分析高中化學必修1《氨 銨鹽》教學的案例教育論文

　　《普通高中化學課程標準(實驗)》指出:普通高中化學課程要幫助學生“了解化學科學發(fā)展的主要線索,理解基本的化學概念和原理,認識化學現(xiàn)象的本質,理解化學變化的基本規(guī)律,形成有關化學科學的基本觀念。”元素觀是化學基本觀念的重要組成部分,元素化合物的教學內容是從物質之間轉化的角度培養(yǎng)和發(fā)展元素觀的重要素材。為此,本文以“氨銨鹽”教學為例,以實驗為途徑,幫助學生發(fā)展對“同種元素組成的不同物質之間能夠相互轉化”的認識。

　　一、“氨銨鹽”的核心內容及其教學價值

　　從物質分類的角度看,溶于水,溶液呈堿性,是學生在中學階段接觸到的唯一一種堿性氣體,由此推測氨氣可以與酸反應,轉化為銨態(tài)氮;從價態(tài)的角度看,N處于最低價(-3價),具有還原性,可以被氧化,轉化為硝態(tài)氮,而且氮元素是學生在中學階段接觸到的變價最為豐富、最為復雜的元素。通過氨氣性質的探討,有助于學生建立從物質的所屬類別和核心元素化合價這兩個角度學習某一具體物質性質的思路和方法。

　　氨是非金屬氫化物的重要代表(新課程中唯一一種系統(tǒng)研究的氫化物)。通過本節(jié)學習,有助于學生初步形成氫化物—單質—氧化物—含氧酸—含氧酸鹽的非金屬的知識體系。同時,上一單元中學生對于鈉、鋁、鐵的學習為本節(jié)課的學習奠定了知識和方法基礎。特別是本單元對于硫的化合物的學習,學生進一步理解了元素觀的一些基本觀點。通過本節(jié)課的教學有助于學生深刻理解:無論金屬元素還是非金屬元素,都存在著自身的系列變化,即由同種元素組成的不同物質間可以相互轉化。而變化系列中都有兩條線:一條是氧化還原線;另一條是非氧化還原線,即常說的離子反應線。最終將學生的認識轉化為氮元素的單質及其化合物轉化的二維關系圖。轉化關系圖,既可以預測其他含氮物質的性質,也能尋找相應的反應路徑。比如,尋找實驗室制備氨氣的途徑,在選修1第四章尋找含氮()廢水的凈化路徑等等。

　　二、學生學習“氨銨鹽”的基礎與困難分析

　　關于“氨”,學生現(xiàn)有的知識水平是:在初中對于銨態(tài)氮肥已有初步的認識,前面又學習了氮和硫的氧化物的知識,知道了由的轉化路線,初步形成了研究非金屬及其化合物的一般步驟和方法。但是學生對于從物質類別和化合價變化兩個角度認識物質的性質還有很大欠缺,而這既是元素觀的基本內涵,也是學生應該掌握的重要方法。通過本節(jié)課的學習,學生應該在這方面得到長足的發(fā)展。

　　通過前三個單元的學習,學生有了一定的實驗技能和分析、觀察能力,但在對比學習和實驗設計方面缺乏訓練。而且對剛升入高中不久的學生來說,大部分學生的抽象思維比較弱,不太會靈活運用所學知識,學習方法上往往更多地習慣死記硬背,不習慣對知識的理解記憶和獨立思考,在動手探究能力方面則更為欠缺。因此,教師應該讓學生通過觀察、討論、實驗探究等方式理解和掌握氨和銨鹽的性質,通過建構和應用“含氮物質間轉化的二維關系圖”發(fā)展對物質間轉化的認識。

　　三、基于實驗支持的“氨 銨鹽”教學活動設計

　　1.整體教學結構

　　氮及其化合物是高中化學教學的重要內容,是學生在中學階段所學習的元素化合物知識的重要組成部分。為了整體把握氮元素家族不同物質間的轉化,將必修模塊和選修模塊做了重新布局和組合,力求學生對元素觀的理解呈現(xiàn)螺旋上升的趨勢。簡單分解如下。

　　必修1:將第四章3、4兩節(jié)內容重組,把含硫元素的物質和含氮元素的物質分別集中,突出“元素中心”,通過物質間的轉化研究物質的性質、制法等。即將硫、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、硫酸鹽作為一個整體,將氨(銨鹽)、一氧化氮、二氧化氮、硝酸、硝酸鹽作為一個整體。對于含氮化合物的學習,借鑒魯科版教材思路,與人教版教材整合,分三課時完成教學內容。即將氮氣、一氧化氮、二氧化氮作為第一課時,氨氣和銨鹽作為第二課時,硝酸和硝酸鹽作為第三課時。第一課時熟悉幾種常見的含氮物質,了解自然界中由氮氣轉變?yōu)橄跛猁}的過程;第二課時構建含氮物質間轉化的二維關系圖;第三課時直接運用轉化關系預測并驗證硝酸的性質。

　　選修1:以含氮污水的處理為素材,進一步從離子反應和氧化還原角度,深入探究含氮物質間的轉化,由必修階段對含同種元素物質間轉化的研究,過渡到按照預定的方向和目標改造物質。

　　高三總復習階段:運用化學反應原理分析氮元素化合物間轉化的條件,進一步體現(xiàn)化學的應用價值和社會價值。

　　通過本節(jié)內容的學習進一步鞏固和深化了氧化還原反應、離子反應理論。更為重要的是,本節(jié)課通過從物質轉化的角度,利用二維關系圖預測性質,尋找反應路徑,有助于學生從以物質為中心、記憶單個物質的性質轉變?yōu)橐栽�素為中心、從宏觀上整體把握常見含氮物質間的轉化,為學生學習元素化合物提供了工具和方法。本節(jié)課的整體教學結構如圖1。

　　2.關鍵教學環(huán)節(jié)

　　觀念和方法的形成不可能在一節(jié)課內完成,因此本教學設計將課前、課中、課后有機結合,使學生思維循序漸進,呈現(xiàn)螺旋上升的趨勢。學生通過課前預習,將前一節(jié)課學習過的含氮物質初步畫在二維關系圖上(以物質類別為橫坐標,以氮元素主要化合價為縱坐標)。課上通過實驗完善二維關系圖,并應用二維圖尋找實驗室制氨的途徑。課后進一步應用二維關系圖預測硝酸的性質。本教學設計中的主干知識采用實驗建構,用圖示加深理解,用化學方程式進行強化。以下三個關鍵教學環(huán)節(jié)的設計和實施體現(xiàn)了上述教學構想。

　　(1)預習交流,推測性質的教學活動設計

　　[活動2]組織小組討論:請你依據(jù)二維關系圖,預測氨的化學性質,并說明預測依據(jù)。從學生的討論結果看,多數(shù)學生能從氨中氮元素的化合價預測出氨能被氧化,具有還原性。而對于氨與酸反應的預測更多的是借助于氨水顯堿性的經(jīng)驗,而不是由氨的所屬類別推測出的。通過活動發(fā)現(xiàn),學生對于氫化物比較陌生,缺乏系統(tǒng)性認識。

　　(2)實驗探究,建構轉化關系的教學活動設計

　　[實驗1]教師演示,氨氣溶于水的噴泉實驗(見圖2)。

　　[問題]在噴泉實驗中觀察到什么現(xiàn)象?分析原因。實驗中體現(xiàn)了氨的哪些性質?

　　[設計意圖]氨的主干知識是水溶液呈堿性。此實驗設計有兩個功能:功能之一是豐富學生對于氣體溶于水的實驗方法設計。通過氯氣、二氧化硫、二氧化氮的學習,學生已經(jīng)知道了幾種驗證氣體在水中溶解性的實驗方法。本實驗則更加直觀,使學生印象深刻。功能之二是由噴泉的顏色引出氨水的堿性,自然過渡到氨的化學性質,建立起氨與氨水的聯(lián)系。

　　[實驗2]實驗視頻,“變色蝴蝶”實驗(見圖3)。

　　[問題]“變色蝴蝶”實驗中觀察到什么現(xiàn)象?如何解釋這一現(xiàn)象?

　　[設計意圖]通過紙蝴蝶由白變紅,加熱后又由紅變白的現(xiàn)象分析,形成對可逆反應的深層認識。與實驗1結合,突出了氨的水溶液呈堿性這一主干知識,形成對氨氣與氨水之間實現(xiàn)相互轉化的完整認識。

　　[實驗3]學生分組實驗,氨氣與氯化氫的反應(見圖4)。

　　在培養(yǎng)皿一側滴入1滴濃鹽酸,另一側滴入1滴濃氨水(二者不要接觸),立即蓋上表面皿并不再打開,觀察現(xiàn)象。再把整套裝置顛倒過來,觀察培養(yǎng)皿底部生成物的顏色和狀態(tài)。

　　[問題]氨氣以氮肥的身份進入人們的視野。通過學習你認為氨氣和氨水適合做氮肥嗎?為什么?有沒有什么方法可以解決這個問題?

　　[設計意圖]植物是通過根部吸收氮肥,而氨氣難于作用于植物根部,氨氣轉變?yōu)榘彼�之�?雖然能夠被植物吸收,但是由于氨水不穩(wěn)定,會造成肥分損失,也不適合作氮肥。氣態(tài)的(氨氣)不行,液態(tài)的(氨水)不好,學生的思維自然想到要轉變?yōu)楣虘B(tài)的銨鹽。但是由氨氣直接轉變?yōu)殇@鹽,還是先轉變?yōu)榘彼?再轉變?yōu)殇@鹽,學生的想法是模糊的,更多的學生更傾向于后者。此實驗設計正可以解決上述疑問,同時從另一角度補充了學生對于氫化物的認識。根據(jù)物質的所屬類別和化合價,按照實際需要和預設方向改造物質,并通過實驗探究提供實證,既是學習元素化合物的方法和思路,更是學習元素化合物的意義。

　　[實驗4]學生分組實驗,與濃NaOH溶液的反應(見圖5)。

　　[問題1]參照的產品使用注意事項,推測銨鹽可能具有哪些性質?:請記住我站域名

　　[問題2]觀察兩瓶不同存放方式的碳酸氫銨,找出不正確存放的那一瓶。你是依據(jù)什么找出來的?

　　[問題3]打開盛有碳酸氫銨的廣口瓶,聞氣味,試寫反應方程式。

　　[問題4]依據(jù)二維關系圖推測銨鹽與堿反應可能的生成物是什么?

　　[設計意圖]通過實驗探究逐步建構含氮物質之間的可能轉化關系,形成對氨、氨水、銨鹽之間轉化的完整認識。同時有助于學生從辯證的角度理解物質間的轉化。從氨、氨水到銨鹽的轉化通過與酸反應實現(xiàn),反過來由銨鹽到氨或氨水的轉化就要通過與堿反應實現(xiàn)。這樣就為研究物質的性質和物質間的轉化提供了工具和方法上的支持。

　　(3)總結應用教學活動設計

　　[問題2]如何認識和使用二維關系圖?

　　[問題3]請你利用二維關系圖尋找適合于實驗室制的反應路線。

　　[設計意圖]二維關系圖是學習元素化合物的工具和方法,應用二維關系圖可解答性質預測及物質制備等比較復雜的物質轉化問題。指導學生從宏觀上,立足于元素的角度認識物質,把握物質間的轉化,再具體到從類別和價態(tài)角度綜合分析性質,尋找制備物質的可行途徑,按照預定的方向和目標改造物質等。

　　化學實驗是學習元素化合物知識的重要途徑。教學過程中教師采取怎樣的實驗教學策略,有利于增進學生對化學學科本質特征和本質規(guī)律的認識,有利于激發(fā)學生高水平的思維活動,有利于化學知識教學朝著增進學生理解力的方向推進,是值得一線教師重新研究的重要課題。

　　感謝北京教育學院何彩霞老師在課題研究和本文寫作過程中的悉心指導!

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