基于分类观转化观的元素化合物学习策略

张劲辉 陈晓云

摘 要：元素化合物知识是中学化学中的核心知识，教师指导学生运用分类观、转化观、“价—类”二维图学习，不仅可以更好地获得元素化合物知识，还可以构建知识体系，养成良好的学习习惯，形成基本的化学观念。

关键词：分类观；转化观；价—类；价态

化学是一门重要的自然学科，即使经过多年对化学基础知识的学习，许多事实性的化学知识还是很容易忘记，留存最多的应该是化学观念。所谓观念，就是“在人脑里留下对客观事物的概括性认识”，化学观念并不是具体知识，而是最本质、最基础的东西，更是认识、分析、解决问题的特定思维方法。教学的最终目标是促进人的发展，教学时要重视化学观念的培养，对学生进行化学观念的建构，引导学生形成化学观念。化学的核心问题是正确分类与合理转化。我们在元素化合物教学时要有意识地培养学生的分类观与转化观，帮助学生轻松地、有效地学习纷繁复杂的元素化合物知识 [1 ]。

1 分类观学习物质性质

苏教版《化学1》一开篇，编者就在专题一全面阐述了物质的分类方法，许多老师觉得这里是为“分类”而“分类”，没有认真思考，忽略了编者的良苦用心。分类法是对研究对象进行归类，找出事物的规律性，是处理问题的一种思维方法，同时也是学习化学的一种重要思想观念。而学生往往只重视掌握物质的分类，却没能主动关注分类的作用与目的。老师应从专题一就开始引导学生“为何分类、如何分类”，建立起分类观，并在后续元素化合物学习中将“分类应用”贯彻始终。

利用“分类应用”进行有序思维，可以推测物质性质。从元素的视角，物质一般分为酸（含氧酸、无氧酸）、碱（强碱、弱碱）、盐（可溶、难溶）、氧化物（酸性氧化物、碱性氧化物不成盐氧化物）、单质等。一般来说活泼非金单质能和金属单质、碱、水等反应；而活泼金属单质能和活泼非金单质、酸、水等反应。酸性氧化物能和碱性氧化物、碱、水等反应；碱性氧化物能和酸性氧化物、酸、水等反应。酸能和碱、盐、碱性氧化物、金属单质等反应；碱能和酸、盐、非金单质、酸性氧化物等反应。从元素价态的视角，一般来说最低价态的物质只有还原性，最高价态的物质只有氧化性，中间价态的物质既有还原性也有氧化性。具体学习物质性质时，学生头脑中就有一个物质类别的武器，就可以很轻松地理清楚一种物质与其它类物质的关系。

比如专题二“从海水中获得的化学物质”就要认识、分析、应用活泼金属钠和活泼非金属氯。我们从物质的类别引导出两条知识主线：

金属知识主线：金属单质→氧化物（最高价）→水化物（碱）→盐。

非金属知识主线：氢化物（最低价）→单质→氧化物（最高价）→水化物（酸）→盐。

先列出知识主线：Na→Na2O、Na2O2→NaOH→Na2CO3、NaHCO3，对钠及其化合物有一个整体上的认识。每一种物质具体学习时依据“分类应用”，了解了它与其它类物质的关系，就可以系统地掌握其所有化学性质。钠是一种活泼的金属单质，不但能与非金属单质（氯气、氧气、硫等）反应，而且能与酸、水等反应；同样氯气是活泼的非金属单质，不但能与金属单质（钠、铁、铜等）反应，而且能与水、碱等反应。这样，两类物质的化学性质就得到了很好的了解。

在学习二氧化硫化学性质时，如果已经知道二氧化硫是酸性氧化物，就很容易推测出二氧化硫能与碱、碱性氧化物、水等反应。由于SO2中硫元素为中间价态+4价，推导出二氧化硫既有还原性也有氧化性，而且有酸性。当然通过生产、生活经验与实验可知SO2还具有漂白性。这样SO2的“四性”就全部收入囊中。

2 转化观学习物质变化

化学认识研究物质有两大利器：物质的类别与元素的价态。物质转化成另一种物质时，要么物质类别改变，要么元素价态改变，要么两者都变；涉及的反应为氧化还原反应和非氧化还原反应。所以我们在学习物质变化时建构“转化观”， 以物质类别为转化线索得出不同类物质的转化关系，如主要发生非氧化还原反应转化关系：Na2O →NaOH→Na2CO3→NaHCO3；也可以价态变化为线索，建构不同价态元素间的转化关系，如NH3→NO→NO2→HNO3的转化关系。元素价态改变是氧化还原反应，元素价态不变是非氧化还原反应，牢牢抓住两类反应，应用“转化观”可以学习许多疑难的化学问题。

在学习“铝三角”时，相关化学方程式的书写是最重要的也是学生最怕的。假如用物质类别就可以很容易看出它们之间的转化是有规律的：Al（OH）3、Al2O3、Al与强酸反应都是生成可溶性的铝盐（Al3+）；Al（OH）3、Al2O3、Al与强碱反应都是生成偏铝酸盐（AlO2-）。逆推过来制备氢氧化铝若用偏铝酸盐需加入（弱）酸，制备氢氧化铝若用可溶性的铝盐需加入（弱）碱。碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化也是类似的道理，碳酸钠（正盐）转化成碳酸氢钠（酸式盐）需加入少量盐酸或通入CO2，逆推过来从碳酸氢钠（酸式盐）转化成碳酸钠（正盐）要加入氢氧化钠或加热。

学习硫酸的工业制法与酸雨形成就是涉及S元素的不同价态转化。如FeS2（氧化）→SO2（氧化）→SO3→H2SO4，前两个转化必需加氧化剂（O2）使S价态升高，最后一个转与水作用成酸。硝酸的工业制法也是如此，如NH3→NO→NO2→HNO3，前面两个转化加入氧化剂，最后一个转化加水。Fe2+与Fe3+的相互转化也是一个重难点，它的实质也是一个价态变化，Fe2+→Fe3+化合价升高要加强氧化剂，逆推过来Fe3+→Fe2+要加还原剂。

有机化学知识也可以用转化观来学习，利用转化关系可以将有机化学中常见的物质类别串连起来。如C2H4→CH3CH2OH→CH3CHO→CH3COOH→CH3COOCH2CH3，这个转化关系将烃、醇、醛、酸、酯串起，既有类别转化也有价态转化，涉及的知识正是有机化学的核心。因此通过转化观将物质的性质形成网络，夯实基础知识，从而学会应用与迁移知识。

3 “价—类”二维图梳理物质知识

元素化合物知识多而散，难记易忘，方程式书写困难。运用分类观与转化观可以将这些问题解决，但是建立起知识网络就要综合运用这两种方法。

以元素的价态和物质的类别为坐标建立“价—类”二维图，纵坐标是元素可能有的价态，横坐标是元素所能形成物质的类别，坐标中可标出的是物质价态与类别对应的物质化学式。硫及其化合物、铁及其化合物可以得到图1、图2 [2 ]。

用“价—类”二维图整理物质知识时有个学习的过程，老师可以做示范，引导，提出三个步骤：画→连→写。“画”是让学生自主画出二维图；“连”是用箭头将可以相互转化的物质连接起来；“写” 是将相关的转化用方程式表示出来。写的时候要结合三重表征（宏观→微观→符号）可以强化学生对方程式的理解和记忆。

二维图是转化观与分类观的形象直观图，抓住的主线是元素价态和物质类别。它将散落的元素化合物知识进行有序的排列，是帮助学生形成知识体系的有效“工具”。这种图的优点就是能让学生自主地、有条理地列举出该元素典型的单质及化合物，并明确该元素的价态分类，继而从价态升降角度思考物质间的转化。

通过二维图可以实现对一种物质认识转化为对一类物质认识，而且横向物质有相似的化学性质。假如学生知道H2S具有还原性，也就能知道Na2S，NaHS也具有还原性；纵向物质具有通性，如SO2是酸性氧化物，SO3也是。二维图不仅可以整理知识，还实现了与知识应用的有效对接。比如在学习硫酸的性质时，先通过它所属物质类别推测其性质，再依据其中心元素S的价态推测其有氧化性，最后结合实验事实和生产、生活中的实际情况全面认识。当遇到与硫酸相关的实际问题时，如果有价态变化就纵向分析，比如工业制取硫酸，可以很顺利地从图1中找到转化路线。学生利用二维图很容易整合知识，夯实基础，迁移应用，从而提升学习能力。

许多老师认为，元素及其化合物知识是“实”的，分类观转化观是“虚”的。平时课时那么紧，学生能把课本上的化学方程式掌握就不错了，哪有时间去搞什么化学观念的培养。其实这是部分老师的片面认识，通过不断的学习与教学实践，笔者认为化学观念的培养非常重要，对提升学生的学习能力非常有帮助。我们教师不仅要在日常的教学中渗透化学观念的教学，还需要有意识地培养和引导学生学会运用化学观念指导自身的学习，养成良好的学习习惯。如果教学过程能合理引导学生用分类观学习物质变化，用转化观学习物质变化，并能正确地利用这些观念构建“价—类”二维图，就能帮助学生建构起元素化合物的知识体系。

纵上所述，如何在学习知识的同时，有效培养学生的化学观念，进而提升学生的学科素养，是我们每位化学教师都应该重视的课题。希望以上的阐述可为教学实践中化学观念的养成提供一个例证。

参考文献：

[1]毕华林，卢巍.化学基本观念的内涵及其教学价值[J].中学化学教学参考，2011（6）.

[2]何彩霞.化学学科观念建构是单元教学的核心[J].化学教育，2009（2）.