论忽视元素化合价知识教学的问题演变

摘要：现行的初高中教材在编排上存在衔接不当等问题，加上中考教育考试体制的影响，不少学校和教师为了追求声誉和中考分数，往往轻视或忽略元素化合价知识的教学。而元素化合价知识在高中阶段的教学显得极为重要，实践证明缺乏元素化合价知识的支撑，化学式、化学反应原理、离子方程式、氧化还原反应、电化学等相关知识的教学必然存在不同程度的问题演变，可能对学生的高考、升学造成相当大的影响，甚至阻碍其人生规划与发展。

关键词：忽视；元素化合价；教学实践；问题演变元素化合价是正确书写化学式的前提条件，而化学式又是正确书写化学方程式、离子方程式、氧化还原反应、电化学等重要知识的根基。本文就如果忽视元素化合价知识的教学，可能带来的潜在危机或者问题演变进行探讨。

1忽视元素化合价知识教学的根源所在

元素化合价知识这一重要的化学用语既是学习化学的基础，又是近年来中高考的重点和热点，那为何不少学校和教师还是会忽视元素化合价知识的教学呢？

1.1现行的教育考试体制影响

在现行的教育考试体制下，根据新课标考试大纲，近年来的中考或者初中学业水平考试中，元素化合价知识极少涉及，也就有了不少学校和教师为了追求声誉和中考分数，往往轻视或忽略元素化合价知识的教学。特别是在一些经济落后地区，部分学校的老师还在沿袭传统的“填鸭式”“灌输式”教学模式，中考化学成绩平均分70分以上不是难事。调查研究发现：进入高中阶段后，化学平均分50分以下纯属正常，有近45%的学生对化学丧失信心、不感兴趣，一个根本的原因就是忽视元素化合价知识的教学。

1.2教学改革教材的编排影响

《元素化合价》是人教版九年级上册第四单元第四节的内容，根据新课标大纲的要求，仅安排2学时教学，只要求达到了解水平，很显然淡化了化合价的实质性问题。学生也就很难做到快速、准确地书写化学式和化学方程式。另外，由于现行初高中教材在知识点的编排上衔接不当，原本抽象、难懂的化合价知识的阴影就在学生的心底扎根，进入高中阶段以后，学习自然变得更加被动、迷茫，心理负担骤然加重，从而影响学生的身心健康［1］。

2忽视元素化合价知识教学的问题演变

元素化合价是学好化学的基础知识，在整个中学化学教学中具有极其重要的作用，巧记善学、理解掌握方能有效运用。对一个初中生来说，化合价这部分内容，大多属于无意义识记材料，学习中既枯燥又无实验，学生仅靠死记硬背，记不住，易遗忘，学习效率不高。

2.1元素化合价与离子符号相混淆

元素化合价知识是教学中的重点和难点，由于部分教师忽视化合价知识的教学，造成学生的囫囵吞枣，在元素化合价与离子符号这两个极其简单概念间都存在着混淆。

错误列举：

（1） 离子符号的混淆：错例如亚铜离子符号写成Cu2+，而将铜离子符号写成Cu+。

（2） 原子团（根）与离子符号的混淆：错例如硝基写成NO-2，而将亚硝酸离子写为-NO2。

（3） 化合价与离子符号混淆：错例如氢氧根OH-写成OH-1，硝酸根NO-3写成NO3-，硫酸根SO2-4写成SO-24等。

2.2元素化合价与化学式不相匹配

熟练应用化学式是学好化学的根本保障，而化合价又是正确书写化学式的法宝。所以说学习化合价既是对化学式书写的复习巩固，也是对化学式重要意义的深刻理解。

例1：根据元素或原子团的化合价知识，正确书写下列物质的化学式：①氧化钠②氢氧化钡③草木灰④硫酸铁⑤氯化铝⑥氯化钙⑦硫酸钠。

［常见错误］①氧化钠Na2O→NaO②氢氧化钡Ba（OH）2→BaOH③草木灰K2CO3→KCO3④硫酸铁Fe2（SO4）3→FeSO4⑤氯化铝AlCl3→AlCl⑥氯化钙CaCl2→CaCl⑦硫酸钠Na2SO4→NaSO4等。

例2（选自《2021年云南省普通高中学业水平考试指导丛书》，改编）：

钛是一种性能非常优越的金属，常温下化学性质稳定，可耐强酸腐蚀；高温下化学性质很活泼。某高校以钛精矿（FeTiO3）为原料模拟金属钛的冶炼，步骤如下：

①用浓硫酸酸浸钛精矿：FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O；

②向混合物中加入水和铁屑，析出绿矾晶体（FeSO4·7H2O）后进行“操作Ⅰ”，得到滤液；

③加热滤液，将生成的HTiO3沉淀煅烧，得到TiO2；

④在高温条件下，向焦炭与TiO2的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和CO;

⑤加热条件和稀有气体（如氩）氛围下，用TiCl4与镁反应可得到钛。回答下列问题：

（1） 步骤③H2TiO3中Ti的化合价是。

（2） 步骤④中发生的化学方程式是。

［命题思路］本题主要考查金属钛冶炼的流程，涉及元素化合价、操作步骤、方程式书写等知识［2］。

元素化合价知识相对枯燥、乏味，不易记忆。若教师又不重视，毫无疑问，学生必然出现对元素化合价知识的记忆和运用脱节，导致元素化合价与化学式的不匹配，阻碍了教学的良性发展。

2.3阿伏伽德罗常数题型难以解决

阿伏伽德罗常数题型在近几年的高考题中为必考题，而这类题型常具有一定的隐蔽性，需要借助化学方程式（元素化合价的变化）加以分析才能解决。试想，若忽视元素化合价知识的教学，考生能不误入陷阱？

例如：设NA为阿伏伽德罗常数，下列叙述正确的是：（）

A. 2.4 g金属镁变为镁离子时失去的电子数为0.1 NA

B. 常温常压下，1 mol NO2气体与水反应生成NA个NO-3

C. 62 g Na2O溶于水后所得溶液中含有O2-离子数为NA

D. 在铜与硫的反应中，1 mol铜失去的电子数为NA

［部分解析］如D选项：Cu与S反应的方程式为Cu+SCuS，据Cu-2e-→Cu2+，1 mol铜失去的电子数为2NA，反而误认为D选项是错误的。

［问题演变］就因为一个“忽视”、一个“无知”，学生面对高考常痛失6分，可谓“差之毫厘，失之千里”，问题的严重性也就不言而喻。

2.4离子或化学方程式的书写正确率下降

不难发现，近几年各省的高考试题，离子或化学方程式的书写已成为常考点，离子方程式的知识出题率是100%。此类考题常以元素化合价知识（氧化还原反应）为主要考查对象。而根据新课标大纲的要求，淡化化合价的概念，部分教师忽视化合价知识的教学也就成为必然。显而易见，离子方程式知识的考查，其正确率能不下降？

例如（高考改编）判断下列各题中的文字描述与相应的离子方程式书写是否相对应？

1. Fe（NO3）3溶液加入过量的用稀硫酸酸化的NaI溶液，2Fe3++2I-2Fe2++I2，错。其原因是还有NO-3→NO。

2. 铁屑和稀硫酸的反应，2Fe+6H+2Fe3++3H2↑，错。其原因是H+只能将铁屑氧化为Fe2+。

3. 利用腐蚀法制作印刷线路板：2Fe3++3Cu2Fe+3Cu2+，错。其原因是Cu只能将Fe3+还原到Fe2+。

4. 向Ca（ClO）2溶液中通入少量的SO2气体，Ca2++2ClO-+SO2+H2OCaSO3↓+2HClO， 错。其原因是ClO-可氧化SO2。

［命题思路］以上各小题均考查氧化还原反应，涉及元素化合价知识、离子方程式书写等知识［3］。

2.5化学反应原理的把握更加困惑

元素化合价知识不清，不会灵活运用其解决实际问题，导致对化学反应原理的把握难度增大，甚至杜撰反应物或生成物，不符合客观事实，错误地书写相关化学方程式。

［常见错误］①铁与酸反应：Fe+2HClFeCl2+H2↑，错写成2Fe+6HCl2FeCl3+3H2↑；②高一实验室制取漂白粉或漂白精：Cl2+2Ca（OH）2CaCl2+Ca（ClO）2+H2O错写成Cl2+2CaOHCaCl+CaClO+H2O；③硫化铝与水反应Al2S3+6H2O2Al（OH）3↓+3H2S↑错写成AlS+2H2OAl（OH）2↓+H2S↑；④Fe与I2反应错写成2Fe+3I22FeI3等。

例如（2021年北京市等级性考试化学19，改编）：某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。

（1） 浓盐酸与MnO2混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在盐酸和MnO2。反应的离子方程式是。

（2） 根据（1）中结论推测：酸性条件下，加入某种化合物可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO2。经实验证实了推测。该化合物是。

［命题思路］本题考查氧化还原反应的原理，涉及元素化合价知识、离子方程式书写等知识［4］。

如果对元素化合价知识不深入理解和灵活运用，仅靠繁琐且枯燥的记忆，学生不仅记不住物质的特性，也无法克服死记硬背化学方程式的弊病，化学反应原理的理解又何从谈起？

2.6氧化还原反应的教学倍受影响

氧化还原反应贯穿整个高中教材的始终，在中学化学知识体系中占有非常重要的地位，是近年来高考的重点、难点和热点内容。此类题型考查的形式多样，题目新颖灵活，定性与定量结合，适合不同层次的学生，区分度明显。可以这样说：学好了氧化还原反应就等于掌握了开启氧化还原反应之门的金钥匙，推开了学好化学的智慧之门。

例如（2021年北京高考9）：用电石（主要成分为CaC2，含CaS和Ca3P2等）制取乙炔时，常用CuSO4溶液除去乙炔中的杂质，反应为：

①H2S+CuSO4 CuS↓+H2SO4

②24CuSO4+11PH3+12H2O8Cu3P↓+3H3PO4+24H↑SO4

下列分析不正确的是：（）

A. CaS、Ca3P2发生水解反应的化学方程式：CaS+2H2OH2S↑+Ca（OH）2、Ca3P2+6H2O2PH3↑+3Ca（OH）2

B. 不能依据反应①比较硫酸与氢硫酸的酸性强弱

C. 反应②中每24 mol CuSO4氧化11 mol PH3

D. 用酸性KMnO4溶液验证乙炔还原性时，H2S和PH3有干扰

［易错提示］C项，注意①PH3中的H是正一价吗？②被氧化的PH3的物质的量并不等于参加反应的PH3的物质的量。

对元素的化合价知识的准确理解和把握，是学好氧化还原反应的基础，更是学好高中化学的有力保障［5］。

2.7电化学知识的实质性突破受阻

电化学是高考命题的热点之一，也是近几年的高考必考题。高考试题以选择题或非选择题等形式出现。主要考查点：原电池、电解池、电子转移、电极产物、电极反应式的书写等，而这些，无一不与元素化合价知识紧密相关联。

例如（选自《2021高中化学选择性必修1.教材帮》，改编）：锂离子电池广泛应用于日常电子产品中，也是电动汽车动力电池的首选。正极材料的选择决定了锂离子电池的性能。磷酸亚铁锂（LiFePO4）以其高倍率性、高比能量、高循环特性、高安全性、低成本、环保等优点而逐渐成为“能源新星”。

（1） 磷酸亚铁锂生产的主要方法，通常以锂盐、磷酸盐和亚铁盐为原料，按一定比例充分混匀后，在惰性气体氛围中，经过较低温预分解、高温焙烧，最后研磨粉碎而成。请回答下列问题：

①补充完整该反应的化学方程式：Li2CO3+2FeC2O4·2H2O+2NH4H2PO42LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑++。

②理论上，反应中每转移0.15 mol电子，会生成LiFePO4g。

［答案解析］（1） ①由原子守恒可知，Li2CO3+2FeC2O4·2H2O+2NH4H2PO42LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑+2CO↑+7H2O↑。②C2O2-4中C的化合价为+3，生成的CO和CO2中C元素的化合价分别为+2、+4，生成2 mol CO转移2 mol电子，同时生成2 mol LiFePO4，则反应中每转移0.15 mol电子，生成0.15 mol LiFePO4，其质量为23.7 g。

［命题思路］本题主要考查锂离子电池，涉及元素化合价分析、电子转移、化学方程式书写等知识。

如何去记住这么多的化合价呢？实践证明：采用顺口溜记忆法效果较好，这样可以把一些枯燥乏味的数字变得有意义。在教学中，同时结合元素周期表，教其反复练习，使学生体验到学习的快乐，增强学习兴趣［6］。

3结语

从以上诸多问题不难看出，如果教师在教学过程中不更新传统的教育观念，忽视元素化合价知识，相关教育主管部门缺乏对现行初高中化学教材内容编排衔接的调研，不加以高度重视，不及时修订相关的教育法规和考试制度，教育改革中出现的个别小问题，很可能演变为影响学生的个体发展，甚至阻碍教育发展和时代进步的大问题。

参考文献：

［1］毕华株，元英丽.化学教育新视野［M］.济南：山东教育出版社，2004.

［2］宋红杰.新型化学电源的高考考点例析［J］.中国现代教育装备，2011（5）：17.

［3］刘春保.原电池电极反应式的书写［J］.新课程（中旬），2012（11）：3637.

［4］雷范军.2010年高考化学原电池命题趋势点评［J］.广东教育（高中版），2010（8）：19.

［5］孙永权.高中化学有效教学的实现策略与实践探索［J］.教育教学论坛，2014（4）：3132.

［6］江玉安.高考复习：化学学科的再发现与新认知——以基于试题讲评的《化学反应原理》复习为例［J］.中学化学教学参考，2022（10）：2728.