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摘 要:通过物质制备、应用到处理的基本框架,体会元素知识在化学核心素养培养的载体地位,同时整编近年来以氯元素为载体的高考题,了解高考题尤其是新信息背景下,是以怎样具体的问题导向来考察核心素养,明确如何建构元素复习课的模型。帮助学生梳理元素知识脉络,构建起高中核心知识间的联系和逻辑。
关键词:化学核心素养;元素复习
化学核心素养包括宏观辨识与微观探析,变化观念与平衡思想,证据推理与模型认知,实验探究与创新意识,科学精神与社会责任5个维度的内容。而以元素为载体的知识内容很好的融合了这5个维度的内涵。
一、元素物质构建高中核心知识的大框架
物质的制备常常以氧化还原反应为核心,从反应动力的角度来考察“氧化还原反应”及以该反应为原型的电化学模型建构。在具体物质的应用上融合化学反应原理即反应的热力学(方向),动力学(速率)两个维度,建构高中无机物质学习的大框架,从动力到方向再到速率的综合应用(如图1所示)。
二、含氯物质是如何建构知识的大框架
(一)含氯物质的制备题型设计
目前,氯气、二氧化氯(ClO2)作为消毒剂常用于饮用水杀菌消毒。其中二氧化氯(黄绿色,易溶于水气体,易分解爆炸)是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂,被联合国卫生组织(WHO)列为AⅠ级消毒剂。
(1)工业上可以用图1电解饱和食盐水制备ClO2。由图2判断_______________(填a、b)极产生ClO2;写出产生ClO2的电极反应式____________________________________。
(2)实验室可以用图3装置制备ClO2。已知盐酸浓度不同,气体产物不同。现向含有0.5molNaClO3溶液中滴入足量一定浓度的盐酸,共收集到黄绿色混合气体16.8L(标况下),试写出该反应的化学方程式____________________________________。
(二)物质制备是怎样体现核心素养和核心知识
上述案例改编自高考题原型,以消毒剂的制备为知识背景,用科学精神与社会责任的议题切入。从两大制备装置入手(电化学装置和实验室气体制备装置),体现模型认知的素养,同时考察学生知识迁移能力。
装置原型来源于课本工业制氯气和实验室制氯气,从知识考察来说,注重推理应用(知识构建如下)。
(三)含氯物质的应用题型设计
目前我国饮用水处理中主要用氯气作杀菌剂,经研究表明HClO的杀菌能力远比ClO-强。氯气用于杀菌时,受pH影响较大。
25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g)falsCl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2OfalseHClO+H++Cl- K2=10-3.4
HClOfalseH++ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分別在三者中所占
分数(α)随pH变化的关系如图所示。
①求算表达式Cl2(g)+H2Ofalse2H++Cl-+ClO-对应的K=_________________________。
②问题讨论:加入何种物质能增强新制氯水的杀菌能力?
③实践发现,通入等量氯气处理饮用水时,夏季杀菌效果比冬季差,试分析理由_____________________。
(四)物质应用是怎样体现核心素养和核心知识
从消毒剂的杀菌能力切入,密切联系生活生产实际。融入平衡常数计算,平衡移动原理。体现变化观念和平衡思想的核心素养。从考察的知识角度来说,问题①关于平衡常数特殊值求算法,问题②开放式问题,考察平衡Cl2(aq)+H2OfalseHClO+H++Cl-怎样正向移动,同时不能损耗HClO着重讨论CaCO3、Na2CO3,NaHCO3等物质对平衡移动的影响;问题③是平衡移动的具体应用。温度引起HClO分解和Cl2溶解度变化从而导致HClO含量降低。(知识构建如下)
(五)余氯的测定和处理题型设计
经Cl2处理过的饮用水,游离性余氯由Cl2、HClO、ClO-三种微粒构成。工业上常采用活性炭通过物理吸附、化学转化来去除超标的余氯,现研究不同条件下活性碳脱氯效果如下图所示。
判断下列说法不正确的是
A.图4说明目数越大活性炭颗粒越大
B.图5说明活性炭脱去HClO分子的速率比脱去ClO-离子速率快
(六)“余氯处理”是怎样体现核心素养和核心知识
从物质制备完整的步骤来说是包括“尾气处理”,在具体消毒剂的制备中就是“余氯处理”。在这块问题的设计上主要把知识考察点落在实验设计和速率-图像上来。问题①采用碘量法测余氯,是中和滴定问题的迁移应用,问题②是图像信息的提取,落脚点仍是速率的影响因素。(主要知识构建如下)
三、元素知识复习课型建构
元素以物质为载体,从制备到应用到环保处理,以实验流程为基本框架,在制备原理中多可融入氧化还原反应和离子反应等基本原理,物质应用多结合平衡移动以及反应速率等原理内容。而信息载体多以物质在生产生活中的主要作用展开,结合图像,数据,注重信息提取,知识迁移能力的考察。
参考文献:
[1]顾晔.化学教育,2012(8)20-2.
[2]王磊.普通高中课程标准.
作者简介:陈婷婷,乐清中学。
关键词:化学核心素养;元素复习
化学核心素养包括宏观辨识与微观探析,变化观念与平衡思想,证据推理与模型认知,实验探究与创新意识,科学精神与社会责任5个维度的内容。而以元素为载体的知识内容很好的融合了这5个维度的内涵。
一、元素物质构建高中核心知识的大框架
物质的制备常常以氧化还原反应为核心,从反应动力的角度来考察“氧化还原反应”及以该反应为原型的电化学模型建构。在具体物质的应用上融合化学反应原理即反应的热力学(方向),动力学(速率)两个维度,建构高中无机物质学习的大框架,从动力到方向再到速率的综合应用(如图1所示)。
二、含氯物质是如何建构知识的大框架
(一)含氯物质的制备题型设计
目前,氯气、二氧化氯(ClO2)作为消毒剂常用于饮用水杀菌消毒。其中二氧化氯(黄绿色,易溶于水气体,易分解爆炸)是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂,被联合国卫生组织(WHO)列为AⅠ级消毒剂。
(1)工业上可以用图1电解饱和食盐水制备ClO2。由图2判断_______________(填a、b)极产生ClO2;写出产生ClO2的电极反应式____________________________________。
(2)实验室可以用图3装置制备ClO2。已知盐酸浓度不同,气体产物不同。现向含有0.5molNaClO3溶液中滴入足量一定浓度的盐酸,共收集到黄绿色混合气体16.8L(标况下),试写出该反应的化学方程式____________________________________。
(二)物质制备是怎样体现核心素养和核心知识
上述案例改编自高考题原型,以消毒剂的制备为知识背景,用科学精神与社会责任的议题切入。从两大制备装置入手(电化学装置和实验室气体制备装置),体现模型认知的素养,同时考察学生知识迁移能力。
装置原型来源于课本工业制氯气和实验室制氯气,从知识考察来说,注重推理应用(知识构建如下)。
(三)含氯物质的应用题型设计
目前我国饮用水处理中主要用氯气作杀菌剂,经研究表明HClO的杀菌能力远比ClO-强。氯气用于杀菌时,受pH影响较大。
25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g)falsCl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2OfalseHClO+H++Cl- K2=10-3.4
HClOfalseH++ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分別在三者中所占
分数(α)随pH变化的关系如图所示。
①求算表达式Cl2(g)+H2Ofalse2H++Cl-+ClO-对应的K=_________________________。
②问题讨论:加入何种物质能增强新制氯水的杀菌能力?
③实践发现,通入等量氯气处理饮用水时,夏季杀菌效果比冬季差,试分析理由_____________________。
(四)物质应用是怎样体现核心素养和核心知识
从消毒剂的杀菌能力切入,密切联系生活生产实际。融入平衡常数计算,平衡移动原理。体现变化观念和平衡思想的核心素养。从考察的知识角度来说,问题①关于平衡常数特殊值求算法,问题②开放式问题,考察平衡Cl2(aq)+H2OfalseHClO+H++Cl-怎样正向移动,同时不能损耗HClO着重讨论CaCO3、Na2CO3,NaHCO3等物质对平衡移动的影响;问题③是平衡移动的具体应用。温度引起HClO分解和Cl2溶解度变化从而导致HClO含量降低。(知识构建如下)
(五)余氯的测定和处理题型设计
经Cl2处理过的饮用水,游离性余氯由Cl2、HClO、ClO-三种微粒构成。工业上常采用活性炭通过物理吸附、化学转化来去除超标的余氯,现研究不同条件下活性碳脱氯效果如下图所示。
判断下列说法不正确的是
A.图4说明目数越大活性炭颗粒越大
B.图5说明活性炭脱去HClO分子的速率比脱去ClO-离子速率快
(六)“余氯处理”是怎样体现核心素养和核心知识
从物质制备完整的步骤来说是包括“尾气处理”,在具体消毒剂的制备中就是“余氯处理”。在这块问题的设计上主要把知识考察点落在实验设计和速率-图像上来。问题①采用碘量法测余氯,是中和滴定问题的迁移应用,问题②是图像信息的提取,落脚点仍是速率的影响因素。(主要知识构建如下)
三、元素知识复习课型建构
元素以物质为载体,从制备到应用到环保处理,以实验流程为基本框架,在制备原理中多可融入氧化还原反应和离子反应等基本原理,物质应用多结合平衡移动以及反应速率等原理内容。而信息载体多以物质在生产生活中的主要作用展开,结合图像,数据,注重信息提取,知识迁移能力的考察。
参考文献:
[1]顾晔.化学教育,2012(8)20-2.
[2]王磊.普通高中课程标准.
作者简介:陈婷婷,乐清中学。