高中化学“常见无机物及其应用”教学研究

高中化学“常见无机物及其应用”教学研究（上）

【课程简介】

专题详细介绍了物质的组成及分类、胶体、钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质、离子反应及其发生的条件。该讲座重点分析了以上内容的知识逻辑以及在整个高中化学学科体系中的地位和作用。本专题还详细介绍了物质分类、胶体、常见金属及其化合物的教学重点、难点与教学策略；学生学习的难点与解决策略以及学习目标的检测。

【学习要求】

1. 把握常见无机物及其应用的学科知识深层次分析。

2. 把握新课程理念下金属元素及其化合物的教学重点及转变策略。

一、该主题学科知识的深层次理解

1．该主题知识结构分析

高中化学课标关于常见无机物及其应用第1 条到第4 条内容如下：

内容标准

1．能根据物质的组成和性质对物质进行分类。

2．知道胶体是一种常见的分散系。

3．根据生产生活中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质，能列举合金材料的重要应用。4．知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离，通过实验事实认识离子反应及其发生的条件，了解常见离子的检验方法。

课标常见无机物及其应用第一讲对化学物质和化学反应分类是本主题的一条基本线索。

本主题知识结构如下：

2．该主题在整个中学化学体系中的地位与作用

认识“分类”这一科学方法对化学研究的作用。物质分类：运用同一类物质的通性去预测未知物质的性质，从多角度对物质性质进行分析和理解。反应分类：从多角度对化学反应进行分类。离子反应和氧化还原反应的知识，不仅为后面学习元素化合物知识、电化学基础打下了一定的理论基础，同时还为水溶液中的电离平衡、电化学基础等理论知识的学习打下了基础，提供研究的思路方法。

3．该主题学科知识拓展

1 ）胶体的特点：

胶体是一种特殊的混合物，和真溶液不同。溶液是自发形成的，而胶体不是自发形成的，胶体的形成需要外界的推动。

错误辨析：凡是有丁达尔效应的都是胶体（错误）。高分子溶液也可以有丁达尔效应。区分胶体还是溶液的关键是看反应是否自发。

当分散剂是水或其他液体时，如果按照分散质粒子的大小来分类，可以将分散系分为溶液、胶体和浊液。溶液中的溶质粒子通常小于1nm, 胶体的粒子介于1-100nm 之间，浊液中的粒子通常大于100nm 。物质的聚集状态不同导致性质不同。物质的组成、尺度与结构决定物质的性质与功能。

怎么理解分散质和分散剂？

分散质是不连续的相，分散剂是连续的相。分散剂例如水、油等。分散质属于被分散的物质、分散剂起着容纳分散质的作用。

分散系：将一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得到的体系，叫做分散系。

2 ）胶体虽然不是自发形成的，但有一定的稳定性。

胶体具有介稳性，首先是因为同种胶粒带相同电荷，同种电荷会相互排斥（称为带电稳定性）。其次是因为胶体中的分散质相对较小，溶剂分子不断地碰撞分散质（称为动力稳定性）。

3 ）胶体用眼睛看不到内相，但是通过仪器可以看出来。

胶体粒子对光线散射，形成丁达尔现象。胶体粒子的直径在1-100nm 之间，可见光的波长在400-700nm 之间，胶体粒子的直径小于可见光波长，能使光波发生散射。由于胶体粒子带有电荷，在电场的作用下，胶体粒子在分散剂中作定向移动，这种现象叫做电泳。

4 ）胶体带什么电荷取决于所存在的环境。

制备胶体：烧杯中蒸馏水煮沸后，慢慢滴加FeCl3 饱和溶液，要不断震荡，但不宜用玻璃棒搅拌，也不宜使液体沸腾时间过长。如果滴加FeCl3 很快，就容易生成沉淀而得不到胶体。说明在胶体制备过程中浓度的控制很重要。根据需要，人们可以破坏胶体的介稳性。中和胶体粒子的电性是常用的方法之一。例如，使用静电除尘器除去空气或工厂废气中的飘尘以及细微的固体颗粒物，用石膏使豆浆变成豆腐，用明矾净水等。

5 ）胶体化学原理和方法对纳米科技发展的作用

纳米粒子的尺寸和胶体粒子大致相当。原有的胶体化学原理和方法不仅有助于纳米科技的发展，胶体化学也从中获得了新的研究方法和动力。为什么金属的超细粉末达到纳米级别时，都变成黑色的呢？原来，当材料的颗粒尺寸变小到小于光波的波长（1x10-7 m ) 时，它对光的反射能力变得非常低，大约低到小于1% ，我们看到的纳米超细粉末就都变成黑色的了。

二、该主题的教学策略

1．该主题教学目标

【知识与技能】

1 ）能根据物质的组成和性质对物质进行分类。了解常见物质及变化的分类方法，初步体验物质分类的应用。

2 ）了解溶液、胶体和浊液的区别，知道胶体是一种常见的分散系，知道胶体的丁达尔现象。能列举生活中常见的胶体，了解胶体的重要应用。

3 ）了解金属（钠、铝、铁、铜等的）性质，认识金属的共性和特性。了解重要的金属化合物（钠、铝和铁重要化合物）的主要性质和用途。掌握相关实验技能，能用物质的量对化学反应进行简单的计算。

4 ）了解电解质的概念，知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离；为分析物质在水溶液中的行为奠定基本的认识的思路和方法。能正确书写强酸、强碱和可溶性盐的电离方程式；通过实验事实认识离子反应及其发生的条件；能正确书写常见酸、碱、盐间反应的离子方程式。

【过程与方法】

运用分类、实验、模型、比较等科学方法，学习物质分类、离子反应和钠、铝、铁、铜元素及其化合物的性质，逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。从重要的化学实验（例如：铝箔燃烧、铁与水蒸气反应、碳酸钠和碳酸氢钠性质对比以及铝盐和铁盐性质的探究），进一步理解科学探究的意义。学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。

【情感态度与价值观】

1 ）感受分类法对于化学科学研究和化学学习的重要作用。

2 ）能正确认识氧化还原反应、离子反应的价值，体会其在生产生活中的应用，体验学以致用的乐趣。

3 ）感受金属材料在生产和生活中的重要应用以及对生态环境的影响，增强学好化学，保护环境，服务社会的责任感和使命感。

4 ）通过酸性氧化物、碱性氧化物、两性氢氧化物的学习，初步树立对立统一的辩证唯物主义观点。

2 ．该主题教学重点、难点及教学策略

该主题教学重点：

1 ）了解常见化学物质及其变化的分类方法。运用同一类物质的通性去预测未知物质的性质。从多角度对物质性质进行分析和理解。

2 ）电解质的概念，离子反应及其发生的条件，离子方程式的书写。

3 ）钠的氧化和钠与水的反应；铝与氢氧化钠溶液的反应; 氢氧化铝、氢氧化铁的性质；Fe2+ 和Fe3+ 的转化。

该主题教学难点：

1 ）学生是否能自主应用物质分类的方法：可以运用同一类物质的通性去预测未知物质的性质（树状分类），从多角度对物质性质进行分析和理解（交叉分类）。

2 ）胶体学科本体的理解。

3 ）两性氢氧化物概念的形成，Fe2+ 和Fe3+ 的转化。

4 ）利用微粒观分析电解质在水溶液中的存在及变化。

《金属和水的反应》教学重点落实、难点突破的教学策略：基于观察和推测的实验验证

（基本实验方法）。

本节课主要采用以问题解决为驱动，以实验探究为核心的探究式学习的教学模式。首先创设探究问题情境“滴水生火”，引起学生好奇、惊疑，以启发质疑，激发学生的内在动力。然后是实验探究，让学生在丰富的实验现象中寻找问题答案。然后变换问题“钠与水反应的产物？”学生预测后设计方案：滴加酚酞。这个活动培养学生观察实验现象、记录实验结果、分析实验现象的能力，还归纳出研究物质性质的程序，初步体会预测对设计方案的帮助。通过研究钠与水反应的实质是与水中微量氢离子反应，提出问题“铁与水能否反应”。预测能反应。通过不断的提升实验条件：铁片到还原铁粉，冷水到热水到水蒸气，最后实现了铁与水的反应。这个活动不仅培养学生分析问题、设计实验的能力，还让学生体会理论预测对设计方案的重要意义和由“简单”到“复杂”递进式实验研究的思想。

Fe2+ 和Fe3+ 的转化落实教学重点、突破教学难点的策略：基于真实问题解决的教学策略，以印刷电路板的制作为情境素材线索贯穿始终。

本课设计了三个阶段即分成了三个“最近发展区”，不断的达到要求的发展水平。

第一阶段，认识三价铁离子的氧化性及检验方法；

第二阶段，认识亚铁离子的还原性及氢氧化亚铁的还原性；

第三阶段，了解金属化合物学习的一般规律和方法。其中前两个阶段是教学的重点，第三阶段是教学的难点。

围绕印刷电路板的制作过程，教师精心设计了本节课的问题链，反复刺激学生应用氧化还原反应的原理解决问题：问题1 ：腐蚀液并不神奇，就是常见的铁的化合物：FeCl3 。那么FeCl3 溶液为什么能够与铜反应呢？问题2 ：FeCl3 还能与哪些物质反应？问题

3 ：废液中含有FeCl3 ，怎样转化为FeCl3 再次循环利用？问题

4 ：如果不依靠人为加入氧化剂，能不能实现Fe2+ →Fe3+ 的转化呢？学生们兴致勃勃，使原本枯燥无味的元素化合物知识和化学方程式的书写变得生动起来。

铝教学重点落实、难点突破的教学策略：

以铝制材料为线索展开教学，材料的成分、性能等在明线，铝的化学性质在暗线，一明一暗两条线索同时进行。

为什么易拉罐采用铝作为主要材料？易拉罐包装相对于其他包装材料有什么优势？

为什么？为什么Al 制品不易生锈？

在空气中，铝的表面很容易生成一层稳定的氧化膜，保护了内层的铝。但是天然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗腐蚀性不够强，为了使铝制品适用于不同的用途，通常还需要用化学方法对铝的表面进行处理。

三、学生常见错误与问题的分析与解决策略

1. 胶体、溶液、分散系等概念混乱。

问题分析：学生学习时学习方式相对落后，基于概念关键词来学习概念，很难真正理解概念并建立起概念之间的逻辑关系。教师在概念教学方面创新不够，没有基于学科内容本体深层次分析以及准确把握学生认知的关键点和障碍点进行教学。

解决策略：

1 ）重新梳理胶体的知识逻辑

溶液、胶体和浊液的共性是物质分散到水或其他液体中。区别是什么呢？

2 ）案例教学和实验帮助学生建立溶液、胶体和浊液的概念。

案例组1 ：一杯食盐水、一杯豆浆、一杯泥水

案例组2 ：CuSO4 的水溶液、Fe(OH)3 胶体

案例组2 用眼睛看不出两者太大的区别，借助实验手段：光束通过溶液和胶体时的区别，理解溶液和胶体的联系和区别（必做实验）。有条件的学校可以做Fe(OH)3 胶体电泳的实验。

3 ）从微观角度理解溶液和胶体的区别。

给出胶体的定义。以上是基于学生深刻理解的概念教学策略。

4 ）由溶液、胶体和浊液的分散质和分散剂的理解提出分散系的概念，并且举例拓展讲分散系更多的类型。比如，合金，空气等。也就是说分散质可以是气、液、固，分散剂也可以是气、液、固。

2. 金属及其化合物性质太多，化学反应多，感觉杂乱，记不住。

问题分析：学生亲历亲为的机会较少，一些学校化学实验条件有限，学生亲自动手做实验，直观学习金属及其化合物性质的机会较少。此外，化学教师对金属及其化合物的教学理念和策略还需要更新。

解决策略：

1 ）整体设计金属及其化合物的教学，渗透科学方法和实验教学，循序渐进。

整体设计1 ：先按金属（Na 、Al 、Fe) 典型的物理和化学性质进行教学，既关注共性也关注个性。再按金属化合物的性质，金属材料的应用进行教学。( 侧重分类观的运用)

整体设计2 ：元素与材料世界。

1) 从化学的角度看材料，铝金属材料。复合材料。

（侧重元素观的运用，以材料学习为线索带动具体物质性质的学习。

2 ）情境、问题与活动设计

避免去情境的知识教学、避免学科中心，忽视学生认识过程中心和社会生活问题中心。

3 ）及时落实与反馈

例如：Al 、Al2O3 、Al(OH)3 相关的化学方程式。

建议提高课堂教学效率，将提问和思考的第一权利还给学生，给学生上黑板书写、在笔记上书写、投影仪展示学生的常见错误并给予纠正。上课时重点难点内容应该有板书，并且给学生思考的时间，让学生自己记笔记。

四、该主题学生学习目标的检测

参见常见无机物及其应用（下）的内容。