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1、分析高中化学1氨铵盐教学的案例普通高中化学课程标准(实验)指出:普通高中化学课程要帮助学生了解化学科学发展的主要线索,理解基本的化学概念和原理,认识化学现象的本质,理解化学变化的基本规律,形成有关化学科学的基本观念。元素观是化学基本观念的重要组成部分,元素化合物的教学内容是从物质之间转化的角度培养和发展元素观的重要素材。为此,本文以氨铵盐教学为例,以实验为途径,帮助学生发展对同种元素组成的不同物质之间能够相互转化的认识。【一】氨铵盐的核心内容及其教学价值从物质分类的角度看,溶于水,溶液呈碱性,是学生在中学阶段接触到的唯一一种碱性气体,由此推测氨气可以与酸反应,转化为铵态氮;从价态的角度看,N处
2、于最低价(-3价),具有还原性,可以被氧化,转化为硝态氮,而且氮元素是学生在中学阶段接触到的变价最为丰富、最为复杂的元素。通过氨气性质的探讨,有助于学生建立从物质的所属类别和核心元素化合价这两个角度学习某一具体物质性质的思路和方法。氨是非金属氢化物的重要代表(新课程中唯一一种系统研究的氢化物)。通过本节学习,有助于学生初步形成氢化物单质氧化物含氧酸含氧酸盐的非金属的知识体系。同时,上一单元中学生对于钠、铝、铁的学习为本节课的学习奠定了知识和方法基础。特别是本单元对于硫的化合物的学习,学生进一步理解了元素观的一些基本观点。通过本节课的教学有助于学生深刻理解:无论金属元素还是非金属元素,都存在着自
3、身的系列变化,即由同种元素组成的不同物质间可以相互转化。而变化系列中都有两条线:一条是氧化还原线;另一条是非氧化还原线,即常说的离子反应线。最终将学生的认识转化为氮元素的单质及其化合物转化的二维关系图。转化关系图,既可以预测其他含氮物质的性质,也能寻找相应的反应路径。比如,寻找实验室制备氨气的途径,在选修1第四章寻找含氮()废水的净化路径等等。【二】学生学习氨铵盐的基础与困难分析关于氨,学生现有的知识水平是:在初中对于铵态氮肥已有初步的认识,前面又学习了氮和硫的氧化物的知识,知道了由的转化路线,初步形成了研究非金属及其化合物的一般步骤和方法。但是学生对于从物质类别和化合价变化两个角度认识物质的
4、性质还有很大欠缺,而这既是元素观的基本内涵,也是学生应该掌握的重要方法。通过本节课的学习,学生应该在这方面得到长足的发展。通过前三个单元的学习,学生有了一定的实验技能和分析、观察能力,但在对比学习和实验设计方面缺乏训练。而且对刚升入高中不久的学生来说,大部分学生的抽象思维比较弱,不太会灵活运用所学知识,学习方法上往往更多地习惯死记硬背,不习惯对知识的理解记忆和独立思考,在动手探究能力方面那么更为欠缺。因此,教师应该让学生通过观察、讨论、实验探究等方式理解和掌握氨和铵盐的性质,通过建构和应用含氮物质间转化的二维关系图发展对物质间转化的认识。【三】基于实验支持的氨 铵盐教学活动设计1.整体教学结构
5、氮及其化合物是高中化学教学的重要内容,是学生在中学阶段所学习的元素化合物知识的重要组成部分。为了整体把握氮元素家族不同物质间的转化,将必修模块和选修模块做了重新布局和组合,力求学生对元素观的理解呈现螺旋上升的趋势。简单分解如下。必修1:将第四章3、4两节内容重组,把含硫元素的物质和含氮元素的物质分别集中,突出元素中心,通过物质间的转化研究物质的性质、制法等。即将硫、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、硫酸盐作为一个整体,将氨(铵盐)、一氧化氮、二氧化氮、硝酸、硝酸盐作为一个整体。对于含氮化合物的学习,借鉴鲁科版教材思路,与人教版教材整合,分三课时完成教学内容。即将氮气、一氧化氮、二氧化氮作为第一课时,氨
6、气和铵盐作为第二课时,硝酸和硝酸盐作为第三课时。第一课时熟悉几种常见的含氮物质,了解自然界中由氮气转变为硝酸盐的过程;第二课时构建含氮物质间转化的二维关系图;第三课时直接运用转化关系预测并验证硝酸的性质。选修1:以含氮污水的处理为素材,进一步从离子反应和氧化还原角度,深入探究含氮物质间的转化,由必修阶段对含同种元素物质间转化的研究,过渡到按照预定的方向和目标改造物质。高三总复习阶段:运用化学反应原理分析氮元素化合物间转化的条件,进一步表达化学的应用价值和社会价值。通过本节内容的学习进一步巩固和深化了氧化还原反应、离子反应理论。更为重要的是,本节课通过从物质转化的角度,利用二维关系图预测性质,寻
7、找反应路径,有助于学生从以物质为中心、记忆单个物质的性质转变为以元素为中心、从宏观上整体把握常见含氮物质间的转化,为学生学习元素化合物提供了工具和方法。本节课的整体教学结构如图1。2.关键教学环节观念和方法的形成不可能在一节课内完成,因此本教学设计将课前、课中、课后有机结合,使学生思维循序渐进,呈现螺旋上升的趋势。学生通过课前预习,将前一节课学习过的含氮物质初步画在二维关系图上(以物质类别为横坐标,以氮元素主要化合价为纵坐标)。课上通过实验完善二维关系图,并应用二维图寻找实验室制氨的途径。课后进一步应用二维关系图预测硝酸的性质。本教学设计中的主干知识采用实验建构,用图示加深理解,用化学方程式进
8、行强化。以下三个关键教学环节的设计和实施表达了上述教学构想。(1)预习交流,推测性质的教学活动设计活动2组织小组讨论:请你依据二维关系图,预测氨的化学性质,并说明预测依据。从学生的讨论结果看,多数学生能从氨中氮元素的化合价预测出氨能被氧化,具有还原性。而对于氨与酸反应的预测更多的是借助于氨水显碱性的经验,而不是由氨的所属类别推测出的。通过活动发现,学生对于氢化物比较陌生,缺乏系统性认识。(2)实验探究,建构转化关系的教学活动设计实验1教师演示,氨气溶于水的喷泉实验(见图2)。问题在喷泉实验中观察到什么现象?分析原因。实验中表达了氨的哪些性质?设计意图氨的主干知识是水溶液呈碱性。此实验设计有两个
9、功能:功能之一是丰富学生对于气体溶于水的实验方法设计。通过氯气、二氧化硫、二氧化氮的学习,学生已经知道了几种验证气体在水中溶解性的实验方法。本实验那么更加直观,使学生印象深刻。功能之二是由喷泉的颜色引出氨水的碱性,自然过渡到氨的化学性质,建立起氨与氨水的联系。实验2实验视频,变色蝴蝶实验(见图3)。问题变色蝴蝶实验中观察到什么现象?如何解释这一现象?设计意图通过纸蝴蝶由白变红,加热后又由红变白的现象分析,形成对可逆反应的深层认识。与实验1结合,突出了氨的水溶液呈碱性这一主干知识,形成对氨气与氨水之间实现相互转化的完整认识。实验3学生分组实验,氨气与氯化氢的反应(见图4)。在培养皿一侧滴入1滴浓
10、盐酸,另一侧滴入1滴浓氨水(二者不要接触),立即盖上表面皿并不再打开,观察现象。再把整套装置颠倒过来,观察培养皿底部生成物的颜色和状态。问题氨气以氮肥的身份进入人们的视野。通过学习你认为氨气和氨水适合做氮肥吗?为什么?有没有什么方法可以解决这个问题?设计意图植物是通过根部吸收氮肥,而氨气难于作用于植物根部,氨气转变为氨水之后,虽然能够被植物吸收,但是由于氨水不稳定,会造成肥分损失,也不适合作氮肥。气态的(氨气)不行,液态的(氨水)不好,学生的思维自然想到要转变为固态的铵盐。但是由氨气直接转变为铵盐,还是先转变为氨水,再转变为铵盐,学生的想法是模糊的,更多的学生更倾向于后者。此实验设计正可以解决
11、上述疑问,同时从另一角度补充了学生对于氢化物的认识。根据物质的所属类别和化合价,按照实际需要和预设方向改造物质,并通过实验探究提供实证,既是学习元素化合物的方法和思路,更是学习元素化合物的意义。实验4学生分组实验,与浓NaOH溶液的反应(见图5)。问题1参照的产品使用本卷须知,推测铵盐可能具有哪些性质?问题2观察两瓶不同存放方式的碳酸氢铵,找出不正确存放的那一瓶。你是依据什么找出来的?问题3打开盛有碳酸氢铵的广口瓶,闻气味,试写反应方程式。问题4依据二维关系图推测铵盐与碱反应可能的生成物是什么?设计意图通过实验探究逐步建构含氮物质之间的可能转化关系,形成对氨、氨水、铵盐之间转化的完整认识。同时
12、有助于学生从辩证的角度理解物质间的转化。从氨、氨水到铵盐的转化通过与酸反应实现,反过来由铵盐到氨或氨水的转化就要通过与碱反应实现。这样就为研究物质的性质和物质间的转化提供了工具和方法上的支持。(3)总结应用教学活动设计问题2如何认识和使用二维关系图?问题3请你利用二维关系图寻找适合于实验室制的反应路线。设计意图二维关系图是学习元素化合物的工具和方法,应用二维关系图可解答性质预测及物质制备等比较复杂的物质转化问题。指导学生从宏观上,立足于元素的角度认识物质,把握物质间的转化,再具体到从类别和价态角度综合分析性质,寻找制备物质的可行途径,按照预定的方向和目标改造物质等。化学实验是学习元素化合物知识的重要途径。教学过程中教师采取怎样的实验教学策略,有利于增进学生对化学学科本质特征和本质规律的认识,有利于激发学生高水平的思维活动,有利于化学知识教学朝着增进学生理解力的方向推进,是值得一线教师重新研究的重要课题。感谢北京教育学院何彩霞老师在课题研究和本文写作过程中的悉心指导!
