。
2.2 培養學生的實驗探究能力。《課標》明確指出"高中化學課程應有利于學生體驗科學探究的過程,學習科學研究的基本方法,加深對科學本質的認識,增強創新精神和實踐能力",并強調"通過以化學實驗為主的多種探究活動,激發學習化學的興趣,強化科學探究的意識,促進學習方式的轉變"。工業流程題正是以真實的工業生產為情景,以化學實驗為載體,結合化學知識設置問題,考查學生自主學習的探究能力。因此,教師在深刻領會課程教材知識點的基礎上,設計一些適合學生探究的教學過程,滲透工業流程題的思想和觀念,讓學生在學習的過程中提高自身的探究能力。
[教學反思]試驗證明,學生通過自身的探究,對知識掌握的牢固度和深度都較打開書,老師滿堂灌的效果更好。教育心理學也認為,中學生有與生俱來的探究的需要和獲得新的體驗的需要,而這些需要的滿足,需要在一定的教育環境下用適當的方法才能得以實現。為此,我們要實現研究性學習,轉變學生的學習方式就要做到:一是為學生提供一個開放性的學習環境;二是明確探究最重要的目的不是結果,而是通過對問題的不斷"追問",學會學習,學會思考,學會獲得知識的方法;三是老師要以表揚鼓勵為主,充分肯定學生在探究過程中的主動參與精神和創新意識,使他們體驗探究的樂趣和成功的喜悅,樂于形成探究的習慣。
工業流程題作為新高考中的新題型,由于其取材于真實的工業生產過程,在考查的重點上測重考查考生的各方面能力,它較好地體現了《課標》要求化學課程著重培養學生實驗操作和探究的能力,也由于題型具有一定的難度和區分度,也較好地承接了高考選拔的功能。因此無論是出于應試還是改進自我的教學跟上新課改的步伐,對工業流程題進行研究都具有一定的現實意義。本文在匯總工業流程題考查的知識點的基礎上,分析其考查的主要能力,據此結合教學實踐,進行一些教學案例片斷的設計并進行反思,期望以此改進自我的教學方式和為同行提供一些可借鑒的實踐經驗。
參考文獻:
高中化學課程改革的一個顯著特點是,非常重視教材內容與工農業生產和日常生活的緊密聯系。因此,反映化工生產技術的工藝流程題,便成為新課改后的高中化學練習題的新增點和主流題型之一,不少省區,還將化學工藝流程題,作為一年一度的化學高考試題。為此,本文建議化學教學要充分利用生產、生活中的鮮活實例,激發學生學習化學的興趣,“活化”學生的知識。本文將重點談化學工藝流程題的結構、特點與解法技巧。
1 工藝流程題的結構、特點和作用
化學工藝流程題,顧名思議,就是將化工生產過程中的主要生產階段用框圖流程形式表示出來,并根據生產流程中有關的化學知識步步設問,形成與化工生產緊密聯系的化工工藝試題。工藝流程題的結構分題頭、題干和題尾三部分。題頭一般簡單介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的(包括附產品);題干部分主要用框圖形式表示從原料到產品的主要生產工藝流程;題尾則是根據生產過程中涉及到的化學知識設計成系列問題,構成一道完整的化學試題。
其特點與作用有三:一是試題源于生產實際,以解決化學實際問題作思路進行設問,使問題情境真實,以培養學生理論聯系實際,學以致用的學習觀;二是試題內容豐富,涉及多方面的化學基礎,能考查學生化學雙基知識的掌握情況和應用雙基解決化工生產中有關問題的遷移推理能力;三是試題新穎,一般較長,閱讀量大,能考查學生的閱讀能力和資料的收集處理能力。
2 化學工藝流程題的分類
就目前已有試題來看,從化工工藝來分可分為基礎化工和精細化工題;以生產過程中主要工序可分為除雜提純工藝流程題(如海水純化工藝流程題)、原材料轉化流程題、電解流程題、有機合成題和資源能源綜合利用生產流程題等;按資源的不同,可將工藝流程分為利用空氣資源(如合成氨工藝流程)、利用水資源生產的(如海水制鹽、氯堿工業、海水提溴碘、海水提鎂等)、利用礦產資源生產的(工業制硫酸、交通法規鐵煉鋼等)、利用化石燃料生產的工藝流程題(如有機合成工藝題)等。本文偏重于以原料轉化為依據的分類方法,這樣,更方便于學生聯系已學化學知識并進行歸類、分析,有利于掌握解題技巧。
3 解題方法
化學工藝生產主要解決的矛盾,歸納起來主要有六個方面:一是解決將原料轉化為產品的生產原理;二是除去所有雜質并分離提純產品;三是提高產量與產率;四是減少污染,實施“綠色化學”生產;五是原料的來源既要豐富,還要考慮成本問題;六是生產設備簡單,生產工藝簡便可行等工藝生產問題。化工流程題,一般也就圍繞這六個方面設問求解。為要準確、順利解題,學生除了必須掌握物質的性質和物質之間相互作用的基本知識以及除雜分離提純物質的基本技能外,最關鍵的問題要具備分析工藝生產流程的方法和能力。為此,特提出下列四種解題基本方法供參考。
3.1首尾分析法
對一些線型流程工藝(從原料到產品為一條龍的生產工序)試題,首先對比分析流程圖(見圖1)中第一種物質(原材料)與最后一種物質(產品),從對比分析中找出原料與產品之間的關系,弄清生產過程中原料轉化為產品的基本原理和除雜、分離、提純產品的化工工藝,然后再結合題設的問題,逐一推敲解答。
例1(廣州2008 年高考一模23題)聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑,其單體是液態的堿式氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]。該實驗采用鋁鹽溶液水解絮凝法制堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價格廉的高嶺土,化學組成為:Al2O3(25 %~34 %)、SiO2(40 %~50 %)、 Fe2O3(0.5 %~3.0 %)以及少量雜質和水分。已知氧化鋁有多種結構,化學性質也有差異,且一定條件下可相互轉化;高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實驗流程如下:
根據流程圖回答下列問題:
(1)“燃燒”的目的是________________。
(2)配制質量分數15 %的鹽酸需要200 mL 30 %的濃鹽酸(密度約為1.15 g/cm3)和____g蒸餾水,配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、______。
(3)“溶解”過程中發生反應的離子方程式為_____________。
(4)加少量鋁粉的主要作用是_________。
(5)“調節溶液pH在4.2~4.5”的過程中,除添加必要時試劑,還需借助的實驗用品是_________;“蒸發濃縮”需保持溫度在90~100 ℃,控制溫度的實驗方法是______。
解析:對比原料與產品可知,該生產的主要工序:一是除去原料高嶺土中的雜質,二是將Al2O3難溶于酸,必須經過煅燒以改變其結構。該題經這樣分析,題設的所有問題的答案便在分析之中。
參考答案:(1)改變高嶺土的結構,使其能溶于酸。(2)230;量筒。
(3)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(4)除去溶液中的鐵離子;
(5)pH計(或精密pH試紙);水浴加熱
[點評]首尾分析法是一種解讀工藝流程題的常見方法,該法特點:簡單、直觀,容易抓住解題的關鍵,用起來方便有效。使用這一方法解題,關鍵在于認真對比分析原材料與產品的組成,從中產生將原料轉化為產品和除去原材料中所含雜質的基本原理和所用工藝的生產措施。當把生產的主線弄清楚了,圍繞這條主線所設計的系列問題,也就可解答了。
3.2截段分析法
對于用同樣的原材料生產多種(兩種或兩種以上)產品(包括副產品)的工藝流程題,用截段分析法更容易找到解題的切入點。
例2(廣東2007 年高考第21題)以氯化鈉和硫酸銨為原料制備氯化銨及副產品硫酸鈉,工藝流程如下:
氯化銨和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如圖1所示。回答下列問題:
(1)欲制備10.7 g NH4Cl,理論上需NaCl____g。
(2)實驗室進行蒸發濃縮用到的主要儀器有_____、燒杯、玻璃棒、酒精燈等。
(3)“冷卻結晶”過程中,析出NH4Cl晶體的合適溫度為_____。
(4)不用其他試劑,檢查NH4Cl產品是否純凈的方法及操作是_______。
(5)若NH4Cl產品中含有硫酸鈉雜質,進一步提純產品的方法是_____________。
解析:該生產流程的特點:用同樣原材料既生產主要產品氯化銨,同時又要生產副產品硫酸鈉。因此,為了弄清整個生產流程工藝,只能分段分析,即先分析流程線路中如何將原料轉化為硫酸鈉的,然后再分析如何從生產硫酸鈉的母液中生產氯化銨。如此,將題供的流程路線截成兩段分析,這樣,便可以降低解題的難度。
結合溶解度曲線和流程示意圖分析,生產硫酸鈉用的是熱結晶法,而生產氯化銨必須用冷結晶法,因為溫度降到35 ℃以下,結晶得到的產品為Na2SO4?10H2O。
參考答案:(1)11.7 g;(2)蒸發皿;(3)35 ℃(或33℃~40 ℃之間);(4)加熱法。取少量氯化銨產品于試管底部,加熱,若試管底部無殘留物,表明氯化銨產品純凈。(5)重結晶。
[簡評]用截斷分析法解工藝流程題是一種主流解題方法。因為當前化工生產,為了降低成本,減少污染,增加效益,都設計成綜合利用原材料,生產多種產品的工藝生產線。用截斷分析法解工藝流程題關鍵在于看清主副產品是如何分開的,以此確定如何截段,截幾段更合理。一般截段以生產的產品為準點。但也不一定,必須對情況作具體分析。學生必須好好總結一下物質的分離、提純的各種方法及其所依托的化學原理。
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3.3交叉分析法
有些化工生產選用多組原材料,率先合成一種或幾種中間產品,再用這一中間產品與部分其他原材料生產所需的主流產品。為了便于分析以這種生產方式設計的工藝流程題,掌握生產流程的原理,最簡單的方法,就是將提供的工藝流程示意圖結合常見化合物的制取原理畫分成幾條生產流水線,然后上下交叉分析。
例3.某一化工廠的生產流程如下(圖2)
(1)L、M的名稱分別是______、________。
(2)GH過程中為什么通入過量空氣:____。
(3)用電子式表示J:___________________。
(4)寫出飽和食鹽水、E、F生成J和K(此條件下K為沉淀)的化學方程式:__________,要實現該反應,你認為應該如何操作:______________。
解析:根據流程示意圖,若用空氣、焦炭和水為原材料,最終生產L和J、M產品,首先,必須生產中間產物E。這樣,主要生產流水線至少有兩條(液態空氣―E―L;焦炭―E―F―JM)。為了弄清該化工生產的工藝,須將這兩條生產流水線,進行交叉綜合分析,最終解答題設的有關問題。
參考答案:(1)硝酸銨;碳酸鈉;(2)提高NO的轉化率
(4)NH3+H2O+NaCl+CO2=NaHCO3+NH4Cl
向飽和的食鹽水中先通入足量的NH3,再通入足的CO2。
[簡評]從本題構成交叉分析的題形,從提供的工藝流程看至少有三個因素(多組原材料;有中間產品;多種產品)和兩條或多條生產流水線的生產工藝。利用交叉分析法解工藝流程題的關鍵,在于找準中間產品(因為有時會出現多種中間產品)和生產流程中的幾條分線,在分析過程中,需抓住中間物質的關聯作用,結合已學化學物質的制取方法逐一破解。
3.4“瞻前顧后”分析法
有些化工生產,為了充分利用原料,變廢為寶,設計的生產流水線除了主要考慮將原料轉化為產品外,還要考慮將生產過程的副產品轉化為原料的循環生產工藝。解答這類題型,可用“瞻前顧后”分析法。瞻前顧后,指分析流程時,不僅要考慮原料轉化的產品(瞻前),同時也要考慮原料的充分利用和再生產問題(顧后)。
例4.(上海2001 年高考第21題)利用天然氣合成氨的工藝流程示意如下:
依據上述流程,完成下列填空:
(1)天然氣脫流時的化學方程式是________。
(2)n mol CH4經一次轉化后產生CO 0.9 n mol,產生H2_______mol(用含n的代數式表示)。
(3)K2CO3(aq)和CO2反應在加壓下進行,加壓的理論依據是_______
A. 相似相容原理B. 勒沙特列原理
C. 酸堿中和原理
(4)分析流程示意圖回答,該合成氨工藝主要原料是_____輔助原料有______。
(5)請寫出由CH4為基本原料經四次轉化得到N2、H2的方程式_____________。
(6)整個流程有三處循環,一是Fe(OH)3 循環, 二是K2CO3(aq)循環,請在上述流程圖上標出第三處循環(循環方向和循環物質)。
解析:本題對原高考題稍作了改編。該生產工藝屬于循環生產工藝,因此分析工藝流程示意圖時,分析的主線是弄清基本原料CH4轉化為合成氨的原料氣N2和H2的生產工藝原理。但還要回頭分析循環生產的理由和工藝。通過這樣的考慮,試題的問題也就可以解答了。
參考答案:(1)3H2S+2Fe(OH)3=Fe2S3+6H2O; (2)2.7 n; (3)B; (4)CH4、H2O、空氣; K2CO3; Fe(OH)3;(5)CH4+H2O=CO+3H2; 2CH4+3O2=2CO+4H2OCO2+H2O+K2CO3=2KHCO3
(6)
[點評]用“瞻前顧后”分析循環工藝生產流程題,關鍵是找到循環生產點,即在什么情況下,什么生產階段實施循環生產。判斷循環生產點的方法:一是看反應是否為可逆反應,如果是可逆反應,要考慮原料的循環利用。如本題合成氨反應是可逆反應,分離氨后的中尾氣中還含有大量原料氣N2和H2,千萬不能隨便放掉,必須送入合成塔,實施循環生產。二是看副產品的分子組成與某種原料的組成中有無相同的元素,如果有,而且該副產品又容易轉化為這種原料,就可以考慮循環生產工藝。
[關鍵詞]高考;工藝流程;解題策略
化學是一門實用性學科。《高中化學學科考試說明》中指出:“化學學科命題注重考查自主學習能力,重視理論聯系實際,關注與化學有關的科學技術、社會經濟和生態環境的協調發展,促進學生在知識和技能、過程和方法、情感態度和價值觀等方面的全面提升,促進學生德智體美勞全面發展。”化學工藝流程題正是考查學生分析、解決實際問題能力的具體體現。
一、高考化學實驗題中關于工藝流程題的考查概況
1.工藝流程題的來源
工藝流程題脫胎于無機框圖推斷題,它創設了一個以工藝生產為背景的真實情景,將主要的生產階段用框圖表示,用箭頭將反應原料與目標產品聯系到一起。基于此,出題人可將科學發展、綠色化學的思想滲透其中,以體現新課程的要求。工藝流程題的知識主線仍然是無機化學反應,但相比較于單純考查元素性質的無機框圖推斷,工藝流程題則給出了更大更深更廣的考查空間,它所設計的問題基本可以遍及化學模塊的各個領域,主要涉及元素化合物、物質的分離提純、化學反應原理和化學實驗。設問方式也多種多樣,如填空、選擇、簡答等。它的主要特點是題干閱讀量大,生產流程比較陌生,題材新穎,考查方式靈活,無法猜題,更好地體現了公平、公正的選拔原則。
2.工藝流程題的設問角度
工藝流程題的問題設置一般都由易到難,逐層深化,立足基礎,注重綜合,體現學科核心素養。常見的命題角度分為以下幾種:(1)化學物質化合價的判斷或元素的電子式的書寫。(2)書寫工藝流程中部分反應的化學方程式或離子方程式,也會涉及到氧化還原反應方程式的書寫。(3)分析工藝流程中試劑選擇及選取原因。(4)判斷工藝流程中間部分產生的物質的種類。(5)選擇合適的物質分離提純的方式,能準確表述其操作步驟及注意事項。(6)計算原料實際的需求量以及產物的產量。(7)工藝流程優化的具體措施。
3.工藝流程題的考查內容
工藝流程題盡管設問和考查內容較多,但都緊扣《考試大綱》和《考試說明》命題,不會出現偏、難、怪的問題。其主體考查內容并不會發生較大的改變。高考真題全面概況了高中的知識點,同時也突出了重難點。因此,在復習工藝流程專項的過程中應該反復研究琢磨高考試題,抓住高考出題思路,掌握命題的趨勢,提高解題技巧。教師與學生都應深入了解高考化學工藝流程題中的主要考查內容,以便更好地開展復習。以下對高考工藝流程考查內容的“十算”“十掌握”,有助于大家制定更加科學的復習計劃。(1)工藝流程題中的“十算”,即高考工藝流程實驗題中涉及的計算:根據電子守恒進行氧化還原反應方程式的配平;按方程式系數比進行相關計算;根據蓋茨定律進行相關吸放熱焓變的計算;溶液中物質電離平衡常數的計算;溶液中水解平衡的計算;工業化學平衡常數的計算;難溶電解質溶解平衡的計算;溶液中pH的計算;原料轉化率及產率的計算;產品純度的計算。(2)工藝流程題中的“十掌握”:掌握原子結構示意圖以及電子式等基本化學用語;掌握部分金屬和非金屬及其化合物的主要性質以及在日常生活中的應用;掌握物質分離提純的操作及注意事項;掌握常見氧化劑、還原劑及對應產物的判斷;掌握影響化學平衡的因素;掌握影響化學反應速率的因素;掌握酸堿中和滴定及氧化還原滴定原理;掌握弱電解質的電離;掌握鹽類水解對溶液酸堿度的影響;掌握常見物質溶解度。高考題中化學工藝流程題會涵蓋許多知識點,這是近幾年高考命題的趨勢。因此,要提高學生的綜合能力,將以上幾個方面所涉及的知識進行整合學習。
二、高考化學實驗題中關于工藝流程題的解題策略
1.樹立正確的解題意識
對于高考化學實驗中的工藝流程題,我們要明確考查內容,熟練考查方式,還要尋找解題方向。解化學工藝流程題應具備五個意識:(1)科學意識。采用合理的分離除雜原理和恰當的物質轉換方式。(2)成本意識。考慮浸出率、轉化率、利用率、材料價格、能耗的控制、原料能量的循環利用,盡可能地降低消耗成本。(3)效率意識。選擇合理的反應條件,在一定情況下投入催化劑的使用。(4)環保意識。綠色化學應遵循無污染、無腐蝕的原則。(5)安全意識。對于易燃易爆、腐蝕性較強、不穩定物質的處理要把安全放在首要位置。
2.提高答題的規范性
通過認真研讀高考試卷的評分細則,我們不難發現,在學生知識儲備相當的情況下,能否細心規范準確地答題,是決定學生成績好壞的重要因素。例1.2019年的全國II卷(節選)以重晶石(BaSO4)為原料,可按如下工藝生產立德粉:例2.2017年的全國II卷(節選)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2,并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程,如圖所示:回答下列問題:易錯解答:起到了氧化性作用。分析原因:指代過于廣泛,沒有具體到某一特定情境中。在考試過程中考生要認真審題,理解答題要求并規范作答,教師也要在平時訓練中及時向學生展示標準答案,并向學生告知答案的評分細則,以幫助學生更好地發現并改正自己的不足。在答題時,學生要注意所寫答案與題目要求是否相同,避免所答非所問的情況發生。在正確理解題意回答問題的基礎上,要突出重點,有條理性,扣緊采分點。在教學訓練中,教師要對學生說明:敘述類問題并不是書寫的字越多越好,答多的部分如果出現了錯誤,反而會被扣分。另外,要規范化學用語,注意可逆、沉淀、氣體符號書寫等細節問題。最后,要強調在整張試卷上答題時,字跡要工整,卷面要整潔,杜絕因字跡潦草而失分。
3.掌握工藝流程答題模板
在工藝流程題中,最受出題人青睞,也是考生得分率較低的一種題型為簡答題。它能較好地考查學生的思維過程,包括思維的嚴密性、精確性、完整性、創造性,也能考查學生的文字表達能力等綜合素質。而學生會因為基本知識掌握不牢固,似是而非,抓不住要點,敘述不規范不全面而導致得分普遍偏低。所以,在平時注重基本知識、基本操作技能傳授的基礎上,教師還要在書面練習方面給予學生規范性指導,總結一些常見化工問題和實驗操作答題的模板。如涉及到增加原料浸出率的措施,可以寫攪拌、提高溫度、增加浸出時間、增大壓強等;加熱的目的一般為加快反應速率或促進平衡向某一個方向進行移動;滴定終點的判斷是當滴入最后一滴XX溶液,溶液顏色由…變為…且半分鐘后不褪色;洗滌沉淀的操作是將沉淀放入過濾裝置中,沿玻璃棒加蒸餾水至浸沒沉淀,靜置,待水流盡后重復操作2~3次(若濾渣易溶于水,可用無水乙醇進行洗滌)等。通過進行相關答題技巧訓練,使學生掌握一些答題模板,在考試答題過程處于一種主動狀態,不但能準確作答,也能節省答題時間。
參考文獻:
[1]魯名峰,申燕,桂耀榮,徐俊龍,白建娥.2019年高考化學復習備考研究(二)[J].中學化學教學參考,2019,(03).
[關鍵詞]:高中化學;教學設計;優化
中圖分類號:S611 文獻標識碼: A
一、高中化學教學設計優化策略
1.調整教學目標
教學的目標是教學雙方積極活動的準繩,是衡量一門學科教學成敗的關鍵所在.因而對于其進行優化顯得格外的必要.一方面,我們要敢于打破傳統的教學模式,將學生學習能力,認知能力,理論聯系實際能力的培養放在教學目標的首位.俗話說的好,不要總認為考得好,才是學的好.只有教學生怎么學,怎樣將學到的知識用到實處,高中化學的質量才能夠得以提升.另一方面,在教學設計中,也要反對那種教學目標的模糊不清.在制定教學目標時,要腳踏實際,根據學生的接受程度恰如其分的進行教學工作,把學生全部培養成科學家,化學諾貝爾獎的獲得者顯然是行不通的,提法過高,過虛,都會導致教學實效性的下降.
2.注重換位思考
教師在講授高中化學的過程中,要始終能夠站在學生的角度來思考問題.不能夠簡單的認為只要板書寫清楚了,教師自身心理覺得自己講清楚了就完事的錯誤想法.畢竟一千個讀者有一千個哈姆雷特.教師和學生之間年齡,資歷方面的差距將會使得同一句話在兩者心中得到完全不一樣的解釋.教師只要通過與學生之間的換位思考,才能夠獲得與學生之間心理上的共鳴,而這其中教與學的換位是一種不錯的方法.在教與學的換位中,學生成了課堂的主角,教師可以不定期的請學生上來進行教學試講,通過學生的講述,從而發現學生年齡段學習上思維的特點以及接受的程度,從而在以后的工作中,及時的調整教學的路線,朝著學生容易理解,接受的路線邁進.在設計問題時也是如此,一個好的習題的設計,往往是對于學生所不懂的,學生經常犯錯的地方的考察.
3.采用多元化的教學方法
人們常說,有教無類.目前教育界有關高中化學教學的方法種類繁多,如自學輔導法、發現法,單元結構教學法等.我們不能夠總是局限于傳統的課堂上教師講,學生聽的教學模式.我們要做的就是在滿足學生最為基本的教學要求上實行多種教學方法的相互之間取長補短,相互配合.比如,可以打破常規,布置一道以探究石蠟加熱后所生成氣體的性質的研究型的作業,并將學生分成不同的小組,每一小組中組員分工合作,提出不同的方案,共同完成教師所布置的探索任務,最后推選出一名代表上臺以ppt的形式將任務的完成情況展示給大家.在這個過程中,學生查閱資料,團隊協作,計算機操作能力得到提高,教學的質量自然就上去了.另外,也要充分的運用化學這門實驗學科的特點,跳出課本實驗的束縛,多開展一些和實際生活相關的實驗活動,要堅持高中化學中實驗再怎么多也不過分的思想,使得學生多動手,多動腦,在沒有現成的實驗器材的情況下,完成實驗任務.
4.創設活躍的教學氣氛
課堂的教學氣氛是否活躍,教師與學生之間相處的是否融洽,直接關系課堂教學質量的好壞.在一個好的教學氣氛中,學生往往能夠受到周圍學習氣氛的感染,將注意力轉移到教師傳授的知識上來.時刻保持著思維的活躍性,隨時準備回答教師所提出的問題.為此,在平時的教學過程中,可以通過打造良好的教學情境來創造教學的氛圍.譬如,在講授金屬鈉性質那一章節時,可以像變戲法似的,事先將少量的過氧化鈉固體包括在脫脂棉中不讓學生看見,然后用鑷子將脫脂棉放入到蒸發皿中,并用一細長的玻璃管對準脫脂棉緩緩的吹氣.此時,奇跡發生了,脫脂棉居然在空氣中燃燒起來,學生看到此景立馬興奮起來,難道教師吹出的氣體有特異功能,課堂氣氛立馬活躍起來,這時教師順水推舟,開始講授過氧化鈉的性質,這樣就會收到事半功倍教學效果.
5.注重采用多媒體技術教學
高中化學是一門以實驗為基礎的課程,課本中的化學實驗較多,尤其是演示實驗,為了達到演示的目的,我們不能演而不示.因此,很多教師加大了實驗的尺度,加大化學物品用量,放大實驗儀器,通過來回展示實驗結果,但是我們只能有限地放大實驗儀器的尺度,在短短的45分鐘課堂時間里來回展示實驗結果又很不太現實,很浪費時間的,而且有些實驗現象是瞬間產生的,我們無法觀察到現象,這樣將會大大降低整體的實驗效果.但是多媒體技術的引入可以很好地解決這些問題,克服以上這些缺陷,使得化學實驗能夠很好地展示演示效果.譬如,我們在講授金屬鈉與水反應時,以往都是讓鈉和水在大燒杯中反應,而現在我們可以通過投影儀,將鈉單質投入盛有酚酞試劑的方形投影試管中,兩者反應產生的“浮”、“響”、“熔”、“游”、“紅”等現象將會在投影屏幕上清晰地展現出來.由此可見,借助多媒體技術,使得實驗效果得到了很大地提高,同時也使驗證性實驗的驗證更具科學性。
二、教學實踐的應用
1、自制實驗儀器,經濟又環保
利用日常生活中產生的廢品,根據實驗需要進行加工制作,或將某些儀器進行改進,自制教具,往往會收到非常的效果。生活中產生的廢品礦泉水瓶有以下優點:1.通明度高,容易觀察實驗現象;2.質輕,便于攜帶;3.質軟,易裁剪;4.氣密性好;5.瓶口7號橡皮塞正好配套;6.耐酸堿性好,不易腐蝕;7.來源廣,易收集。例如,礦泉水瓶用來做氫氧化鈉溶液與氯氣的反應。方法是:將少量的濃氫氧化鈉溶液倒入收集滿氯氣的礦泉水瓶中,用橡皮塞塞緊,瓶子立即變癟,瓶中氣體黃綠色變淺,并發出“砸砸”的響聲。此實驗操作簡單,現象明顯,證明氯氣與氫氧化鈉溶液反應,效果很好。 2、改驗證性實驗為探究性實驗,培養學生探究能力
探究性實驗就是挖掘書本已有的實驗內容和把學生所掌握的知識聯系起來的有新意境、新內容的實驗,應充分挖掘學生的潛力,引導學生去大膽地創新和思考;把學生導入科學探索的新起點、新境界、新高度,讓他們親歷科學的探究過程,刻苦努力地探索新知識,解決新問題,獵取新成果,從不同角度、不同方法、不同層次上觀察和思考,使其有較強的知識遷移、創新探究能力。例如,高中化學中配100mL1.00moL/L NaCl溶液的實驗,教師可以按“講述、實驗、驗證、討論”的程序,即先講述用什么儀器、實驗步驟、實驗過程中注意的事項,甚至寫到黑板上,讓學生按照教師講的去做。但是,按探究性實驗要求,在教學時,只告訴學生實驗內容,讓學生自己準備,做實驗時,教師沒有過多的講述,巡回對個別問題加以指導。我對兩個班級分別采取上面的兩種教法,結果按“講述、實驗、驗證、討論”去做的班級,課堂秩序井然,全部學生操作有序,學生很快并順利地做完實驗,沒有提出更多的問題;而采用探究性實驗教法,課堂非常活躍,學生的積極性空前高漲,操作方法各不相同,暴露出存在的不少問題。實驗結束后,每組同學都拿著自己配制的溶液請我觀看。這時我不失時機地以某一組或幾組的實驗為主,針對學生遇到的問題或違背操作規程的現象,并結合實驗中出現的問題,以及學生發展智能及實驗技能的有關問題,與同學們共同討論。學生積極性很高,根據自己的實驗情況,在回顧和反思的基礎上提出了很多問題,并相互討論,甚至進行爭論,最終在我的指導下,形成了正確的總結性評價。
3、課外活動要理論聯系實際,培養學生的創新能力
開展課外活動,針對于化學學科的特點,在課外培養學生的創新能力還是大有文章的。例如,組織學生參觀工廠,了解工業生產硫酸、化肥等的工藝流程,開展化學活動周,組織化學競賽,設計家庭小實驗,利用網絡資源收集有關化學知識,分析學校附近的水體污染情況,等等。我們身邊的素材其實只要用心去思考,動腦去研究,可利用的資源還是比較多的。例如,探究鋼鐵生銹的條件,H2和Cl2的爆炸實驗,等等。我們可以把小小的實驗設計、改進,使學生邁出創新思維、創新實踐的腳步,同時使學生樹立起環保意識。通過組織設計豐富多彩的課外活動,讓學生在課堂外的更大空間獲取知識,使學生的學習興趣得到提高,其專長和愛好得以發展,思維變通性,發散思維,實驗設計能力和動手能力增強,創新能力得到培養。
4、借助多媒體技術模擬化學實驗
在高中化學教學中,可借助計算機多媒體,把微觀現象以生動的畫面、鮮明的色彩逼真地表現出來,有利于學生將宏觀現象和微觀變化有機地統一起來。例如,常規的電解飽和食鹽水實驗,我們可以利用多媒體技術,設計三維動畫模擬電解飽和食鹽水時溶液中Na+、Cl-、H+、OH-離子的運動情況,從微觀本質上加深對電解過程的理解。另外,像分子結構、晶體結構,以及化學反應歷程等一些不能用真實實驗來表現的微觀概念和理論,利用計算機的三維圖像與動畫模擬功能,直觀、形象、生動地加以展現,把難以想象的微觀世界形象化,能達到其他教學技術無法達到的效果。
化學實驗中的一些危險操作,只能由教師口頭講述其錯誤的原因和可能造成的后果,卻不能通過真實的實驗來演示。而利用計算機的動畫模擬可以讓學生“親自感受”錯誤操作帶來的危害,給學生以深刻的印象。例如,氯化氫氣體制備,可讓學生在計算機上模擬完成,在模擬實驗過程中,可能有的學生沒有認識到HCl在水中的溶解性大,在吸收多余的HCl時,將導管直接插入水中。這時,學生親眼觀察到燒杯中的水由導管流到集氣瓶然后進入圓底燒瓶,引起圓底燒瓶炸裂的現象。這樣的模擬效果給學生以深刻的感性認識。不但有利于學生理解在水面倒扣一個漏斗防止倒吸的原理,而且強化了學生規范操作的意識。
核心總結
1.考查內容
(1)原料的預處理,包括物質的分離、提純和檢驗,沉淀的洗滌等。
(2)反應條件的控制,包括溫度、壓強、催化劑、原料的配比、酸堿性的調節、溶劑的選擇等。
(3)化學反應原理,包括離子反應、氧化還原反應、化學平衡、電離平衡、沉淀溶解平衡、水解平衡等。
(4)綠色化學理念,包括物質的循環利用、廢物的處理、原子的利用率、能量的利用等。
(5)化工安全常識,包括防爆炸、防污染、防中毒等。
2.工藝流程
(1)化學工藝流程圖:主產品的制備、分離、提純及定性或定量分析(主線)副產品(分支)循環利用物質(箭頭為回頭方向),可用圖示表示如下:
(2)核心考點:物質的分離操作、除雜試劑的選擇、生產條件的控制、產品的分離及提純。
3.常用操作
(1)原料的預處理
①溶解:包括酸溶(溶解活潑金屬)、堿溶(溶解Al、Zn、Be)等,通常酸溶時使用稀硫酸、稀鹽酸、濃硫酸等,堿溶時使用NaOH溶液等。
②灼燒和煅燒:灼燒的溫度一般較低(相當于酒精燈加熱);煅燒的溫度較高,常使一些雜質高溫下氧化、分解等。
③研磨:適用于有機物的提取。
(2)反應條件的控制
①控制溶液的酸堿性:其目的是使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀――pH的控制。調節pH所需的物質一般應滿足:①能與H+反應,使溶液pH增大;②不引入新雜質。例如,若除去CuCl2溶液中混有的FeCl3,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH。
②反應環境:有些反應的產物易被空氣中的O2氧化、與空氣中的某種氣體發生反應、易發生水解等,這時需要采取措施進行保護。例如,制取無水MgCl2時,要在HCl氣流中加熱MgCl2?6H2O,防止MgCl2發生水解。
③加熱:一般是加快化學反應速率或促進平衡向某個方向移動。
④降溫:防止某物質在高溫時熔解或為使化學平衡向某個方向移動。
⑤趁熱過濾:防止某些物質在溫度降低時從溶液中結晶析出。
⑥有機溶劑洗滌:降低某些物質的溶解,減少這些物質在水洗過程中的損失。(3)分離與提純的方法
①常用物理方法
方法適用范圍實驗裝置操作要點應用舉例注意事項過濾常用于不溶性固體與液體的分離①過濾操作可概括為“一貼、二低、三靠”; ②過濾后若溶液仍然渾濁,應重新過濾一遍除去粗鹽水中的泥沙過濾時,不能用玻璃棒攪拌漏斗中的液體蒸發、結晶(重結晶)①固體與液體分離;②固體與固體(均溶于水,但溶解度受溫度變化影響不同)分離①蒸發溶液結晶;②冷卻熱飽和溶液結晶;③當析出大量晶體時就應熄滅酒精燈,利用余熱蒸發至干①草木灰浸出液提取鉀鹽;②KNO3和NaCl的結晶分離;③從苦鹵中提取KCl①蒸發皿中的溶液不超過蒸發皿容積的2/3;②加熱過程中要不斷攪拌,以免溶液濺出蒸餾分餾沸點不同的液體組分形成的混合物的分離①按照“先左后右、自下而上”的原則組裝儀器;②先接通冷卻水,后加熱①海水的蒸餾(淡化);②石油的分餾;③分離乙醇和乙酸乙酯①溫度計的水銀球在蒸餾燒瓶的支管口處;②燒瓶中放少量碎瓷片,以防液體暴沸;③冷凝管中冷卻水從下口進,上口出萃取分液常用于互不相溶的兩種液體混合物的分離①檢查分液漏斗是否漏水;②加萃取劑、振蕩、靜置、分液①用CCl4萃取碘水中的碘;②溴苯和水、硝基苯和水的分離①先檢驗分液漏斗是否漏水;②上層溶液從上口倒出,下層溶液從下口放出洗氣
(溶解)用于除去氣體中的雜質氣體①連接實驗裝置;②檢驗裝置的氣密性用飽和NaCl溶液除去Cl2中混有的HCl氣體①洗氣瓶中液體不能太少;②注意氣體的流向“長進短出”升華分離易升華的物質先向圓底燒瓶中加冷水,再點燃酒精燈碘、萘的提純NH4Cl受熱分解(類升華)為化學變化,不同于升華現象滲析膠體與溶液中的溶質分離將要提純的膠體裝入半透膜中,將半透膜袋系好,浸入蒸餾水中除去淀粉膠體中的NaCl①半透膜沒有破損;②滲析的時間要充分鹽析膠體從混合物中分離出來向膠體溶液中加入無機輕金屬鹽(或銨鹽)的濃溶液,充分攪拌、靜置、過濾①硬脂酸鈉溶液中加入食鹽細粒;②雞蛋白溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液所加無機輕金屬鹽(或銨鹽)的濃度要大, 可選用飽和溶液②常用化學方法
化學方法一般是同時考慮到各組分及雜質的化學性質及特點,利用其差異性加以分離、提純,常用方法有:
化學方法操作原理應用舉例沉淀法加入沉淀劑,將雜質轉化為沉淀而除去用BaCl2溶液除去NaCl中混有的Na2SO4氣化法將雜質轉化為氣體而除去用鹽酸除去NaCl中混有的Na2CO3熱分解法用加熱的方法除去易分解的物質①除去Na2CO3中混有的NaHCO3;②除去NaCl中混有的NH4Cl酸堿溶解法利用雜質在酸或堿溶液中溶解而除去①用稀鹽酸分離CuS與FeS;②用鹽酸或NaOH溶液除去SiO2中的Al2O3氧化還原法將還原性的雜質氧化或氧化性的雜質還原①用灼熱的CuO除去CO2中混有的CO;②用灼熱銅粉除去N2中混有的O2直接轉化法利用某些化學反應,將雜質直接轉化為所需物質①用Cl2除去FeCl3中混有的FeCl2;②用鐵粉除去FeCl2中混有的FeCl3水解法雜質存在水解平衡時,可加入合適試劑破壞水解平衡,使雜質轉化為氣體或沉淀而除去除去MgCl2中的FeCl3,可先加MgO、Mg(OH)2、MgCO3等,再過濾體驗高考
【例1】(2013?浙江高考)利用廢舊鍍鋅鐵皮可制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產物ZnO。制備流程圖如下:
已知:Zn及其化合物的性質與Al及其化合物的性質相似。請回答下列問題:
(1)用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮的作用有。
A.去除油污B.溶解鍍鋅層
C.去除鐵銹D.鈍化
(2)調節溶液A的pH可產生Zn(OH)2沉淀,為制得ZnO,后續操作步驟是。
(3)由溶液B制得Fe3O4膠體粒子的過程中,須持續通入N2,其原因是。
(4)Fe3O4膠體粒子能否用減壓過濾法實現固液分離?(填“能”或“不能”),理由是。
(5)用重鉻酸鉀法(一種氧化還原滴定法)可測定產物Fe3O4中的二價鐵含量。若需配制濃度為0.01000 mol?L-1的K2Cr2O7標準溶液250 mL,應準確稱取g K2Cr2O7(保留4位有效數字,已知MK2Cr2O7=294.0 g?mol-1)。配制該標準溶液時,下列儀器中不必要用到的有(用編號表示)。
①電子天平 ②燒杯 ③量筒 ④玻璃棒 ⑤容量瓶 ⑥膠頭滴管 ⑦移液管
(6)滴定操作中,如果滴定前裝有K2Cr2O7標準溶液的滴定管尖嘴部分有氣泡,而滴定結束后氣泡消失,則測定結果將(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
命題立意:本題以利用廢舊鍍鋅鐵皮制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產物ZnO的制備流程圖為載體,綜合考查了Zn及其化合物的性質、膠體的制備及性質、溶液的配制、氧化還原滴定及誤差分析等知識,側重考查考生的綜合分析能力、化學實驗操作能力、遷移應用能力。
解析:(1)由于“Zn及其化合物的性質與Al及其化合物的性質相似”, 用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮,除了除去表面的油污外,還能將鍍層金屬鋅溶解。
(2)由Zn(OH)2沉淀制取ZnO的反應:Zn(OH)2ZnO+H2O可知,調節溶液A的pH產生Zn(OH)2絮狀沉淀后,為制取ZnO需要得到Zn(OH)2沉淀,然后要將Zn(OH)2沉淀進行洗滌凈化,除去雜質,再經灼燒就可得到純凈的ZnO。考慮到Zn(OH)2的性質與Al(OH)3相似,也為絮狀沉淀物,過濾的速度較慢,這里采用抽濾,加快過濾速度。
(3)由制備流程圖可知,B溶液中含有Fe2+和Fe3+,由B溶液制得Fe3O4膠體粒子的過程中還需加熱,所以須持續通入N2的目的是為了防止Fe2+被氧化。
(4)Fe3O4膠體粒子的直徑較小,減壓過濾時能透過濾紙,因此不能采用減壓過濾法實現固液分離。
(5)稱取K2Cr2O7的質量為m(K2Cr2O7)= 0.01000 mol?L-1×0.2500 L×294.0 g?mol-1=0.7350 g。
用K2Cr2O7固體配制溶液時,要用電子天平稱量固體質量,并在燒杯中溶解,然后轉移到容量瓶中,不需要用于量取液體體積的量筒和移液管。
(6)若滴定前裝有K2Cr2O7標準溶液的滴定管尖嘴部分有氣泡,而滴定結束后氣泡消失,則滴定過程中,讀取K2Cr2O7標準溶液的體積偏大,測得Fe3O4中的二價鐵含量偏大。
答案:(1)A、B
(2)抽濾、洗滌、灼燒
(3) N2氣氛下,防止Fe2+被氧化
(4)不能膠體粒子太小,抽濾時容易透過濾紙
(5) 0.7350③⑦
(6)偏大
名師點評:分析化學工藝(或模擬化學工藝)流程問題時,要明確整個流程及每一部分的目的,仔細分析每步發生的反應及得到的產物,結合基礎理論與實際問題思考,同時要注意答題的模式與要點:①要粗讀試題,盡量弄懂流程圖,但不必將每一種物質都推出。②要精讀試題,根據問題去精心研究某一步或某一種物質。③要看清所問問題,不能答非所問,并注意語言表達的科學性。
在答題時應特別注意,這類試題中各小問之間往往沒有聯系,前一問回答不了,并不一定會影響后面問題的回答。
【例2】(2013?全國高考Ⅰ)鋰離子電池的應用很廣,其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2),導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時,該鋰離子電池負極發生的反應為6C+xLi++xe-LixC6。現欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)。
回答下列問題:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合價為。
(2)寫出“正極堿浸”中發生反應的離子方程式:。
(3)“酸浸”一般在80℃下進行,寫出該步驟中發生的所有氧化還原反應的化學方程式;可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺點是。
(4)寫出“沉鈷”過程中發生反應的化學方程式。
(5)充放電過程中,發生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉化,寫出放電時電池反應方程式。
(6)上述工藝中,“放電處理”有利于鋰在正極的回收,其原因是。在整個回收工藝中,可回收到的金屬化合物有(填化學式)。
命題立意:本題以回收鋰離子電池的正極材料中的某些金屬資源的工藝流程圖為載體,綜合考查了元素的化合價、Al及其化合物的性質、離子方程式、氧化還原反應、試劑的選擇、電池反應式等問題,側重考查考生的綜合分析能力、信息加工處理能力和遷移應用能力,題目的難度較大。
解析:(1)LiCoO2中的氧元素是-2價,Li元素是+1價,根據化合物中各元素化合價的代數和為0,可推測Co元素顯+3價。
(2)在“正極堿浸”過程中,正極發生的反應為正極材料中的鋁箔與NaOH溶液之間的反應,故離子方程式為2Al+2OH-+2H2O2AlO-2+3H2或2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)-4+3H2。
(3)反應物LiCoO2中加入H2SO4、H2O2后,反應的生成物中有Li2SO4、CoSO4,說明此反應為氧化還原反應,Co元素化合價降低,所以H2O2中的O元素要升高,即產生O2。另外在酸浸的過程中,H2O2自身也能發生分解,故發生的反應有:2LiCoO2+3H2SO4+ H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O和2H2O22H2O+O2。鹽酸既具有酸性又具有還原性,若用鹽酸代替硫酸,則Cl-會被氧化成Cl2,從而造成環境污染。
(4)根據流程圖可知,“沉鈷”加入的沉淀劑是NH4HCO3,產生的沉淀是CoCO3,根據反應特點即可寫出此反應的化學方程式:CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2。
(5)根據題意可知,在充電時負極的電極反應為:6C+xLi++xe-LixC6,則放電時LixC6是反應物,發生氧化反應生成C,而Li1-xCoO2與LiCoO2相比,Li1-xCoO2中的Co元素的化合價較高,可知Li1-xCoO2為反應物,電極反應為:Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C。
(6)在鋰電池中Li作負極,在放電過程中失去電子變成Li+從負極脫出,進入溶液,經過電解質溶液向正極移動。根據整個流程圖可知,回收的金屬化合物有:Al(OH)3、 CoCO3、Li2SO4。
答案:(1)+3
(2)2Al+2OH-+2H2O2AlO-2+3H2或2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)-4+3H2
(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2有氯氣生成,污染較大
(4)CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2
(5)Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C
(6)Li+從負極中脫出,經由電解質向正極移動并進入正極材料中Al(OH)3、 CoCO3、Li2SO4
名師點評:分析化學工藝(或模擬化學工藝)流程問題的技巧:
①瀏覽全題,確定該流程的目的――由何原料獲得何產物(副產物),對比原料和產物;
②了解工藝流程圖以外的文字描述、表格信息、后續設問中的提示性信息,并在下一步分析和解題中隨時進行聯系和調用;
③分析流程圖并思考:從原料到產品依次進行了什么反應?利用了什么原理?每一步操作進行到什么程度最佳?每一步除目標物質外還產生了什么雜質或副產物?雜質或副產物是怎樣除去的?
【例3】(2013?廣東高考)銀銅合金廣泛用于航空工業。從切割廢料中回收銀并制備銅化工產品的工藝如下:
(注:Al(OH)3和Cu(OH)2開始分解的溫度分別為450℃和80℃)
(1)電解精煉銀時,陰極反應式為;濾渣A與稀HNO3反應,產生的氣體在空氣中迅速變為紅棕色,該氣體變色的化學反應方程式為。
(2)固體混合物B的組成為;在生成固體B的過程中,需控制NaOH的加入量,若NaOH過量,則因過量引起的反應的離子方程式為。
(3)完成煅燒過程中一個反應的化學方程式:CuO+Al2O3高溫CuAlO2+。
(4)若銀銅合金中銅的質量分數為635%,理論上5.0 kg廢料中的銅可完全轉化為mol CuAlO2,至少需要1.0 mol?L-1的Al2(SO4)3溶液L。
(5)CuSO4溶液也可用于制備膽礬,其基本操作是、過濾、洗滌和干燥。
命題立意:本題以銀銅合金切割廢料回收銀并制備銅化工產品的工藝流程圖為載體,綜合考查了電解精煉銀、Ag與稀硝酸的反應、NO與O2的反應、鋁及其化合物的轉化、離子方程式、氧化還原方程式的配平、化學實驗基本操作、化學計算等問題,側重考查考生的綜合應用能力、化學實驗操作能力和簡單計算能力。
解析:(1)遷移應用教材中電解精煉銅的原理,在電解精煉銀時,粗銀作陽極,電極反應式為Ag-e-Ag+;純銀作陰極,電極反應式為Ag++e-Ag,AgNO3溶液為電解質溶液。根據流程圖可知,濾渣A和稀硝酸反應生成了NO(在空氣中被氧氣氧化生成紅棕色的NO2)。
(2)根據固體B煅燒后得到的產物中含有Al、Cu兩種元素,結合Cu(OH)2和Al(OH)3兩種物質開始分解的溫度,可知固體B的主要成分為Al(OH)3和CuO。在制備過程中必須控制NaOH的量,一旦過量則會發生反應:Al(OH)3+OH-AlO-2+2H2O。
(3)該反應為氧化還原反應,Cu元素由+2價變為+1價,Cu元素被還原,而Al元素的化合價未發生變化,根據氧化還原反應規律,必定有一種元素被氧化,從而判斷氧化產物為O2,再根據得失電子守恒、原子守恒,配平相應的化學方程式。
(4)根據元素守恒可知,銀銅合金中Cu的物質的量為n(Cu)=5000 g×635%63.5 g?mol-1=50 mol,根據元素守恒可知,CuAlO2的物質的量也為50 mol,然后再根據CuAlO2中的Cu和Al的物質的量之比1∶1,可知需要硫酸鋁溶液的體積是25 L。
(5)CuSO4從飽和溶液中結晶析出生成CuSO4?5H2O(膽礬),由CuSO4溶液制備膽礬的一般步驟為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。
答案:(1)Ag++e-Ag2NO+O22NO2
(2)Al(OH)3和CuOAl(OH)3+OH-AlO-2+2H2O
(3)424O2
(4)50 25
(5)蒸發濃縮、冷卻結晶
名師點評:本題的考點分布較廣,橫跨高中化學必修1和選修4兩個模塊,考查了元素及其化合物、化學基本理論及化學實驗基礎知識。元素及其化合物的考查落點于Ag與稀硝酸的反應、NO與O2的反應、Al(OH)3的性質及轉化等內容。化學實驗基礎知識的考查,落點于膽礬的制備。在強化考生對科學探究過程的理解的同時,考查化學實驗基礎操作,突出考生的科學探究能力和科學素養。第(3)問有一定的難度,要求考生根據氧化還原反應規律確定另一種生成物,再配平該氧化還原反應方程式。
【例4】(2013?四川高考)明礬石經處理后得到明礬[ KAl(SO4)2?12H2O]。從明礬制備Al、K2SO4和H2SO4的工藝過程如下所示:
焙燒明礬的化學方程式為:
4KAl(SO4)2?12H2O+3S2K2SO4 +2Al2O3+9SO2+48H2O
請回答下列問題:
(1)在焙燒明礬的反應中,還原劑是。
(2)從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體的方法是。
(3)A12O3在一定條件下可制得AlN,其晶體結構如右圖所示,該晶體中Al的配位數是。
(4)以Al和NiO(OH)為電極,NaOH溶液為電解液組成一種新型電池,放電時NiO(OH)轉化為Ni(OH)2,該電池反應的化學方程式是。
(5)焙燒產生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa時:
①2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)ΔH1=-197 kJ/mol
②H2O (g)H2O(l)ΔH2=-44 kJ/mol
③2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)ΔH3=-545 kJ/mol
則SO3 (g)與H2O(l)反應的熱化學方程式是。
焙燒948 t明礬(M=474 g/mol ),若SO2 的利用率為96%,可生產質量分數為98%的硫酸t。
命題立意:本題以明礬制備Al、K2SO4和H2SO4的工藝流程為載體,綜合考查了氧化還原反應、化學實驗基本操作、晶胞結構及原子配位數、原電池及電池反應式、蓋斯定律及熱化學方程式、化學計算等問題,側重考查考生的讀圖識圖能力、綜合分析能力和遷移應用能力。
解析:(1)分析焙燒明礬的化學方程式可知,明礬中部分S元素的化合價降低,而S單質在反應中元素的化合價升高,故還原劑為S單質。
(2)從濾液中得到K2SO4晶體的方法為蒸發結晶,涉及蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等步驟。
(3)分析題給晶胞結構可知,每個Al原子周圍等距離且最近的N原子有4個,故其配位數為4。
(4)放電時,Al作負極,失去電子被氧化,NiO(OH)在正極得到電子被還原,根據得失電子守恒及元素守恒寫出化學方程式:Al+3NiO(OH)+ NaOH+H2ONaAlO2+3Ni(OH)2。
(5)根據蓋斯定律,由1/2×(③-①)-②可得目標熱化學方程式:SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)ΔH=-130 kJ/mol。948 t明礬生成SO2的物質的量為n(SO2) =4.5×106 mol,故質量分數為98%的硫酸的質量為m(H2SO4)=(4.5×106 mol×96%×98 g?mol-1)÷98%=432×106g=432 t。
答案:(1)S(硫)
(2)蒸發結晶
(3)4
(4)Al+3NiO(OH)+NaOH+H2ONaAlO2+3Ni(OH)2
一、再現真實化學流程,還化學廬山真面貌
化學是真實的。化學教師在教學過程中,都不同程度地感受到了平時練習題目中有虛假、捏造的痕跡,但是為了鍛煉學生的解題能力,達成學習目標,有時候大家都在“違心”地給學生訓練大量自知無用,但又不敢割舍的試題。這類試題在一些計算題、框圖型試題、偽探究題中比較多見。如興趣小組同學為了計算石灰石中碳酸鈣的含量,雜質就絕對不會發生反應,產生的二氧化碳的質量就都是44的倍數。又如為了檢驗碳酸根離子、氯離子、硫酸根等離子,實驗室總有那么一包粉末,它里面總是混有氯化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉等,也不知道實驗室老師是不是整天沒事做,把那些已經分得清清楚楚的藥品再混合起來。這樣的例子還有很多,難道考查化學知識就不可避免這些傳統的桎梏嗎?不是,其實真實的工業生產中有許多鮮活的情境可以采用。因此化學工藝流程題就順應形勢而產生。
化學工藝流程題,顧名思義,就是將化工生產過程中的主要生產階段用框圖流程形式表示出來,并根據生產流程中有關化學知識步步設問,形成與化工生產緊密聯系的化工工藝試題。工藝流程題的結構分題頭、題干和題尾三部分。題頭一般簡單介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的;題干部分主要用框圖形式表示從原料到產品的主要生產工藝流程;題尾則是根據生產過程中涉及的化學知識設計成系列問題,構成一道完整的試題。
其特點與作用有三:一是試題源于生產實際,以解決化學實際問題為思路進行設問,使問題情境真實,能培養學生理論聯系實際、學以致用的學習觀;二是試題的內容豐富,可以涉及化學基礎知識的方方面面,能有效考查雙基知識及應用雙基解決化工生產中有關問題的遷移推理能力;三是試題新穎,閱讀量大,能考查學生的閱讀能力和收集資料處理信息能力。
例1:(2008)某校化學興趣小組參觀制堿廠后,獲得以下信息,并對相關問題進行研究。
【產品與原理】
【問題討論】:
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,相同操作的名稱為。
(2)反應①中發生了兩個反應,寫出其中的一個化學方程式:。
(3)反應③中得到純堿的化學方程式為:。
(4)溶液B中的溶質有(至少寫出兩種)。
(5)上述生產流程中可循環使用的是(填序號)。
A.揮發性氣體C B.溶液D C.氫氧化鎂 D.化肥NHCl
【組成確定】
(1)稱取一定質量的純堿樣品,經多次充分加熱后,再稱重,質量無變化;
(2)另取少量純堿樣品加入適量水,樣品完全溶解,向該溶液中加入過量稀HNO,再滴加AgNO溶液,有白色沉淀。
由上述實驗可確定純堿樣品含有雜質(寫化學式)。
【含量測定】
稱取純堿樣品10.8g加入適量水,再加入過量CaCl溶液,攪拌、過濾、洗滌、干燥后稱得固體質量為10.0g,計算過程:請通過計算并結合右表判斷此純堿樣品等級為 品。
【總結反思】
某同學認為,在上述純堿含量測定中,將CaCl溶液改為BaCl溶液,測定誤差會減小,其理由是。
分析:
1.知識情境真實化。題目以真實的侯氏制堿法為素材進行命制,以工藝流程圖形式開門見山。
2.起點高,落點低。雖然是學生未見的化工技術,但是能完全用初中的知識加以解答,沒有簡單的高中知識下放;問題設置有簡答題,有計算;有知識考查(化學方程式書寫等),也有實驗考查;有定性的判斷分析,也有定量的數據處理。
3.結構設置科學合理。題目結構按照產品原料、生產流程、相關資料、問題討論、組成確定、含量測定及總結反思,環環相扣,完全吻合科學探究步驟。
4.語言表述簡約化。語言表述簡潔、質樸、流暢,沒有多余的“包裝性”文字,讓考生直接進入“化學狀態”。
5.考查功能立體化。有點的考查(實驗操作過濾),也有線的考查(得到純堿的方程式書寫),更有面上的考查(看懂流程判斷可循環使用的物質),數據處理要求思維能“來回穿梭”而不亂,能鎖定三維目標,進行立體化全面考查。
附答案:
【問題討論】:
(1)過濾
(2)NaOH+HCl=NaCl+HO或NaCO+2HCl=2NaCl+HO+CO
(3)2NaHCONaCO+HO+CO
(4)NaHCO、NaCl、NHCl、NHHCO四種中的任意兩種
(5)A、B
【組成確定】:NaCl
【含量測定】合格
解:設NaCO的質量為x
NaCO+CaCl=CaCO+2NaCl
106100
x10.0g
106∶100=x∶10.0g
解得:x=10.6g
10.6g/10.8g×100%=98.1%(或98.14%或98.15%或98.2%)
若用關系式解答:
NaCO∽CaCO
106100
x10.0g
106∶100=x∶10.0g
解得:x=10.6g
10.6g/10.8g×100%=98.1%
【總結反思】
等質量的NaCO與BaCl反應產生的沉淀質量大,稱量時的(相對)誤差小。
二、源于教材高于教材,探究實驗異常現象
異常的實驗現象通常孕育著科學的重大發現,化學史上很多發現都是來源于對異常現象的探究,其中氬的發現就是很典型的一個例子。早在1785年,卡文迪許在測定空氣的組成時,除去空氣中的O、N等已知氣體后,發現最后總是留下一個體積不足總體積1/200的小氣泡。到了1892年,瑞利在測定氮氣密度時,從空氣中得到的氮氣的密度與氨分解得到的氮氣密度始終相差0.0064g/L,最后瑞利和拉姆賽共同研究后預測大氣中含有某種較重的未知氣體,經反復實驗,他們終于發現了化學性質極不活潑的惰性氣體――氬。因此,我們說化學“異常”的實驗現象中孕育著創新,有利于求異思維和創新精神的形成。同時,在探究過程中,可以讓學生親身體驗科學的研究過程,掌握科學的研究方法,在實踐中增強學生的分析問題、解決問題的能力。化學教師在平常的教學中應充分利用“異常”實驗的這一特點,注意多為學生創設自主探究實驗的問題情境,重視實驗“異常”現象或“失敗實驗”的教學功能的開發就是很好的方法。在中考命題中,對實驗異常現象的探究也是亟待開發的領域,這里大有文章可做。
例2:(2010)有一實驗事實:鐵粉與硫酸銅溶液反應,不但有銅生成,而且有較多的氣體產生。為確定氣體的成分,進行下列實驗探究。
(一)探究:從物質組成元素角度分析,氣體可能是SO、O、H中的一種或幾種。
(二)實驗:
(1)甲同學為確定是否含有SO,他將氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中,溶液顏色未發生變化,則該氣體中 SO(填“有”或“無”)。
(2)乙同學認為只有O,則可是 來檢驗。實驗證明乙同學的觀點不正確。
(3)丙同學為判斷是否含有O,同時確定氣體成分,通過查閱資料得知:
O+4KI+4HCl=2I+4KCl+2HO,I為碘單質。于是他設計了如下的實驗裝置:
(三)實驗現象與結論:A中觀察到,證明無O;
B中觀察到,證明該氣體是H。
(四)實驗反思:
(4)大家認為丙同學在加熱之前,應對氣體先以確保安全。
(5)由上述實驗可知,硫酸銅溶液顯性(填“酸”或“堿”)。
賞析:
1.導入開門見山。不用過多的語言贅述,直接告知你這種異常的實驗現象,讓你迅速進入到此題的情境中。
2.涵括內容廣。不僅考了酸堿鹽的部分性質,同時還包含了二氧化硫、氧氣的檢驗,質量守恒定律的應用,等等。
3.獲取信息素養的訓練。該題并沒有簡單地按照以往的格式局限于氧氣的檢驗,而是給出相關資料,并且很直接地把實驗裝置圖給你,無須你再去設計,直接考查了考生讀取信息、分析信息、信息加工的能力。
4.科學素養的培養。通過違反初中教學中常規的實驗現象,引出問題,培養了考生嚴謹的科學態度,以及遇見異常現象或者問題,善于發現、勇于探索的精神。
附答案:
(1)無
(2)帶火星的木條
(3)溶液未出現藍色或無現象,銅網表面變紅
(4)驗純
(5)酸
綜上所述,化學中考試題的命制注重學生活用化學知識的能力考查,注重學習方法與科學思想的滲透,試題的背景與現實生活緊緊地聯系在一起,陶行知先生說:“千教萬教,教人求真;千學萬學,學做真人。”教師要教人求真,學做真人,要從學生利益出發,將學生素質完善發展作為立身之本。從這個層面出發,每一位化學教師都要加強對中考試卷的研究,注重對學生科學素養的培養,在課堂教學中注重初高中化學知識的銜接,讓我們的化學課堂成為共同提高師生科學素養與思維方法的智慧課堂。
參考文獻:
1.題型分析:福建省高考化學近些年實驗考題主要是以選擇題和填空題出現。
2.考查內容分析。
(1)選擇題考查內容。福建省理綜卷中化學部分,選擇題有7題,其中有1題是考實驗內容,主要以文字表達或裝置圖形式出現,更多的是判斷實驗操作的正誤。考查的內容包括化學常用儀器和基本操作、實驗儀器選擇的正確性、化學實驗中的安全問題以及儀器使用中數據處理等問題。
(2)填空題考查內容。填空題主要分為兩種。一是主要以“工藝流程圖”為背景,利用化學反應原理解釋真實的化學工業環境,考查的是學生的綜合分析能力和信息整合能力。二是以“實驗裝置圖”為背景,主要是以教材中的實驗為基礎,對教材中的實驗進行改進或者重新組合或截取片段,通過查閱資料的信息來遷移新物質的制取題型。通常考查常見氣體的制備、除雜(物質的分離提純)、物質性質的檢驗、氣體的收集、尾氣處理裝置以及防倒吸裝置。這類題型考查學生對于課本實驗的掌握程度和對知識的遷移能力,并且能考查學生知識的綜合分析能力和創造性思維的開發,具有很好的區分度。
二、根據近年高考化學實驗題的特點總結幾點復習策略
1.掌握化學實驗基本操作,回歸課本。
(1)注重基礎知識的整合。高中化學實驗基礎內容包括儀器與藥品、實驗操作與實驗技能、物質的制備與實驗方法、識圖繪圖與安全知識、定量實驗與誤差分析、物質的分離提純和鑒別、實驗設計與綜合實驗等。在化學實驗復習過程中,應強化對化學實驗中的儀器使用、實驗的基本操作、藥品的變質與保存、氣體的制備、物質的鑒別、檢驗、推斷等做一些小專題復習,以達到鞏固基礎的目的。
(2)回歸課本。高考中實驗的考查基本都是以教材實驗為基礎來加以調整,而且平時在教學中教師也會幾度強調,學生需要做的就是將課本中的實驗知識進行整合歸納,對比學習記憶,形成自己的網絡。這樣不至于因為知識點太多過于松散而顯得難記。例如我們常見試紙的使用方法及其具體用途,將它們進行對比記憶,讓學生更好掌握相關知識,在傳授知識的過程中可以適當增加口訣讓學生更好地掌握記憶。試紙的使用:(1)試紙的類型和用途。①石蕊試紙(紅、藍色):定性檢驗溶液的酸堿性。(酸紅堿藍)②pH試紙:定量(粗測,測量值只能為整數)檢驗酸堿性的強弱。③品紅試紙:檢驗SO2等有漂白性的物質。④KI-淀粉試紙:檢驗Cl2等有氧化性的物質。(2)試紙的使用方法。①檢驗液體:取一小塊試紙放在表面皿或玻璃片上,用潔凈玻璃棒蘸取待測液點在試紙中間,觀察試紙顏色的變化。②檢驗氣體:一般先將試紙用蒸餾水潤濕,粘在玻璃棒的一端,并使其接近出氣口,觀察顏色的變化。(注意:PH試紙檢驗不能潤濕,其他氣體的檢驗前需潤濕)
2.培養學生實驗思維能力。
(1)注重培養學生發散思維能力。在高考中,我們所見的題都是我們平時沒有見過的,但知識點一定是課本中能找到的。所以訓練學生的發散思維就顯得尤其重要。例如課本中實驗室制取氨氣時我們常用的是固固加熱裝置,那我們能否改成用其他裝置呢?在干燥氨氣時我們用堿石灰進行干燥,能否用其他的干燥劑呢?這樣可以使學生的思維發散開來,不拘泥于課本上的一種方法,同時也可以進行創造性思維的開發。平時多問幾個為什么,那我們在高考中就可以臨危不懼,應對自如了。
(2)注重培養學生的遷移能力。在高中階段,學生需要掌握的一項技能是遷移能力。在新課程下的高考試題不難看出,許多實驗試題是源于教材的演示實驗和學生實驗,并由典型實驗進行一些改裝或創新,所以我們要培養學生的遷移應用能力。首先要了解課本每個實驗原理,實驗方案的設計以及各實驗中存在著某種的相似性,通過同類變式題的演變、分析,引導學生總結出解決同類問題的方法,從而提高學生知識的遷移能力。例如:(2014·福建高考節選)25.(15分)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進行如下實驗:實驗一焦亞硫酸鈉的制取裝置Ⅱ中有Na2S2O5析出,發生的反應為:Na2SO3+SO2=Na2S2O5。(1)裝置Ⅰ中產生氣體的化學方程式為____________________。(2)要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體,可采取的分離方法是____________。(3)裝置Ⅲ用于處理尾氣,可選用的最合理裝置很顯然,焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是我們課本中不需要掌握的物質,很多學生看到這個物質可能就開始害怕,但等我們看清題意之后會發現,實驗一第(1)問中考查的是實驗室SO2的制備,雖然在魯教版的教材中,我們并沒有明確說明SO2的制備,但在平時的訓練中,我們對于SO2制備也是經常考查,所以對于學生來說并不陌生。所以第(1)題難不倒學生。再看看第(3)題,其實尾氣處理問題不少見了,這題也不難分析出考查的就是SO2的尾氣處理,除了要吸收SO2,還要防止倒吸,根據分析也不難選出選擇d。所以,顯而易見,掌握好課本,再具有一定的知識整合能力,稍微對知識遷移一下就不難解出這道題了。
(3)注重培養學生實驗評價設計能力。近幾年,以“實驗裝置”為背景考查探究性實驗題型越來越成為一種潮流。它主要考查學生的創造性思維和對于實驗方案準確性的判斷。在平時的教學和復習中我們一定要給學生強調探究實驗設計的四原則和對于一個化學實驗好壞評價的五視角。四原則包括科學性的原則、對照性的原則、等量性的原則和控制變量原則;五視角主要是可行性、規范性、經濟性、環保性和安全性。通過具體的實驗來對于以上幾點滲透給學生,讓學生遇到新的問題知道從哪里入手。
中圖分類號:G633.8
文獻標識碼:B
“3S”教學模式是指把學生已有生活、生產經驗和實驗緊密融合,產生具有比較穩定的、可供操作的、便于推廣的教學程序和教學方法。下面以人教版《化學反應原理》第三章第四節第二課時“沉淀反應的應用”為例,談談如何在教學中聯系生活、生產、實驗,以饗讀者。
1 “3S”教學模式簡介
“3S”化學教學模式是指在高中化學教學中,以新課程理念為指導,圍繞“生活”、“生產”和“實驗”來開展教學活動的一系列教學方法、框架和程序。“3S”化學教學模式教學一般包括以下環節:
(1)運用生活中與化學有關的、與教學內容相聯系的化學知識,創設問題情境。
(2)以學生已有的生活經驗和實驗事實為建構化學知識的起點。
(3)以化學實驗為途徑,借鑒工業生產中的化學原理,探究化學知識,體驗解決問題的過程。
(4)把化學知識應用在生活、生產、實驗相關研究課題中。
2 教學策略
2.1聯系生活實際
聯系生活教學策略是指通過教學活動直接或間接地反映生活或通過對生活的模擬以實現學生知識技能的有效掌握、智力能力的培養和個性發展。聯系生活、貼近生活,能引起學生的注意,讓學生關注學習內容的意義和價值,調動學生內在的心理活動,動手、動腦、想辦法、找資料、獨立自主地去研究探討,從而增強其學習的獨立自主性。創造不是憑空產生的,它來自于生活與實踐的需要,學生的現實生活是其創造之源。
2.2模擬生產流程
模擬生產流程是將化學原理與生產實際問題結合起來進行教學,讓學生了解化學原理在生產中的應用以及化工生產過程的基本策略。結合高中學生的特點,通過對某些化工產品生產過程中一些基本問題的學習,諸如工業生產的化學反應原理、反應發生的條件、原料的選擇、三廢的處理和能量的利用等等,不僅使學生對化工生產的基本過程有一個初步的認識,可以幫助學生將所學化學基礎知識與實際生產建立有效的教學聯系,拉近實際生產過程與課堂教學之間的距離,有利于學生加深對化學、社會生產相互關系的認識。
2.3強化實驗探究
化學實驗的功能和探究性學習的特征決定了化學實驗必然是探究性學習的重要途徑。強化實驗探究是指,通過化學實驗進行探究性學習,并充分挖掘化學實驗在探究性學習中的功能,發揮化學實驗在探究性學習中創設問題情境、驗證假設或猜想等環節中的作用。研究開發探究性實驗,引導學生通過實驗去發現和探究解決問題的方法,在化學實驗中培養學生的科學素養,實現學生的學習方式由被動接受式學習向主動探究性學習的根本轉變。
3 教學流程
[實驗引入]觀察實驗并思考:將少量Fe(OH)3溶于水,取上層清液滴加濃的FeCl3溶液,實驗中產生的沉淀什么物質?為什么會生成這種物質?
[學生總結]難溶電解質在水中會建立沉淀溶解平衡;用可Ksp來定量描述難溶電解質的溶解能力:當Qc>Ksp時,平衡向生成沉淀的方向移動。(復習上節課內容)
[教師]
(1)沉淀的生成
[投影]滴水成石,并讓學生解釋原因。
[討論]生活小經驗:日常生活中洗衣服時是用并水洗還是用河水洗好?為什么?
[學生實驗]取兩個試管,其中一支加入2mL井水,另一支試管中加入2mL河水,分別向兩支試管中加人肥皂水,振蕩,發現河水中泡沫較多,而井水中較少。小組合作并分析原因。
[視頻播放]播放一段視頻:兩杯被污染的池塘水,分別向其中加入微生物沉淀劑,另一杯做對照實驗,依據課本P63廢水處理工藝,再現工業處理工藝流程(見圖1)。
[小組討論]以你現有的知識,你認為判斷沉淀能否生成可從那些方面考慮?是否可使要除去的離子全部通過沉淀除去?如何盡可能多地除去?教師指導歸納。
[投影]滴水穿石(溶洞的形成),并讓學生解釋原因。
(2)沉淀的溶解
[小組討論]醫院中進行鋇餐透視時,用BaS04做內服造影劑,為什么不用BaCO3做內服造影劑?
[小組匯報]教師引導學生從沉淀溶解平衡角度來分析。
[投影]播放蛀牙圖片,并加上兩條廣告詞,“牙好,胃口就好”“美‘麗’人生,從‘齒’開始”,活躍課堂氣氛。
[小組討論]吃糖后不刷牙容易形成蛀牙。為什么?提示信息:牙齒表面的牙釉質起著保護牙齒的用,其主要成分為Cas(PO4)3OH(羥基磷酸鈣),它是一種難溶電解質;殘留在牙齒上的糖發酵會產生H+。
[小組匯報]教師引導學生根據題給信息,從影響沉淀溶解平衡移動角度來分析。
[學生歸納]教師引導學生歸納,根據平衡移動,對于在水中難溶的電解質,如能設法不斷地移去溶解平衡體系中的相應離子,使Qc
[學生閱讀]牙膏中添加氟化物為什么可防治齲齒?
閱讀資料:牙齒噬斑分泌出來的酸性物質能不斷消耗牙齒中的礦物質,這個過程被稱為脫礦物質過程,從而造成齲齒。但是,向受到損害的牙齒部位補充礦物質,就可以修復這些齲洞。經常局部地施用低濃度的氟化物,既可加快琺瑯質晶體的生長速度,又可增大它的體積,從而把牙齒從脫礦物質的苦難中拯救出來,走上補充礦物質的健康之路。此外,新生的琺瑯質晶體不大容易遭到酸性物質的攻擊。氟化物防止齲洞的方式有好幾種:把羥基磷灰石轉換成難以溶解的氟磷灰石,降低琺瑯質在酸類中的可溶性;對牙齒噬斑直接產生影響,降低噬斑生物體分泌酸性物質的能力;加快那些因為受酸性物質侵蝕而脫鈣的牙齒琺瑯質部位的礦物質補充速度。需要注意的是,在推廣含氟牙膏的同時,應該告訴消費者,人體過量地攝入氟后會產生危害,同時,也并不是每個人都適合使用含氟牙膏。
(3)沉淀的轉化
[實驗探究]取一支試管,向其中滴加2mL硝酸銀溶液,然后向其中逐滴加入氯化鈉溶液;然后,向上述試管中滴加碘化鉀溶液;最后,向試管中滴加硫化鈉溶液。觀察現象,并討論分析原因。
[學生]根據顏色變化和Ksp數據,得出沉淀轉化實質:向生成更難溶方向進行。
[投影]利用沉淀轉化原理進行工業廢水處理:用FeS等難溶性物質使重金屬離子(如Cu2+、Hg2+等)轉化成沉淀。
[設疑并討論]沉淀都是向生成更難溶方向轉化嗎?
[投影]工業上利用重晶石粉末制取可溶性鋇鹽的工藝流程,并展示其生產原理。
[學生板書]學生書寫化學方程式。
[投影]化學法除鍋爐水垢的流程圖,利用此流程圖讓學生對沉淀反應的應用的三個方面進行概括、總結。并分析每步驟工作的原理,書寫化學方程式。
[學生總結]本節課我們學到了什么?從宏觀上了解、整理本節課的教學內容。
[教師]布置課后作業。
4 課后點評與反思
4.1同行點評
從學生的學習來看,把生活、生產經驗和實驗引入化學課堂,使化學課堂變得更加精彩,促進了學生愛好化學、感受化學,使人有一種耳目一新的感覺,不僅提高了學習化學的效果,更是促進了化學有效教學的達成。
從教學實踐方面來看,本節課抓住了學生的心理規律,充分利用學生的生活經驗作為課程資源,借鑒生產中的簡單工藝,以簡單的實驗作為探究知識的手段,在科學探究和課堂教學間架起了一座橋梁,有利于推進新課程改革的進一步深入。
從教師基本技能來看,教師的語言親和力高,多媒體使用熟練,知識面廣教學流暢,在很多的地方都采用了情境教學、問題驅動,對實驗的創新多,真正讓人體會到“冰凍三尺,非一日之寒”。同時,在教學中能把課本知識與人的價值觀聯系起來,對學生起到了很好的教育效果。