“氮及其化合物”一輪復(fù)習(xí)教學(xué)思路

歐陽(yáng)志斌

摘要：通過對(duì)蘇教版高中化學(xué)新舊教材中“氮及其化合物”的內(nèi)容選擇、編排順序、知識(shí)呈現(xiàn)方式的比較分析與研究，依據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，提出對(duì)高三一輪復(fù)習(xí)教學(xué)的一些思考：以“自然界的氮循環(huán)”為教學(xué)線索，選用新教材中的素材組織教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系。

關(guān)鍵詞：新教材;氮及其化合物;教材解讀;復(fù)習(xí)教學(xué)

學(xué)校2020屆學(xué)生在高一階段使用的是2004年審定的蘇教版高中化學(xué)教材（以下簡(jiǎn)稱“舊教材”），遵循《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的指導(dǎo)要求。2020年審定的蘇教版高中化學(xué)教材（以下簡(jiǎn)稱“新教材”）于2020年秋學(xué)期投入使用。因此，本屆學(xué)生高三復(fù)習(xí)時(shí)面臨“教師在新課標(biāo)的指引下，使用舊教材開展新高考改革背景下的新課教學(xué)”的尷尬局面。在“氮及其化合物”一輪復(fù)習(xí)時(shí)，筆者基于對(duì)新舊教材的對(duì)比解讀，形成了教學(xué)思路。

一、新舊教材對(duì)比解讀

氮及其化合物是高中化學(xué)元素化合物知識(shí)的重要內(nèi)容之一，主要包括氮的固定、氨氣的性質(zhì)及應(yīng)用、硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用、含氮化合物的合理使用、自然界的氮循環(huán)等。新教材把該部分內(nèi)容安排在必修第二冊(cè)專題7“氮與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展”，以專題的方式呈現(xiàn);舊教材則安排在必修1專題4《硫、氮和可持續(xù)發(fā)展》第二單元《生產(chǎn)生活中的含氮化合物》。

（一）“氮的固定”相關(guān)內(nèi)容

舊教材在第一課時(shí)《氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化》中涉及“氮的固定”相關(guān)內(nèi)容，但未給出定義;在第二課時(shí)《氮肥的生產(chǎn)和使用》的《拓展視野》欄目中有提到“生物固氮、自然固氮和工業(yè)固氮”，沒有介紹氮的分子結(jié)構(gòu)。

而新教材第一單元的主題就是“氮的固定”，其中給出了定義，并詳細(xì)介紹了三種固氮的方式及價(jià)值。由于必修第一冊(cè)專題5介紹了電子式和結(jié)構(gòu)式，因此，本部分還將氮分子的結(jié)構(gòu)單列了出來(lái)。

（二）“氨氣的性質(zhì)及應(yīng)用”相關(guān)內(nèi)容

舊教材將這部分內(nèi)容嵌于第二課時(shí)《氮肥的生產(chǎn)和使用》中，沒有介紹氨的催化氧化和氨氣的還原性，只在介紹工業(yè)上制備硝酸時(shí)提到氨的催化氧化，化學(xué)方程式需要學(xué)生根據(jù)信息自主書寫;對(duì)于氨水作為化肥，只提到了“氨易揮發(fā)，因此常將氨轉(zhuǎn)化為各種固態(tài)銨鹽加以使用”。

而新教材則將這部分內(nèi)容嵌于第二單元《重要的含氮化工原料》中，較詳細(xì)地介紹了氨的還原性和氨的催化氧化，并給出了氨的催化氧化的熱化學(xué)方程式，提到了氨的催化氧化是工業(yè)制備硝酸的重要反應(yīng)之一;對(duì)于氨水作為化肥，較詳細(xì)地介紹了它的優(yōu)缺點(diǎn)和施用時(shí)的注意事項(xiàng)。

（三）“硝酸的性質(zhì)及應(yīng)用”相關(guān)內(nèi)容

舊教材用一個(gè)課時(shí)完整介紹了硝酸的性質(zhì)，《問題解決》欄目介紹了工業(yè)上制備硝酸的流程，要求學(xué)生根據(jù)信息和所學(xué)知識(shí)寫出工業(yè)上制備硝酸的化學(xué)方程式。

新教材用一個(gè)課時(shí)完整介紹了硝酸的性質(zhì)及其應(yīng)用，沒有介紹工業(yè)制備硝酸的流程，而是在專題最后《綜合評(píng)價(jià)》欄目呈現(xiàn)了工業(yè)上制備硝酸的設(shè)備和流程示意圖;在《學(xué)科提煉》欄目中提到“以氨氣為原料，通過非氧化還原反應(yīng)的途徑可以將氨轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮肥，而以氧化還原反應(yīng)方式則可進(jìn)一步將氨轉(zhuǎn)化為硝酸”。

（四）“含氮化合物的合理使用”相關(guān)內(nèi)容

這部分內(nèi)容分布在舊教材“氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化”“氮肥的生產(chǎn)和使用”內(nèi)容中，介紹了氮氧化物對(duì)環(huán)境的影響以及預(yù)防和控制，提到了“避免將銨態(tài)氮肥與堿性肥料混合施用”。

新教材則將其作為第三單元的主題，比較詳細(xì)地介紹了銨態(tài)氮肥使用時(shí)的注意事項(xiàng)，以及硝態(tài)氮肥施用時(shí)需要注意土壤的濕度和氣溫，并設(shè)計(jì)了《學(xué)以致用》欄目考查銨態(tài)氮肥和硝態(tài)氮肥的合理使用;詳細(xì)地提到了尿素及其優(yōu)點(diǎn)和施用時(shí)的注意事項(xiàng)。

（五）“自然界的氮循環(huán)”相關(guān)內(nèi)容

舊教材以《拓展視野》欄目呈現(xiàn)這部分內(nèi)容，只有文字表述，沒有展示氮元素在自然界中的循環(huán)圖，提到了“人與自然環(huán)境是相互聯(lián)系、相互依存的”。

新教材以《跨學(xué)科鏈接》欄目呈現(xiàn)這部分內(nèi)容，文末還展示了氮元素在自然界中的循環(huán)圖（見圖1）;在正文部分提到了“氮循環(huán)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)起著重要的作用”。

可以看到，新教材特別注意揭示教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含的學(xué)科觀念、學(xué)科思維方式和學(xué)科思想，比如：通過人工固氮、氮氧化物的無(wú)害化處理的應(yīng)用實(shí)例，凸顯化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和可持續(xù)發(fā)展理念，建立“綠色化學(xué)”思想。

二、教學(xué)思路

（一）以“自然界的氮循環(huán)”為教學(xué)線索

新教材《跨學(xué)科鏈接》欄目介紹了“自然界的氮循環(huán)”并且提供了氮元素在自然界中的循環(huán)的圖示，因而充分發(fā)揮插圖的教學(xué)功能成為復(fù)習(xí)教學(xué)的關(guān)鍵一環(huán)。我們可以“自然界的氮循環(huán)”為主線，使含氮物質(zhì)一一呈現(xiàn)在學(xué)生面前，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)氮循環(huán)對(duì)自然界、對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的重要作用。

教師展示新教材上的氮循環(huán)圖，使學(xué)生了解氮循環(huán)的主要過程。然后，請(qǐng)學(xué)生在圖上將含有氮元素的物質(zhì)用紅色筆單獨(dú)標(biāo)注出來(lái)，并結(jié)合已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，從物質(zhì)類別、氮元素價(jià)態(tài)角度對(duì)含有氮元素的物質(zhì)進(jìn)行分類。接著，結(jié)合“自然界的氮循環(huán)”分析嘗試用箭頭表明含氮物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化，并思考：這些轉(zhuǎn)化對(duì)自然界、對(duì)人類社會(huì)有什么積極的意義和影響？這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)避免了教師一味講解的弊端，給了學(xué)生更多的自由思考空間，讓學(xué)生自主調(diào)用所學(xué)的知識(shí)分析和解決實(shí)際問題。

另外，新教材將“氮的固定”設(shè)計(jì)成第一單元的主題，并給出了“氮的固定”的定義，比較系統(tǒng)地介紹了自然固氮和人工固氮，突出了固氮對(duì)人類生存的重要意義。對(duì)此，可以“閃電”這種自然現(xiàn)象作為教學(xué)情境引發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到閃電既是自然固氮的一種方式，也是氮循環(huán)中的重要環(huán)節(jié);然后，讓學(xué)生以“自然固氮”為載體，認(rèn)識(shí)氮?dú)?、一氧化氮和二氧化氮的性質(zhì)，自主調(diào)用物質(zhì)類別、價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化的思路方法解決人工固氮問題。也可以引導(dǎo)學(xué)生統(tǒng)整氮的固定中涉及的含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，形成“氮三角”轉(zhuǎn)化圖（如圖2），并按照箭頭方向?qū)懗鱿鄳?yīng)的化學(xué)方程式，促進(jìn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化，幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)元素及其化合物知識(shí)的一般思路方法。

（二）選用新教材中的素材組織教學(xué)

新教材中新增了多幅插圖，如“處理汽車尾氣的催化轉(zhuǎn)化器”“光化學(xué)煙霧籠罩下的城市”“尿素晶體”“生長(zhǎng)茂盛的農(nóng)作物”“液氨制冷氣統(tǒng)”“氮元素在自然界中的循環(huán)”“固氮酶”“哈伯發(fā)明的合成氨實(shí)驗(yàn)裝置”等。這些插圖都蘊(yùn)含一定的教學(xué)價(jià)值，可作為教學(xué)情境素材使用。

比如，通過出示“處理汽車尾氣的催化轉(zhuǎn)化器”插圖，創(chuàng)設(shè)安裝凈化裝置對(duì)汽車尾氣中的氮氧化物進(jìn)行無(wú)害化處理的教學(xué)情境，讓學(xué)生感受到化學(xué)科學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值，形成對(duì)化學(xué)學(xué)科積極正向的認(rèn)同感;通過“哈伯發(fā)明的合成氨實(shí)驗(yàn)裝置”圖片與現(xiàn)代合成氨工廠圖片的對(duì)比，以及合成氨化學(xué)史的介紹，使學(xué)生知道合成氨工藝發(fā)展的艱辛歷程，培養(yǎng)堅(jiān)持不懈、不畏艱難的科學(xué)探究精神。

（三）引導(dǎo)建構(gòu)結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系

新教材增設(shè)了“氮及其化合物的轉(zhuǎn)化”《學(xué)科提煉》欄目，該欄目為學(xué)生認(rèn)識(shí)和實(shí)現(xiàn)氮及其化合物提供了方法導(dǎo)引（利用氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)不同價(jià)態(tài)含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化;利用非氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)相同價(jià)態(tài)含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化）。另外，新教材把原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)、元素周期律及元素周期表的應(yīng)用等知識(shí)，置于“氮與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展”專題之前，復(fù)習(xí)教學(xué)還應(yīng)考慮充分發(fā)揮“位—構(gòu)—性”系統(tǒng)思維認(rèn)識(shí)方式的價(jià)值。

教師可引導(dǎo)學(xué)生從氮的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)認(rèn)識(shí)氮元素具有豐富的價(jià)態(tài)（-3、0、+2、+3、+4、+5價(jià)），分別列舉每種價(jià)態(tài)所對(duì)應(yīng)的典型物質(zhì)（如NH3、N2、NO、HNO2、NO2、HNO3等）。進(jìn)一步地，請(qǐng)學(xué)生回顧和介紹以上典型含氮物質(zhì)的性質(zhì)及應(yīng)用，采取教師評(píng)價(jià)和學(xué)生評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式完善和補(bǔ)充。然后，請(qǐng)學(xué)生思考如何實(shí)現(xiàn)不同價(jià)態(tài)含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，如何實(shí)現(xiàn)相同價(jià)態(tài)物質(zhì)含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化。最后，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)氮及其化合物的價(jià)類二維圖（如圖3），并寫出每一步含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)方程式或離子方程式，建立“宏觀、微觀、符號(hào)”相結(jié)合的思維方式。

身處新高考改革和新教材使用的過渡期，一線化學(xué)教師理應(yīng)更加關(guān)注新高考的動(dòng)向，依據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，仔細(xì)研讀新教材，將其中的重要新增內(nèi)容和體現(xiàn)的學(xué)科理念自然地滲透于復(fù)習(xí)教學(xué)中，切實(shí)提高復(fù)習(xí)教學(xué)質(zhì)效，助力學(xué)生備戰(zhàn)新高考。

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