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1、 第 1 页 共 7 页 价类图在复习“常见无机物及其应用”中的应用价类图在复习“常见无机物及其应用”中的应用 陈 鹏 （佛山市顺德一中高中部 广东佛山 528300） 摘 要 应用“价类图”对“常见无机物及其应用”进行复习教学，能够引导 学生从氧化还原反应中的价态变化和物质的分类 2 个视角进行分析， 具体表现在 钠、镁、铝、铁、铜、氯、硫、氮、碳、硅等 10 种元素的单质及其化合物进行 作图重构，有利于培养学生的统摄思维和概括归纳能力。 关键词 价类图 氧化还原反应 分类 实验探究 阅读探究 “常见无机物及其应用”在广东高考试题中占 18%。根据学生对这一部分 的学习情况来看，学生普遍反映
2、这一部分内容好懂难记，规律性差。但是，笔者 在高三复习教学中使用“价类图”对这一部分内容进行教学，学生能够从氧化还 原反应中的价态变化和物质的分类 2 个视角进行综合分析，效果较好。 1 价类图价类图 以化合价为纵坐标，以物质的类别（单质、氧化物、酸、碱、盐等）为横坐 标在二维平面内所绘制的图象叫价类图。价类图具有直观、线索清晰、引导性强 等特点，有利于学生掌握“常见无机物及其应用”的相关知识和技能，并能培养 学生的统摄思维和概括能力。 2 常见的常见的 10 幅价类图幅价类图 2.1 常见金属及其化合物常见金属及其化合物 根据考试大纲的要求，高中阶段主要要求学生掌握钠、镁、铝、铁、铜等 5
3、种常见金属的单质及其化合物的性质及用途。此 5 种金属的价类图如图 1、图 2、 图 3、图 4、图 5： 图 1 图 2 第 2 页 共 7 页 图 3 图 4 图 5 2.2 常见非金属及其化合物常见非金属及其化合物 根据考试大纲的要求，高中阶段主要要求学生掌握氯、硫、氮、碳、硅等 5 种常见非金属的单质及其化合物的性质及用途。此 5 种错误！链接无效。错误！链接无效。金属的 价类图如图 6、图 7、图 8、图 9、图 10： 图 6 图 7 第 3 页 共 7 页 图 8 图 9 图 10 3 价类图的应用价类图的应用以铁（图以铁（图 4）为例）为例 应用之一：氧化还原反应。由铁转化为铁
4、的氧化物（3 种） 、硫酸铁、氯化 铁， 铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀生成二价铁的过程，均是铁的化 合价升高而被氧化的过程。 应用之二：物质类别的转变。由氧化铁转化为硫酸铁、氯化铁，氢氧化铁转 化为硫酸铁、氯化铁，氧化亚铁、氢氧化亚铁转化为硫酸亚铁的过程均为同价态 的变化，属复分解反应。 【教学实施教学实施】 “一画、二写、三设计、四实验、五体验” 步骤 1：教师要求学生将图中可转化物质进一步“画”线连接（上述 10 幅 第 4 页 共 7 页 图均处于半空状态，为学生留有发展空间） 。 步骤 2：按照自己的连线书“写”相关转化的化学方程式及离子方程式，并 描述相关物质的特殊颜色（让
5、学生熟悉相关的化学用语和相关物质的颜色） 。 步骤 3：教师要求学生“设计 ”相关的化学实验，以期实现图中的价态变化 和物质类别的变化。 【案例 1】请设计一个实验实现零价铁到三价铁的转变，要求写出实验操作 步骤、预期现象与结论。 学生给出的答案： 答案 1：将少许铁粉放入 5mL 硫酸铜溶液中，搅拌、振荡，溶液由蓝色变 浅绿色；再向溶液中加入 8%的双氧水，振荡试管，溶液由浅绿色变为棕黄色， 证明零价铁向三价铁发生了转变。 答案 2：将灼热的铁丝伸入盛有氯气的集气瓶瓶中，铁丝在氯气中燃烧并产 生棕黄色的烟，证明有三价铁生成。 答案 1 和答案 2 均是合理答案，但答案 2 步骤少，现象鲜明，
6、应为优化的实 验方案。 【案例 2】请设计一个实验实现硫酸铁向氢氧化铁的转变，要求写出实验操 作步骤、预期现象与结论。 学生给出的答案： 答案 1：向硫酸铁溶液中加入稍过量的烧碱溶液，有棕红色沉淀产生，则证 明有氢氧化铁生成。 答案 2：向硫酸铁溶液中加入稍过量的氨水溶液，有棕红色沉淀产生，则证 明有氢氧化铁生成。 学生的答案思路各异，但殊途同归。简单的实验设计是综合性实验设计的基 础。华罗庚先生说过： “把一个比较复杂的问题退成最简单最原始的问题， 把这最简单、最原始的问题想通了，想透了，然后再来一个飞跃上升。 ”这 是一种十分精辟的思维方法。通过复习教学，学生的实验能力得以提升，应对综 合
7、性实验探究的能力也得到提升。 第 5 页 共 7 页 步骤 4：教师根据学生设计的实验，适当增补部分“实验” ，以期进一步提 升学生的兴趣。教学手段的多样化是高三化学复习教学中不可或缺的组成部分！ 那种“教师讲实验、学生背实验”的做法实不可取。 【案例 3】氢氧化亚铁由白色转为灰绿色，再由灰绿色转化为红褐色沉淀， 其中灰绿色物质的成分到底是什么？ 实验探究（增补实验） ：将白色颜料和红褐色颜料分别按 1:1、3:1、1:3 比 例进行混合，发现混合后的颜色不是灰绿色，而是灰红色。 阅读探究：某同学查阅资料后，得到 Fe(OH)2有如表 1 的信息： 表 1 资料名称 物理性质描述 化学性质描述
8、 大学普通化学（下 册） 傅鹰著 P637 白色沉淀 此沉淀易被氧化成微绿色 Fe3(OH)8 普通化学教程 （下 册）P788 白色 能强烈吸收 O2，迅速变成棕色 Fe(OH)3。 这时作为氧化的中间产物为土绿色， 其中含 有 Fe2+、Fe3+ 通过长期的实验探究和理论探究，再运用现代物理红外光谱分析证实，灰绿 色的固体是一种八面体结构1（如图 11）的水合铁酸亚铁盐Fe(FeO2)2(H2O), 亚铁离子处于八面体的中心，因此相对氢氧化亚铁来讲较稳定，不容易氧化为氢 氧化铁。 图 11 第 6 页 共 7 页 步骤 5： “体验”高考，以期培养学生学以致用的学科思想和高考意识。 【案例
9、 4】 （广东卷 2008 年第 21 题）某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣 小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究： 将适量稀硝酸加入少许样品 中，加热溶解；取少许溶液，滴加 KSCN 溶液后出现红色。一位同学由此得出 该催化剂中铁元素价态为+3 的结论。 (1) 请指出该结论是否合理并说明理由。 (2) 请完成对铁元素价态的探究： 限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹； 3 mol L-1 H2SO4、 3% H2O2、 6 mol L-1 HNO3、 0.01 mol L-1 KMnO4、 NaOH 稀溶液、 0.1 mol L-1 KI、20% KS
10、CN、蒸馏水。 提出合理假设 假设 1： ；假设 2： ；假设 3： 。 设计实验证明你的假设（不要在答题卡上作答） 实验过程 根据的实验方案， 进行实验。 请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、 预期现象与结论。 实验操作 预期现象与结论 步骤 1： 步骤 2： 步骤 3： 参考答案 (1) 不合理；稀硝酸有强氧化性，若该铁价态为+2 价，则被氧化成+3 价， 同样可以使 KSCN 溶液变血红色。 (2) 假设 1：该催化剂（铁的氧化物）中只有+3 价铁； 假设 2：该催化剂（铁的氧化物）中只有+2 价铁； 假设 3：该催化剂（铁的氧化物）中既有+3 价铁，也有+2 价铁； 实验操作 预期
11、现象与结论 第 7 页 共 7 页 步骤 1：用滴管取一定量 3mol/LH2SO4于试管中，加热煮沸数分 钟以除去溶于其中的氧。 步骤 2：用药匙取少量样品于试管 中，用滴管将适量除氧的 3 mol L-1硫 酸，并加热，充分反应后得 A 溶液。 固体溶解，溶液颜色有变化。 步骤 3：取少许 A 溶液于试管中， 滴加 12 滴 20%KSCN 溶液。 （1）若溶液变为血红色，假设 1 或假设 3 成立。 （2）若溶液颜色无明显变化，则 假设 2 成立。 步骤4： 另取少许A溶液于试管中， 滴加 12 滴 0.01mol L-1 酸性 KMnO4 溶液，振荡。 结合步骤 3 中的 （1） ， 若溶液呈紫 红色， 则假设 1 成立； 若溶液紫红色褪 去，则假设 3 成立。 复习不是简单的再现和再认， 而是一种在学生原有认知结构基础上的扩张和 提升。按照以上“一画（连线） 、二写（写方程式） 、三设计、四实验、五体验（体 验高考） ”的步骤进行复习教学，学生有新鲜感和成就感，课堂教学效率大提高。 且学生应对高考的能力和科学探究能力得到提升。 限于篇幅， 其它 9 幅图的教学均采用以上 5 个步骤进行教学， 学生兴趣很浓， 效果很好。 参考文献参考文献 1 刘全明.现代教育,2007,(5):12.
