三、揭示知识的内在联系

中学化学包含的事实性知识内容庞杂,全面地详尽讨论既不可能、也不一定奏效,教学时如能理清知识间错综复杂的内在联系,找到主要的知识线索和重点研究的对象,则可收到事半功倍的效果。这一策略的具体实施可从以下几方面入手。

  1. 突出典型元素及其化合物知识的教学

中学教材按类或族讨论物质的具体性质,常常从具体的代表物入手研究其性质,再推广到一般,这种“求同”归纳的思路在事实性知识的教学中应用广泛。例如,在分别讨论了盐酸、硫酸和硝酸三种酸的性质之后归纳出酸的通性;在重点研究氯单质及其化合物的性质基础上,概括出卤族元素及化合物的一些共性;从分析乙醛的结构和性质入手导出醛的通性、通式等。同时采用的另一条思路是,抓住某些物质的特殊性或反常现象作“求异”分析, 很容易将它们与同类或同族的共性相分离。例如,酸类中的浓盐酸具有还原性,浓硫酸和硝酸具有强的氧化性,硝酸还具有不稳定性等等,制法上也各异。卤素原子由于电子层数的差异,单质的性质出现递变,其中氟是最活泼的非金属,能置换出水中的氧,碘的性质最不活泼,但能使淀粉溶液呈现特殊的蓝色,卤素的一些化合物(如 HClO 等)也有各自的特性。

循上思路进行教学,既触类旁通,从一种或几种物质入手引出一类物质的通性,又兼顾到个别物质的特性,使复杂的知识在突出重点的同时得以简化。

  1. 理顺结构、性质、存在、制法、用途之间的关系

物质的结构、性质、存在、制法、用途等具体的知识并不是彼此孤立的, 而是有机地联系在一起。物质的性质(物理性质和化学性质)作为核心,维系着两条线索,即“结构——性质——用途”和“性质——存在——制法”。

①前一条线索隐含的关系是:物质的结构特点决定物质的性质,物质的性质

是结构特点的反映;物质的性质影响用途,物质的用途反映出物质的一定性质。因此,教学时应注意从微观角度探讨物质具有某种性质的原因。单质的性质主要考虑原子结构的特点(非金属还需分析成键情况),化合物的性质主要联系分子结构的特点。物理性质多与物质分子的聚集态(晶体结构)有关(如“干冰”是分子晶体,SiO2 是原子晶体,两者的物理性质完全不同), 化学性质多与电子得失或转移的倾向有关。当物质的某些性质体现出一定的实用价值时,就构成了用途的具体内容。如氯气能与碱(Ca(OH)2)反应, 故可用于制漂白粉;食盐既可熔融电解,也可制成饱和水溶液电解,能得到钠、氯气、氢氧化钠等产品,因而是重要的化工原料;CO 具有还原性,可用于冶炼金属;甲烷具有可燃性,是一种很好的气体燃料。

从后一条线索可知,物质的性质直接影响它在自然界中的存在形态,像

① 吴永仁主编,中国中学教学百科全书(化学卷),沈阳:沈阳出版社,1990 年版,第 474~475 页。

稀有气体、氮气等性质稳定的物质,一般不容易与其他物质起化学反应,在自然界中主要以游离态存在;较活泼的物质多以化合态存在于自然界(如镁、铝主要存在于矿石中)。物质的性质和存在形态又决定着这种物质的制取和收集的方式。例如,金属钠性质活泼,用化学方法较难制得,可通过熔融电解自然界中大量存在的氯化钠来获得钠。为防止阴极产物钠的挥发(氯化钠的熔点为 1073K,钠的沸点为 1156K),在原料中加入氯化钙降低熔点

(混合盐熔点为 873K),并可减少钠的分散(熔融混合物的密度比钠大,钠易浮于面上)。①因此,通过分析物质的性质和存在形态,可以解释直接液化或气化分离、一般的化学方法或电解手段制取某物质的原因,从而将看起来似乎是孤立的知识很好地串联起来,在理解的基础上强化记忆。

  1. 明确不同物质之间的相互转化关系

物质的相互转化关系也称反应规律,是事实性知识内在联系的重要方面。揭示这种关系时,有两点必须明确:一是转化的方向,二是转化的条件。例如,FeS2 →SO2 →SO3 → H 2SO4 表明了从黄铁矿到硫酸的

三、揭示知识的内在联系 - 图1转化过程,其中的反应都是有条件的:①需将矿石粉碎后加高温煅烧;②需在 400—500℃温度下加 V2O5 催化;③理论上加水即可,但实际生产时常用98.3%的硫酸吸收以避免形成酸雾。又如,有机物之间的某种转化关系

的条件是:①需在加热、加压、催化

剂条件下方可水化;②需在催化剂存在下小心氧化;③需催化条件下氧化;

④需镍催化和加热条件下加氢;⑤需在 170℃左右,浓硫酸存在条件下脱水。同一元素及其化合物之间的转化关系有时是很复杂的,可以找出多条

三、揭示知识的内在联系 - 图2三、揭示知识的内在联系 - 图3三、揭示知识的内在联系 - 图4三、揭示知识的内在联系 - 图5“主干”。例如,硫及其化合物除了上面提到的转化关系外,还有S H2S Na2S NaHS、SO2 H2SO3 →Na2SO3 →Na2SO4 →BaSO4 等多条

“主干”。教学时必须充分挖掘,系统整理,形成纵横交错的、完整的知识网络,有助于学生对事实性知识的理解和记忆,提高知识迁移的效率。

确定具体物质转化的一般依据有:复分解反应发生的条件,氧化剂、还原剂的相对强弱,有机物官能团的性质等。但不少反应由其特性决定(如 Al

(OH)3→NaAlO2),必须根据实际情况进行分析。