思维建模在高三无机化学实验复习中的应用

熊建飞吴利敏（四川省泸县第五中学　四川泸县　646105）



思维建模在高三无机化学实验复习中的应用

熊建飞吴利敏
（四川省泸县第五中学四川泸县646105）

摘要：针对目前高三无机化学实验复习中存在的问题，提出了采用思维建模的学习方式。以实验室制氯气为例，把制取氯气的六个环节紧密联系起来，对无机实验考查的知识及能力要求巧妙地融和到一块。使学生用已有的知识构建起自己的思维模型，做到对实验方法与能力的内化，引导学生在建构好的思维模型上进行迁移应用。

关键词：无机化学实验；思维建模；实验室制氯气

高三无机化学实验知识点琐碎，以实验为载体的高考试题考查知识面广泛，这对学生的复习带来了很大的困难。实验是能力的体现，比如分析问题解决问题的能力、操作能力、创新能力、在新的情景中知识迁移的能力，而不是单纯的知识归纳，这就要求学生对无机化学实验要有一个整体上的把握。思维建模可以帮助学生建立起一种做实验题的思维模型，在实验复习中发挥良好的作用。

一、思维模式的建立

以氯气的实验室制法为例，利用思维导图这一工具将制备氯气的六个环节联系在一块，让学生自己动脑找到它们之间的联系。为了引导学生有效地建立起思维模式，设计建立过程的线索为：驱动性问题→讨论探究→实验观念建构（图1）。

1.反应原理

驱动问题1：启发学生根据已有的知识或教材中的材料，思考制取Cl2所选用的试剂是什么，反应条件是什么，为什么这样选择。

观念建构：反应原理是物质制备的前提，这是学生首先要明白的问题，因为它关系到整个实验的其它环节，如由反应原理可以选择合适的实验装置、目标物质中可能混有的杂质及怎样除杂等。

2.装置

驱动问题2：经过学生讨论，使学生明白实验装置的选择是由实验原理决定的。顺理成章地引出实验装置的观念建构。

观念建构：引导学生思考常见的实验装置有哪些。如（1）实验装置的选择依据及种类：如制氯气选用固体+液体，并加热；联想实验室制氨气选用怎样的装置。（2）实验仪器的名称及使用：分液漏斗、圆底烧瓶、洗气瓶、集气瓶；根据已有的知识，引导学生思考还有哪些常见的仪器（干燥管、蒸馏烧瓶、长颈漏斗、滴液漏斗、冷凝管、容量瓶、酸式滴定管、碱式滴定管）。⑶引导学生思考仪器组装完后为什么要检验气密性，怎么检验。

图1　思维模式建立

3.气体净化

驱动问题3：学生通过思考交流，明白在制备气体的时候，要想得到纯净的气体，必须要除去杂质。学生继续深入思考，除杂的依据是什么。进而引导学生思考混合物的分离提纯。

观念建构：以Cl2为例，除去H2O（气）可以用干燥剂、除去HCl可以用饱和食盐水。除去这两种气体有没有顺序，除去H2O（气）能不能用碱石灰，除去HCl能不能用NaOH溶液，这些问题能够使学生更加深入的思考。思考的过程也就自然成了观念建构的过程，在这个过程中教师要巧妙地作出指导。引导学生做出总结。

4.气体收集

驱动问题4：由Cl2的收集方法，启发学生根据已有的知识思考气体的收集方法有哪些，为什么选择这样的问题。

观念建构：让学生自己通过思考与交流建立起气体收集的方法与选择依据。

5.检验

驱动问题5：由Cl2的检验，启发学生联想其它气体的检验，如H2O（气）、NH3、SO2、CO2、CO、NO2、NO、H2等。进而引导学生深入思考其它物质或离子的检验，如Fe3+、Fe2+等。

观念建构：通过以上问题的思考，让学生自己建构起实验的思维能力，自然而然地总结出物质检验的依据是物质的特征反应。

6.尾气处理

驱动问题6：启发学生思考，为什么Cl2不能直接排放到空气中，进而引导学生联想还有哪些气体需要进行尾气处理。通过Cl2的处理方法，引导学生深入思考气体处理方法的依据是什么。

观念建构：经过上述问题的讨论与交流，让环境保护意识深入学生内心深处，在做实验的时候对于有毒气体一定要做好尾气处理。继而引导学生归纳总结尾气处理的方法有哪些，选择的依据是什么，应该选择哪些试剂，哪些需要防倒吸等。

二、思维模式的应用

通过上述思维模式的建立，在建模的过程中学生对无机化学实验从反应原理到尾气处理有一个系统的认识，逐渐形成无机实验的思维模式。为了加深对思维模式的理解与应用，特选择了具有代表性的近年高考无机实验题。

（2015课标Ⅰ，26）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1=5.4×10-2，K2=5.4×10-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体（H2C2O4· 2H2O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。回答下列问题：

（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是，由此可知草酸晶体分解的产物中有。装置B的主要作用是

（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、。装置H反应管中盛有的物质是。②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是。

（3）①设计实验证明：

［思维模式应用］

1、2.产物检验：检验CO2的特征试剂是澄清石灰水。由装置C中现象，可知分解产物中有CO2。

3.气体的净化：因为草酸易升华，在加热条件下草酸变为气体，草酸气体能够与Ca（OH）2反应生成草酸钙沉淀，干扰CO2的检验。由于草酸的熔点为101℃，用冰水降温可以使其凝华变为固体，从而达到除杂目的。

4、5、6.对思维模式中的六个环节的综合考查：检验CO，可通过检验还原CuO后的产物中有CO2即可，所以要先除去CO2，除CO2要选试剂NaOH溶液。为了确定CO2是否除尽，需用特征试剂澄清石灰水。在气体进入H之前还要除去其中的

H2O（气），故要选用干燥剂。检验还原CuO后的产物中有CO2需用特征试剂澄清石灰水。由于CO有毒，需要尾气处理，针对CO的性质选用收集的处理方式。

7.反应原理：根据强酸制弱酸原理设计方案。

8.反应原理及定量测定：根据中和滴定原理，1mol草酸消耗2molNaOH设计方案。

三、反思评价，促进思维模型的建构

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实验观念的建构是在思维建模的过程中形成的，在此过程中要充分发挥学生的自主学习能动性，让学生充分暴露思维过程，在交流与碰撞的过程中体验学习的乐趣，激发思维的火花。思维模型的形成，还需要学生在不断的实践与反思中加以修正和完善。

参考文献

［1］李化生.增强基础性和综合性加强应用和创新能力考查［J］.中国考试，2015，11：27-34

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.029

文章编号：1008-0546（2016）03-0082-02

中图分类号：G633.8

文献标识码：B