元素化合物類試題的回歸教材法

安徽 黎紹亮

元素化合物類試題的回歸教材法

元素化合物類試題，主要是以金屬、非金屬元素單質(zhì)及其化合物性質(zhì)為載體，考查物質(zhì)性質(zhì)、應(yīng)用(包括用途、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算)及其對(duì)環(huán)境的影響。然而多數(shù)學(xué)生由于不能準(zhǔn)確理解試題中的新信息，經(jīng)常望難卻步；同時(shí)，部分教師在教學(xué)指導(dǎo)時(shí)也常常采用一題一法，或者采用新知識(shí)擴(kuò)充的形式破解，即教師自身不擅長(zhǎng)總結(jié)規(guī)律、回歸教材，因而其指導(dǎo)也就不能被學(xué)生很好地吸收消化直至模仿運(yùn)用。本文介紹聯(lián)想轉(zhuǎn)化、分開(kāi)聯(lián)合、逐級(jí)展開(kāi)、元素統(tǒng)領(lǐng)的回歸教材方法，可以有效幫助解決此類問(wèn)題。

一、聯(lián)想轉(zhuǎn)化法

聯(lián)想轉(zhuǎn)化法，就是要把試題中的新信息與教材中知識(shí)(或知識(shí)塊)類比，然后進(jìn)行信息加工、重組并解決問(wèn)題。

【例1】ClO2是一種高效安全的殺菌消毒劑，還可用于除去水中的CN-離子，轉(zhuǎn)化為2種無(wú)毒氣體，請(qǐng)寫(xiě)出相應(yīng)的離子方程式。

【破解回歸之道】ClO2與CN-離子均不是教材中物質(zhì)(或微粒)。因此，部分教師就直接以擴(kuò)充新知識(shí)的形式破解，實(shí)則可以回歸教材。

二、分開(kāi)聯(lián)合法

有一類試題的題干由多種情況組合而成，還有一類試題中的每個(gè)選項(xiàng)由多個(gè)命題組成。分開(kāi)聯(lián)合法，就是把這些試題中的多個(gè)命題、多種情況先分開(kāi)，接著直接回歸或類比教材中每個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行逐一分析并判斷，然后再聯(lián)合起來(lái)綜合判斷。

【例2】下列氣體的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，由現(xiàn)象得出的結(jié)論錯(cuò)誤的是

( )

【答案】D

【破解回歸之道】該試題中的每個(gè)選項(xiàng)由四種情況組合。每個(gè)選項(xiàng)中都有1～2個(gè)知識(shí)點(diǎn)不是教材中原有知識(shí)，要么從原知識(shí)點(diǎn)派生，要么類比原知識(shí)點(diǎn)，但都可以回歸教材。

選項(xiàng)A，教材中沒(méi)有用濃氨水和生石灰制取NH3的實(shí)驗(yàn)，無(wú)需擴(kuò)展知識(shí)，只要首先類比教材中氨水(實(shí)際是一水合氨)易分解的化學(xué)性質(zhì)，可以產(chǎn)生氨氣。再利用生石灰與水反應(yīng)是放熱反應(yīng)，結(jié)合氨氣的溶解度極大，濃氨水中含有溶質(zhì)較多、加熱減小氣體的溶解度等教材知識(shí)，即可以判斷氨氣的此種制備方法合理。然后結(jié)合教材中紅色石蕊試紙遇到堿溶液變藍(lán)、氨水顯堿性等相關(guān)知識(shí)，從而可以得出結(jié)論NH3為堿性氣體，命題均正確，不符合題意。選項(xiàng)B，教材中沒(méi)有利用濃鹽酸與濃硫酸制備氯化氫氣體的實(shí)驗(yàn)，只要首先回到教材中濃鹽酸的易揮發(fā)性、濃硫酸溶于水是放熱過(guò)程、加熱減小氣體的溶解度等教材知識(shí)，可以判斷氯化氫的此種制備方法合理。再結(jié)合pH試紙遇到酸性溶液變紅、氯化氫溶于水形成鹽酸，且溶液顯酸性，從而可以得出結(jié)論HCl為酸性氣體，命題均正確，不符合題意。選項(xiàng)C，結(jié)合教材知識(shí)，①濃鹽酸和二氧化錳加熱可以制取Cl2，②碘離子會(huì)與氯氣反應(yīng)生成碘(I2)，即體現(xiàn)氯氣的氧化性，③碘(I2)遇到淀粉溶液變藍(lán)。因此濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)可以用于檢驗(yàn)生成的Cl2有氧化性，命題均正確，不符合題意。部分教師在實(shí)際的教學(xué)中，經(jīng)常直接補(bǔ)充“濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙遇到強(qiáng)氧化性試劑會(huì)變藍(lán)”這樣的知識(shí)點(diǎn)，且往往沒(méi)有幫助學(xué)生細(xì)致分析其中蘊(yùn)含的教材基本知識(shí)。所以這種教法雖然平時(shí)簡(jiǎn)單有效，但學(xué)生自己回歸教材的能力并沒(méi)有真正練就，更談不上思維水平提升。選項(xiàng)D，亞硫酸鈉與硫酸反應(yīng)生成SO2，教材中沒(méi)有這樣的知識(shí)，必須類比實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳。再結(jié)合教材知識(shí)點(diǎn)——SO2使品紅溶液褪色，體現(xiàn)SO2的漂白性，而不是還原性，命題不完全正確，即符合題意。

【例3】ClO2與Cl2都為黃綠色氣體，且二者的氧化性相近，在自來(lái)水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛。某課外興趣小組通過(guò)圖1裝置(夾持裝置略)對(duì)其制備、吸收、釋放和應(yīng)用進(jìn)行了研究。

(1)儀器D的名稱是________。安裝F中導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)選用圖2中的________。

(2)打開(kāi)B的活塞，A中開(kāi)始發(fā)生反應(yīng)且生成兩種黃綠色氣體，其中一種能被四氯化碳吸收。為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收，滴加稀鹽酸的速度宜________(填“快”或“慢”)。

(3)已知在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______ ，在ClO2釋放實(shí)驗(yàn)中，打開(kāi)E的活塞，D中發(fā)生反應(yīng)，則裝置F的作用是

。

(4)關(guān)閉B的活塞，ClO2在D中被穩(wěn)定劑完全吸收生成NaClO2，此時(shí)F中溶液的顏色無(wú)明顯變化，則裝置C的作用是________。

(5)寫(xiě)出A中的化學(xué)方程式：

。

(6)已知吸收ClO2氣體的穩(wěn)定劑Ⅰ和穩(wěn)定劑Ⅱ，加酸后釋放ClO2的濃度隨時(shí)間的變化如圖3所示。若將其用于水果保鮮，你認(rèn)為效果較好的穩(wěn)定劑是________ ，原因是________________ 。

【破解回歸之道】教材中有氯元素，但沒(méi)有ClO2這種物質(zhì)，更沒(méi)有關(guān)于它的制備和性質(zhì)(吸收、釋放和應(yīng)用)。而只有在平時(shí)經(jīng)常做到回歸教材，即熟知教材知識(shí)點(diǎn)，并善于進(jìn)行類比，才能有效提高解答此類試題的能力。

剖析本題的關(guān)鍵就是要能分離開(kāi)實(shí)驗(yàn)：A、B的組合類比實(shí)驗(yàn)室制取氫氣，即為不加熱條件下、利用氧化還原反應(yīng)制取氣體；裝置C為裝有固體吸收劑的干燥管，即為除雜裝置，應(yīng)為Cl2的吸收裝置；單獨(dú)D類比洗氣反應(yīng)裝置，即為ClO2氣體的吸收裝置；D、E的組合類比于A、B的組合，即為不加熱條件下、利用氧化還原反應(yīng)制取氣體；F裝置類比氧化性氣體(如氯氣)的檢驗(yàn)。

(1)根據(jù)儀器特征，儀器D的名稱是錐形瓶；根據(jù)操作分析，F(xiàn)裝置應(yīng)是氣體性質(zhì)檢驗(yàn)裝置，即為洗氣瓶，所以應(yīng)長(zhǎng)管進(jìn)氣，短管出氣，選b。

(2)為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收，則需要在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體較少，類比實(shí)驗(yàn)室制取氯氣，即滴加稀鹽酸的速度宜慢不宜快。

(6)對(duì)比認(rèn)識(shí)穩(wěn)定劑吸收ClO2的效果，來(lái)源于教材中控制變量的對(duì)比方法：穩(wěn)定劑Ⅰ快吸、快放，且吸收濃度大；穩(wěn)定劑Ⅱ吸收濃度小，且可以緩慢釋放ClO2。因此若能較長(zhǎng)時(shí)間對(duì)水果保鮮，則應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間維持保鮮所需的濃度,即穩(wěn)定劑Ⅱ好。

三、逐級(jí)展開(kāi)法

對(duì)于元素單質(zhì)及其化合物有關(guān)相對(duì)原子質(zhì)量(或相對(duì)分子質(zhì)量)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度的計(jì)算，一定要運(yùn)用教材中的基本公式逐級(jí)展開(kāi)，然后再帶入具體數(shù)據(jù)(包括字母)計(jì)算；對(duì)于元素單質(zhì)及其化合物有關(guān)相對(duì)原子質(zhì)量(或相對(duì)分子質(zhì)量)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度等的誤差分析問(wèn)題，同樣要先從教材中的基本公式到推導(dǎo)公式，再帶入部分?jǐn)?shù)據(jù)或字母得到符合題意的定量公式，最后根據(jù)定量公式作誤差分析。

【例4】某一興趣小組用下圖裝置測(cè)定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鋁的相對(duì)原子質(zhì)量。

需進(jìn)行的操作有：①記錄C的液面位置；②將B中剩余固體過(guò)濾、洗滌、干燥、稱重；③待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后，記錄C的液面位置；④由A向B中滴加足量試劑；⑤檢查氣密性；⑥將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻；⑦將藥品和水裝入各儀器中；⑧連接好裝置。

(1)上述操作的順序是________(填序號(hào))。

(2)記錄C的液面位置時(shí)，除視線平視外，還應(yīng)________ 。

(3)若實(shí)驗(yàn)用鋁鎂合金的質(zhì)量為ag，測(cè)得氫氣體積為bmL(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)，B中剩余固體的質(zhì)量為cg，則鋁的相對(duì)原子質(zhì)量為_(kāi)_______。

(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若未洗滌過(guò)濾所得的不溶物，則測(cè)得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將________(填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。

【破解回歸之道】求算鋁的相對(duì)原子質(zhì)量，要么利用教材中化學(xué)方程式物質(zhì)間的質(zhì)量定比關(guān)系計(jì)算，要么通過(guò)教材中的摩爾質(zhì)量定義公式計(jì)算；鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)誤差分析，先從教材中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義式入手，再代入字母進(jìn)行數(shù)學(xué)定量分析。

四、元素統(tǒng)領(lǐng)法

元素化合物類的工藝流程圖題，是一類考查學(xué)生核心素養(yǎng)的典型題，題中常常出現(xiàn)多種元素(包含教材中出現(xiàn)過(guò)的元素和未出現(xiàn)過(guò)的元素)、多種物質(zhì)(包含教材中出現(xiàn)過(guò)的物質(zhì)和未出現(xiàn)過(guò)的物質(zhì))以及關(guān)于這些物質(zhì)的多種實(shí)驗(yàn)基本操作，解答它的高屋建瓴的方法是用元素統(tǒng)領(lǐng)法回歸教材，即逐一對(duì)每種元素的對(duì)應(yīng)物質(zhì)或微粒進(jìn)行判斷。另外，對(duì)于教材中元素但不是教材中的物質(zhì)或微粒，要參照重要的氧化還原反應(yīng)原理或復(fù)分解反應(yīng)原理等理解它的性質(zhì)；對(duì)于不是教材中的元素的物質(zhì)或微粒，要類比教材中常見(jiàn)元素的物質(zhì)或微粒進(jìn)行聯(lián)想。

【例5】硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：

回答下列問(wèn)題：

(1)寫(xiě)出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：________。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有________、________(寫(xiě)出兩條)。

(2)利用________的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質(zhì)是________(化學(xué)式)。

(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是________________________________。然后調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是

。

(4)“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是________(填名稱)。

(2)Fe3O4SiO2和CaSO4

(3)氧化溶液中的Fe2+除去溶液中的Al3+和Fe3+

(4)(七水)硫酸鎂

【破解回歸之道】試題有兩個(gè)難以突破的點(diǎn)：一是出現(xiàn)了教材中未提及的B元素，故學(xué)生沒(méi)有Mg2B2O5·H2O的性質(zhì)和制備硼酸(H3BO3)方案對(duì)應(yīng)知識(shí)塊；二是元素較多，該工藝流程中出現(xiàn)四種金屬元素(Mg、Fe、Ca、Al)和五種非金屬元素(B、Si、H、O、S，其中S元素在硫酸浸出礦粉時(shí)引入)。

“笑氣”的發(fā)現(xiàn)和作用

1800年的一天，英國(guó)化學(xué)家戴維在實(shí)驗(yàn)室中制得了一種氣體，為了弄清楚這種氣體的一些物理性質(zhì)，他湊近瓶口聞了聞，突然大笑起來(lái)，使得在場(chǎng)的另一位同事覺(jué)得莫名其妙。這時(shí)戴維也讓他的同事聞了一下，那人也大笑起來(lái)，于是，戴維便發(fā)現(xiàn)了“笑氣”。

1844年某一天，有一位自稱“化學(xué)魔術(shù)師”的人別出心裁地利用笑氣做了一個(gè)廣告：“明日上午九時(shí)在市政府大廳進(jìn)行一場(chǎng)吸入笑氣的公開(kāi)表演，本人為公眾準(zhǔn)備了一些笑氣，可以供20名志愿者使用，同時(shí)派8名大漢維持秩序，以防發(fā)生意外，望公眾踴躍觀看，在笑聲中獲得新奇感和得到精神上的滿足?！?/p>

這個(gè)別致的廣告張貼后，果然迎合了無(wú)數(shù)獵奇者的心理，人們爭(zhēng)先恐后買票來(lái)看這場(chǎng)令人捧腹大笑的表演，當(dāng)場(chǎng)就有20名志愿者上臺(tái)。當(dāng)他們吸入了笑氣后，個(gè)個(gè)都哈哈大笑，有的還放聲歌唱、手舞足蹈，做出各種稀奇古怪的動(dòng)作，觀眾看了他們的樣子，也個(gè)個(gè)笑得直不起腰來(lái)，大廳內(nèi)一片混亂。當(dāng)時(shí)有一名青年吸了笑氣后，不僅大笑大叫，而且還身不由己地狂蹦亂跳，不顧8名大漢的阻擋，從高臺(tái)上往下跳，結(jié)果大腿發(fā)生骨折，而那名青年卻毫無(wú)痛苦的感覺(jué)，仍然大笑不止。

這時(shí)會(huì)場(chǎng)上有一名年輕的牙科醫(yī)生，看到這名傷員毫無(wú)痛苦的情景，立即想到這種笑氣不但能使人發(fā)笑，肯定還有麻醉鎮(zhèn)痛的作用，不然這名青年腿骨折了怎么不感到疼痛呢？如果我用這種笑氣來(lái)作為拔牙齒時(shí)的麻醉劑，一定也能取得同樣效果。后來(lái)，那位牙科醫(yī)生在為牙病患者拔除齲齒時(shí)也用笑氣進(jìn)行麻醉，果然牙病患者也毫無(wú)疼痛感覺(jué)。不過(guò)，使用劑量要掌握適當(dāng)，否則會(huì)使患者狂笑不止，難以進(jìn)行手術(shù)。

從此以后，笑氣的功能在麻醉學(xué)史的領(lǐng)域里又創(chuàng)造了新的發(fā)展境地。

——轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，有刪改

安徽省阜陽(yáng)市第五中學(xué))