利用分类观和价态观实现知识迁移

山东 崔淑芹

在高中阶段的学习中从分类观的角度分析物质，就是让学生建立单质、氧化物、酸、碱、盐及其他化合物之间转化的一般思维模型；从价态观的角度建立物质之间的转化关系，则是利用氧化还原反应的原理，分析化合价的变化，利用氧化还原的配平、强弱规律，不交叉规律、歧化规律以及元素周期律等建立物质之间的转化关系。

高中化学元素化合物的知识一直是学生学习和高考考查的难点，学生对此部分普遍有两种反应，一是知识零散难记，应用时对所学知识的提取困难；二是高考考的全是平时没学的，高考遇到新情景时无法应对。这就需要我们在高三二轮复习时，帮助学生构建知识网络和思维模型，掌握分析物质性质的方法，从而实现知识的迁移，进而来应对陌生情景下的高考题型。

《普通高中化学课程标准(2017年版)》对化学学科的要求是以培养学生的核心素养为目标，新高考要体现核心素养的考查，对元素化合物部分的内容要求为认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类；同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化；认识元素在物质中可以具有不同的价态，可以通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。对学业水平的要求中提出：能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化；能从物质类别和元素价态的视角说明物质的转化路径。这就要求用分类观和价态观学习元素化合物知识。

分类观和价态观是学习化学物质性质的核心观点，高三二轮复习中要利用这两个核心观点将元素化合物零散的知识进行系统梳理，将元素化合物的重点知识进行重组，按照由浅入深、由表及里、由简单到复杂、由具体到抽象的内在逻辑，优化知识结构，建立分析物质的思维模型。利用类比思维，实现知识迁移，笔者在教学中做了以下尝试。

一、利用分类观构建常见元素及化合物之间的相互转化关系

从分类观的角度分析物质，就是让学生建立单质、氧化物、酸、碱、盐及其他化合物之间转化的一般思维模型。选取典型物质为代表，通过归纳分析构建思维模型如图1所示，并通过对典型物质的分析，进行类比归纳分析一类物质的性质，以实现知识的迁移。

二、从价态观的角度建立物质之间的转化关系

从价态观的角度建立物质之间的转化关系，是利用氧化还原反应的原理，分析化合价的变化，利用氧化还原的配平、强弱规律，不交叉规律、歧化规律以及元素周期律等建立物质之间的转化关系，并迁移到氧化剂还原剂的选择或陌生条件下氧化还原反应的书写等难点。不必让学生死记硬背一个个零碎的化学方程式，既能减轻学生的负担又能提升学生的能力。

以SO2的学习为例，首先从物质类别的角度分析，SO2属于酸性氧化物，构建转化关系如图2所示：

图2

三、利用类-价二维思想 构建元素化合物知识网络图

高三二轮元素化合物的复习，可从分类观和价态观两个角度整合知识，建立各元素化合物转化的价-类二维图。以物质的类别(单质、氧化物、酸、碱、盐等)为横坐标，以某元素的化合价为纵坐标，在二维平面内绘制含有某元素物质与化合价关系的图象称之为该元素类-价二维图。利用类价二维图，首先根据物质类别横向分析该物质的类别共性，再根据核心元素的化合价纵向分析该物质的氧化还原性，最后再辨析该物质的特性，即按照“先归类，再共性，后特性”思维方式复习元素化合物。元素类-价二维图具有直观、线索清晰、引导性强等特点，以元素类-价二维图作为元素化合物的复习平台，既有利于从物质类别和价态视角掌握物质的共性，更有利于优化重组物质间的转化关系，相对于单一孤立的反应，通过创设情境构建的物质之间的转化关系，更有利于系统地掌握物质性质。同时关系图相当于一个图示模板，有助于培养学生的统摄思维和概括能力，有利于同类物质之间模仿迁移。图3和图4是铁元素和硫元素的类-价二维图。

图3 铁的类—价二维图

图4 硫的类—价二维图

四、利用类-价二维思维实现知识迁移

【例1】(2017·全国卷Ⅰ·27节选)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式____________________。

【例2】(2019·全国卷Ⅰ·26节选)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O·SiO2，以及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为____________________。

高考中对铜、铬、钒、钴等金属元素的考查，看似陌生，实际上由于这些元素和铁在元素周期表中位置相近，要求学生在建立铁的类-价二维的思维基础上进行知识的迁移，考查学生的归纳、分析、推测能力。

分类观和价态观是新高考对考生综合能力及基本素质提出的要求，使学生学习元素化合物知识的同时构建基本思维模型，是五个核心素养中证据推理与模型认知的具体体现。在教学中，从物质类别和化合价的变化两个方面，结合类-价二维图帮助学生建立知识网络，走出元素化合物学习的困惑，同时培养学生归纳分析能力，建立思维模型。遇到陌生情境下的物质分析，先根据物质类别，找到熟悉的物质再利用类比思维进行迁移。不但能够将所学的元素化合物的知识，轻松的建立知识网络，在高考中迅速提取信息，解决问题，更能够将熟悉的知识应用于陌生情境，实现知识的迁移。