基于核心素养建构“物质转化”的教学设计——以“硫及其化合物相互转化”为例

同理lmolCH3O H 失6m o l 电子，再结合思维导图 便可以很容易得出负极的电极反应为C H 3O H + 3C O ” -6e - = 4C 02 +2H 20•显然，正极上氧气得e _ 生成的〇2_与负极生成的C 02反应生成C O 〗—；故正 极的电极反应式为〇2 +2C 02 +4e _ = 2C 〇t .
2
反思
燃料电池是一种特殊的化学电源，正极上发生的 是氧气得的还原反应，其反应机理思维导图如图9 所示■
图9
书写正极电极反应的关键是要搞清楚不同环境 下〇2^与电解质溶液中的离子或分子发生的反应，负
极是C H 4、C H 3O H 、C H 3C O O H 等燃料失电子生成c o 2 和H 2o ,同时要考虑产物与电解质溶液是否反应.
我们在课堂教学中应重视学习思路、方法、技巧 的指导，从化学反应机理上使学生认识复杂的化学变 化，培养学生的逻辑思维，提升面对复杂问题必备的 品格和能力，发展学生的核心素养.思维导图可以直 观地反映出解决问题的思路，使学生形成清晰、完整 的思路，使学生能更好地理解、掌握所学知识,教学中 那些复杂的反应机理、原理、思路用思维导图清晰完 整地呈现给学生.
(收稿日期：2020 - 09 -17)
基于秸心素养建构“物质转化”的教学设计
—
以“硫及其化合物相互转化”为例
李明
(新海高级中学江苏连云港222000)
摘要：以自然界中“硫循环”的真实情境引出本课，调动学生学习的积极性，通过学生分析自然界中“硫循环”中
硫的化合价,让学生分析哪些含硫物质是有益的，哪些是有害的，启发学生思考不同价态硫之间是如何进行转化的，从 而建立起本节课的学习任务，在解决任务的同时，培养学生“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养.
关键词：硫循环；学习任务;核心素养
1
课标和教材分析
《高中化学课程标准(2020年版）》[1]以学科核心
素养为导向，通过化学反应探究物质的性质、实现物 质的转化，体会物质性质及转化的价值，能够培养学 生科学态度与社会责任的核心素养.本文选取“硫及 其化合物相互转化”作为教学内容，主要通过探讨硫 循环中含硫物质的相互转化来构建物质相互转化的 思维模型，用真实的情境让学生体会模型的建立，以 证据推理和实验探究代替单一的讲解，促进学生形成 正确的价值观，培养学生的关键能力与必备的品格.
2学情分析
高三学生对于元素化合物的知识感觉就是很容 易听懂，但是遗忘得快且一做就错.究其原因，是不注 重从框图进行整理、记忆.本节课非常注重框图的启 发引导作用，通过一系列的问题探究来获取相关知
识，并运用分析、比较、概括、归纳等方法对所获取的 信息进行初步加工和应用，培养学生的信息素养与探 究归纳能力.
3教学方法——
基于问题解决“物质转化’’的模型
解决物质转化问题,首先要从物质类别与核心元 素价态角度预测物质性质，然后依据通过宏观辨识与 微观探析去分析问题，最后实现掌握物质转化规律的 目的,主要运用分析、比较、概括、归纳等方法.具体模
型如图1所示.
认识______1反应|______1分析
物质
性质—► 1产物—
规律
图1
作者简介：李明（1987 -),男，黑龙江绥化人，硕士，中学一级教师，研究方向：
化学教育.
4教学目标
4. 1宏观辨识与微观探析
通过自然界中“硫循环”的真实情境的创设，引导 学生分析自然界中“硫循环”中硫的化合价，进一步探 究含硫物质的性质.
4.2 变化观念与平衡思想
通过学习硫的转化和解决二氧化硫的污染，进一 步培养学生变化观念与平衡的思想，将这种理念运用 得恰到好处，造福人类.
4.3 证据推理与模型认知
【教师】据我国古代第一部药物学专著《神农本草 经》记载:“石硫黄（即硫黄）能化金银铜铁,奇物”，这 四种物质（A u2S、Ag2S、Cu S、FeS )哪种不可能是奇物？
【学生】结合氧化还原反应知识，综合变价金属反 应特点，分析出上述C u S不是奇物.
【教师】回答得非常正确.
【资料】
1.汞蒸气有毒，实验室不慎洒落一些汞，可撒上 硫粉进行处理.
通过物质类别和价态的角度建立硫及其化合物 之间的转化关系图，培养学生证据推理与模型认知的 态度.
4.4科学探究与创新意识
通过实验问题的启发，培养学生发现问题、分析 问题、解决问题的能力，进一步培养学生的创新意识.
4.5科学态度与社会责任
通过解决烟气脱硫环境污染问题，进一步培养学 生科学态度与社会责任的核心素养[2].
5教学重点和难点
重点:硫及其化合物的性质
难点:硫及其化合物的相互转化
6教学过程
环节一:认识自然界中硫循环，如图2所示.
【教师】请同学们通过硫循环图思考：自然界中硫 以什么化合价存在哪里？
【学生】火山口的单质硫，大气中的二氧化硫，土 壤或水体中的S042'
设计意图:通过创设自然界中“硫循环”的真实情 境，激发学生对硫及其化合物的认识，培养学生的学 习兴趣.
环节二:探究零价硫相互转化规律
【过渡】火山口处存在单质硫，生活中你遇到过单 质硫吗？
2.残留在试管内壁上的硫可用CS2除去，也可用 热的N a O H溶液除去.
【过渡】同学们知道热的N a O H溶液是如何除去 硫的吗？
【提示】单质硫处于中间价态，中间价态的物质可 以发生什么反应？
【学生】6NaOH + 3S = 2Na2S + Na2S03 + 3H20.
【教师】回答正确.
设计意图:通过创设硫单质的历史真实情境，结 合现实生活中对硫单质问题的解决，加强学生对单质 硫性质的掌握.
环节三:探究+4价的硫相互转化规律
【过渡】既然零价的硫可以转化为+4价的硫，那 么+4价的硫的物质还有哪些呢？
【教师】二氧化硫通人下列六种溶液，如图3所 示，见表1,回答下列问题.
X
so2气体
KMnO.
^酸性溶液
红
，溶te
液y
BaCL
^溶液
①②③④
©
⑤⑥
NaOH和
■^8(：12的
混合给液
图3
表1
现象结论对比①②
对比_
对比_
对比①⑤
【学生】对比①②，现象是均褪色.
【教师】思考，同样是褪色，褪色原理是否相同？
【学生】①还原性②漂白性.
【教师】回答得真棒，思考③⑥.
【学生】对比③⑥，
③无变化⑥浑浊.
A. 用装置甲高温分解FeS04，点燃酒精喷灯前应
先通入一段时间N 2
B. 用装置乙可检验分解产生的S02，现象是石蕊 试液先变红后褪色
C. 用装置丙可检验分解产生的S03，现象是产生 白色沉淀
D. 用装置丁可吸收尾气，避免污染环境 【学生】A 项为正确的选项.【教师】思考其余选项为什么是错误的？【学生】B 项，二化硫不能使指示剂褪色，故错误; C 项，由于三氧化硫在水溶液中的溶解性极大，也就 是三氧化硫在乙中已经完全吸收，故丙中无现象，错 误;D 项，二氧化硫与饱和N a H S 03溶液不反应，故不
【教师】思考，同样是BaCl2溶液，为什么现象不 同呢？
【学生】③中不发生化学反应.
【教师】回答得真棒，思考③④.【学生】对比③④，③无变化④浑浊.
【教师】思考，同样都是钡盐，为什么④中会变 浑浊？
【学生】溶液中呈现出的稀硝酸将+4价硫氧化 为+6价硫.
【教师】回答得真棒，思考①⑤•【学生】对比①⑤，①褪色⑤浑浊.
【教师】①中体现二氧化硫的还原性，⑤中浑浊体 现二氧化硫怎样的性质？
【学生】⑤中体现二氧化硫的氧化性.【教师】回答得非常好.
设计意图：通过创设二氧化硫实验的真实情境, 结合学生的原有知识去分析问题，在对比过程中，有 效的解决问题，加强学生对+4价的硫性质的掌握.
环节四:探究+6价的硫相互转化规律
【过渡】刚刚我们了解了 +4价硫可以被氧化为 + 6价硫，那么+6价硫具有怎样的性质呢？
已知硫酸亚铁高温分解得到二氧化硫、三氧化硫气体,2FeS04 =^=F e 203 + S02 T + S03 T ，如图 4 所 示.下列有关操作、装置、原理及对现象的表述正确的 是（)■
能用其吸收二氧化硫，错误.
【教师】回答得非常好•
设计意图:通过创设硫酸亚铁高温分解的真实情
境，对比前边学习的单质硫、+4价的硫的性质，在对 比中结合实验问题加强学生对+6价的硫性质的 掌握•
环节五:小练习
硫在空气中燃烧生成气体A ,把A 溶于水得溶液 B ,向B 中滴加溴水，溴水褪色，B 变成C ,在C 里加 Na2S 产生气体D,把D 通入B 溶液得浅黄色沉淀E. 入儿(：、0、£都含同一种元素.按人、8、(：、0、£顺序排 序的是（)•
A. S02、H 2S04、H 2S03、H 2S 、S
b
.s o 2、h 2s o 3、h 2s o 4、h 2s 、s
C. S02、H 2S03、H 2S04、S 03、Na2S203
D. S03、H 2S04、H 2S03、S 02、Na2S203【学生】B 项为正确的选项.
【教师】同学们已经掌握了硫及其化合物相互转 化的规律，我们将知识系统化，如图5所示.
价态
环节六:科学态度与社会责任
一
烟气脱硫
目前我国大、中型火电厂的脱硫系统大多采用石 灰石——石膏法工艺.一些沿海地区的发电厂则用海 水脱硫，其过程如图6所示.
海水
处理后的海水
图6
通过硫及其化合物相互转化关系，让我们用知识 武装头脑，用科学态度去分析问题，用科学方法去解 决问题，让我们拥有对国家的责任与担当，保护好我
们共同的家园.
7
板书设计
8教学反思
8. 1 从宏观辨识到微观探析
本节课从设计之初，通过问题解决的宏观现象， 进而分析微观发生的变化，实现对规律的掌握，从而 学习了硫及其化合物相互转化关系.环节一，教师通 过引导学生去寻找自然界中硫的存在形式，再将硫的 化合价分析清楚，有意引导学生通过宏观掌握硫的存 在，进入微观分析不同价态硫的化学性质，通过环节 二、三、四进而掌握硫及其化合物相互转化的规律.
8.2从科学态度到社会责任
本节课开篇通过自然界中硫循环图的展示，不仅 有利于学生掌握硫及其化合物相互转化的规律，同时
引导学生明白自然界中哪些硫的存在形式是有益的， 哪些是有害的，帮助学生建立起认知框架，通过本节课 的学习，让学生进一步思考如何去解决硫带来的环境 污染问题，进而培养学生的科学态度与社会责任感.
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准 (2017年版）[M ].北京:人民教育出版社,2018.
[2] 朱鹏飞.学科核心素养的研究进展及其对中学化学教 学的启示[J ].化学教学，2017(01) :8-15.
(收稿日期：2020 - 10 -30)
I 于“证掂推理”的现代仪器分析有机物结构賁析
江辉辉
(桐乡市高级中学浙江嘉兴314500)
摘要：随着科学技术的发展，现代仪器分析技术的成熟为有机物分子结构的测定提供了许多先进的手段，文章选
取5个典型的例题，融入证据推理的思想，说明核磁共振波谱法、红外光谱法、质谱法等现代仪器分析技术对有机物结 构分析的帮助，发展学生核心素养.
关键词：现代分析技术；核磁共振波谱法；红外光谱法；质谱法
现代科学技术的发展为有机物分子结构的测定
提供了许多先进的手段.《普通高中化学课程标准 (2017年版）》这样描述：知道红外光谱、核磁共振等 现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的 应用;通过观察典型有机化合物的质谱、红外光谱和 核磁共振图谱，讨论推测有机化合物的结构.这就要 求我们关注结构测定的方法与证据的获取，将“证据 推理”的思想融人到分析过程中.《课程标准》将“证 据推理”纳入化学学科的核心素养体系,要求学生“具 有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化 提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；建 立观点、结论和证据之间的逻辑关系以现代仪器分 析有机物结构为载体的考题，不仅考查学生必备知 识、关键能力和思维方式，更是全面检测考生的化学 学科素养.本文选取几道有关这方面的典型试题，对 如何指导学生解决此类问题作探讨.1以1H 核磁共振波谱法为载体 1. 1 知识点
利用有机物分子中的氢原子核，所处的化学环境
不同（即其附近的基团不同），表现出的核磁性就不 同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的
位置（化学位移,符号为5)也就不同.例如C H 3_0— C H 3的谱图中有1个峰，C H 3C H 2O H 谱图中有3个峰. 1.2能力考查点
例题1
核磁共振（N M R )是研究有机物结构有
力手段之一 •
(1) 某含氧有机物，它的相对分子质量为46,碳的质量分数为52. 2%,氢的质量分数为13.0%, N M R 中只有一个特征峰，请写出其结构简式______•(2) 分子式为C 3H 602的甲、乙两种有机物，其结 构简式分别为甲：H O C H 2 C H 2 C H O ，乙：C H 3 C O O C H 3，则在N M R 中：甲有______个特征峰，其强度之比为______;乙有______个特征峰，其强度之比为______■点评本题考查的知识点比较简单，如果熟悉求 分子式的基本方法，氢核磁共振的基本知识，那么该 题很容易就可以解决.
赏析（见表1).
作者简介：江辉辉（1984 -),男，浙江海宁人，本科，中学高级教师，研究方向：
课堂教学和解题.。