“发展性任务”教学主张下的高中化学课堂教学——以高三微专题复习课为例

江苏 姚明站

依《中国高考评价体系》及其说明和《关于做好2021年普通高校招生工作的通知》要求，高考命题要基于立德树人的根本任务，在问题情境中认识、分析和解决问题，发挥高考命题的育人功能和导向作用，在2021年1月份的江苏省2021年新高考适应性考试(以下简称江苏省适应性考试)中，试题的开放性、灵活性明显增强，加大了归因类问题的考查力度，有效地避免了学生在学习中的“机械刷题”和死记硬背的现象，这类试题必将成为今后高考重点考查的对象。归因类问题因情境陌生、探究性强，对学生的信息的获取和处理能力要求高，导致学生缺乏解决问题的自信，产生畏难情绪和逃避心理，从而错失学科核心素养发展和学业质量水平提升的机会。

教师可以根据命题情境，设计“发展性任务”，引导学生获取和处理信息，达到提高学生证据推理意识的目的，达成使学生学会解决问题并形成解题思路的目标，发展学生的学科核心素养，提升学生的知识结构化水平。所谓“发展性任务”，是指教师能够站在发展学生学科核心素养的高度，根据《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》要求，在深度解读教材的基础上，把课堂教学目标分解为若干个梯度合理、结构鲜明、富有启发性和生成导向的学习任务。发展是事物不断前进的过程，是由旧事物到新事物的运动变化过程，其根源是内部矛盾，即事物的内因，化学就是在原子、分子的层面上研究物质发展变化的学科。所以，发展性任务必须有明确的指向性，具有矛盾性、思辨性和探究性的特征。

现以陌生非氧化还原反应方程式的书写及应用为例，说明在教学中如何设计发展性任务。非氧化还原反应多为复分解反应，也会涉及无单质参加的化合反应、无单质生成的分解反应(如铵盐、弱酸酸式盐、难溶氢氧化物、难溶碳酸盐等分解)等，以“紧凑式问题组”模式进行“微型专题”复习。

1.“酸性物质与碱性物质”反应

【例1】(2020·江苏卷·16节选)吸收工厂烟气中的SO2，能有效减少SO2对空气的污染。氨水、ZnO水悬浊液吸收烟气中SO2后经O2催化氧化，可得到硫酸盐。

图1

(1)氨水吸收SO2。向氨水中通入少量SO2，主要反应的离子方程式为____________________；当通入SO2至溶液pH=6时，溶液中浓度最大的阴离子是________(填化学式)。

(2)ZnO水悬浊液吸收SO2。向ZnO水悬浊液中匀速缓慢通入SO2，在开始吸收的40 min内，SO2吸收率、溶液pH均经历了从几乎不变到迅速降低的变化(见图2)。溶液pH几乎不变阶段，主要产物是________(填化学式)；SO2吸收率迅速降低阶段，主要反应的离子方程式为________________。

图2

“发展性任务”问题设计：

(1)Q1：向氨水中通入SO2的过程中，发生的反应有哪些？

Q2：该反应过程中，溶液中溶质与pH之间有什么关系？

(2)Q1：溶液pH为什么会从几乎不变到迅速降低？

Q2：向ZnO水悬浊液中匀速缓慢通入SO2过程中，发生了哪些反应？溶液pH应如何变化？

Q3：追问，为什么pH迅速降低阶段SO2吸收率也迅速降低？(从平衡移动的视角分析)

策略分析：试题以“吸收工厂烟气中的SO2”真实情境为载体，题给信息中提供了吸收SO2的方案、图像信息以及相关陌生物质的性质，信息量较大，对学生陌生信息的获取和处理能力要求高，学生解题思路不清晰是首要的答题瓶颈。研究SO2被氨水、ZnO水悬浊液吸收过程中发生的反应、对应产物以及溶液pH的变化情况，是一个动态变化的过程。教师在进行教学设计时聚集问题，结合物质的转化规律，可以设计出如上所示的发展性任务，将任务目标进行合理分解，设计出梯度合理、结构鲜明、富有启发性和导向性的问题，引导学生动态生成对问题的理解，最终使学生完成任务或解决问题，并逐步形成问题解决的流程，建构解决问题的思维模型，把握解决问题的思维路径。

2.“强酸制弱酸”原理

【例2】(2017·江苏卷·16节选)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图3：

注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)。

“发展性任务”问题设计：

Q1：溶液的pH如何变化，首先要考虑什么？

Q2：“过滤Ⅰ”所得滤液主要成分是什么？“反应”生成的产物是什么？

Q3：写出反应的离子方程式，各反应的本质是什么？分析溶液pH的变化情况。

3.“水解”反应

(1)沉淀：向酸性废水中加入适量Fe2(SO4)3溶液，废水中的氨氮转化为NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀。

①该反应的离子方程式为________________________。

②废水中氨氮去除率随pH的变化如图4所示，当1.3

图4

“发展性任务”问题设计：

Q1：沉淀氨氮反应过程中，题中给了哪些关键信息？

Q2：尝试书写该反应的离子方程式，分析该沉淀氨氮的反应本质是什么？

Q3：随着pH的增大，影响氨氮去除率的因素可能有哪些？氨氮去除率上升段和下降段的主要原因分别是什么？

【例4】(1)以粉煤灰(主要成分为Al2O3、SiO2，还含少量Fe2O3等)为原料制取氧化铝的部分工艺流程如图5：

图5

“除铁”生成Fe(OH)3的离子方程式：________________________。

(2)(2021·湖南省适应性考试·16节选)在加热条件下，尿素[CO(NH2)2]在水中发生水解反应，放出________和________两种气体(写化学式)。

“发展性任务”问题设计：

Q1：“除铁”生成Fe(OH)3的反应物是什么？

Q2：该反应的本质是什么？如何书写该反应的离子方程式？

Q3：书写尿素[CO(NH2)2]在水中发生水解反应的化学方程式，总结水解的化学反应方程式书写的要点。

从例3到例4，两个例题本身就体现任务的发展性，提升理解水解反应的本质，进行发展性任务设计。从而形成更为完善的水解概念体系。

4.“平衡转化”思想

【例5】沉钴工艺流程如图6所示，请写出“沉钴”过程中的离子方程式：________________________。

图6

“发展性任务”问题设计：

Q1：根据工艺流程图，寻找“沉钴”过程主要的反应物和生成物，并书写反应的离子方程式。

Q2：对照反应物和生成物，分析该反应的本质过程可能是什么？

5.多重复合类

【例6】在50℃时ZnSO4溶液中加入NH4HCO3碳化，生成ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O、(NH4)2SO4和CO2，写出碳化过程的化学方程式：________________________。

“发展性任务”问题设计：

Q1：根据原子守恒书写反应的化学方程式，该反应可如何分解？(可看成“平衡转化”和“水解”两个过程的复合)

Q3：该反应溶液pH变化对产物的组成会造成什么影响？

【例7】(2021·江苏省适应性考试·16改编)取一定量蚀刻废液{主要成分为[Cu(NH3)4]Cl2}和稍过量的NaOH溶液加入到三颈瓶中，在搅拌下加热反应并通入空气，待产生大量的黑色沉淀时停止反应，趁热过滤、洗涤，得到CuO固体；所得固体经酸溶、结晶、过滤等操作，得到CuSO4·5H2O晶体。

写出用蚀刻废液制备CuO反应的化学方程式：____________________。“加热反应并通入空气”的目的是______________________________。

“发展性任务”问题设计：

Q1：结合题给信息，推理书写化学方程式。

Q2：“加热反应并通入空气”的目的是什么？

Q3：分析蚀刻废液制备CuO反应可能包括哪几个过程？

Q4：追问，银镜反应{[Ag(NH3)2]OH溶液}必须在碱性条件下发生的原因是什么？

策略分析：非氧化还原反应的化学方程式的书写，只有能够洞悉反应的本质，才能精准地判断和书写出正确的化学方程式，方能进一步应用原理解释说明和判断。