滕瑛巧　王星喬　于淑兒　包朝龍

摘要： 提出“主題鏈接、模型建構(gòu)”復(fù)習(xí)模式的內(nèi)涵、操作程序，并以“硫酸銅晶體的制備、一水硫酸四氨合銅的制備、一水硫酸四氨合銅的成分測定、構(gòu)建分析模型”為主線，設(shè)計(jì)了“一水硫酸四氨合銅的制備與含量分析”一課，為化學(xué)實(shí)驗(yàn)有效復(fù)習(xí)提供了可資借鑒的操作模式和教學(xué)案例。

關(guān)鍵詞： 主題鏈接； 模型建構(gòu)； 化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)； 問題境脈

文章編號： 1005-6629（2018）6-0048-07 中圖分類號： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

自2015年10月起，浙江高考化學(xué)進(jìn)入了“學(xué)考+選考”模式： 選考的學(xué)生參加化學(xué)學(xué)科的學(xué)業(yè)水平測試（占70%比重）并同時加試選考試題（占30%比重），成績計(jì)入高考總分。其中，實(shí)驗(yàn)綜合題是三道加試題必考題之一。

1 實(shí)驗(yàn)加試題命題規(guī)律

通過對考試說明和選考真題的深入研究，分析命題特色和命題規(guī)律（見表1），發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)加試題具有如下命題特點(diǎn)： 以陌生物質(zhì)制備為主線，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析核心反應(yīng)，在此基礎(chǔ)上能夠識別和選擇反應(yīng)裝置、控制反應(yīng)條件等；繼而根據(jù)圖表提供的信息及相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，對產(chǎn)品與雜質(zhì)進(jìn)行分離提純（確定方法、設(shè)計(jì)方案、選擇試劑）；最后對目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行純度或產(chǎn)率計(jì)算[1]。

2 傳統(tǒng)復(fù)習(xí)存在的問題

復(fù)習(xí)過程中學(xué)生經(jīng)常會出現(xiàn)“一聽就會，一用就亂、一考就忘”等現(xiàn)象，說明學(xué)生雖做了大量練習(xí)題，但仍沒有把握試題的核心本質(zhì)，遷移能力較弱。此外，從閱卷數(shù)據(jù)以及平時的模擬測試來看（見圖1，31題是實(shí)驗(yàn)加試題），該題是得分率最低、學(xué)生最懼怕的題型之一。究其原因，可能是當(dāng)前常態(tài)五步復(fù)習(xí)法（知識點(diǎn)呈現(xiàn)、重難點(diǎn)梳理、典型例題剖析、解題方法歸納、變式練習(xí)鞏固）用時多[2]，難以真正培養(yǎng)學(xué)生思維能力和知識應(yīng)用能力，已逐漸不適應(yīng)現(xiàn)在選考加試題要求。

3 “主題鏈接，模型建構(gòu)”復(fù)習(xí)模式內(nèi)涵

如何讓復(fù)習(xí)課既能實(shí)現(xiàn)知識的整合、思維能力的提升，又能讓復(fù)習(xí)課鮮活靈動、充滿挑戰(zhàn)，與此同時達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的，筆者嘗試用“主題鏈接，模型建構(gòu)”復(fù)習(xí)模式，取得了較好的效果。

學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為指引，在充分研究高考試題命題規(guī)律基礎(chǔ)上，選擇與化學(xué)相關(guān)的某一主題（一種物質(zhì)、一則新聞、一幅圖片等）鏈接復(fù)習(xí)內(nèi)容的知識點(diǎn)，整合高頻考點(diǎn)及易錯點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)問題鏈，在問題解決過程中實(shí)現(xiàn)知識與能力的同步提升，最終提煉出某類試題的命制模型、問題解決思維模型等。

4 “主題鏈接，模型建構(gòu)”復(fù)習(xí)模式操作程序

4.1 選擇合適主題

主題是教學(xué)情境的承載體、知識能力的生長樹、思維活動的聚集點(diǎn)。主題的選擇應(yīng)體現(xiàn)以下幾個特點(diǎn)： （1）真實(shí)性，無論是“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)還是浙江選考試題都強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境下的問題解決；（2）貼近性，選取貼近生活實(shí)際、貼近教材所學(xué)內(nèi)容、貼近最近發(fā)展區(qū)的素材，有利于訓(xùn)練思維的遷移能力；（3）綜合性，能夠承載類似選考試題的多維度考查，需要調(diào)用學(xué)生多方面的知識、多角度的思考[3]。綜上，選取“一水硫酸四氨合銅的制備與含量分析”這一題材，一方面與《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教材中“硫酸亞鐵銨的制備”相似度較高，另一方面融合了化學(xué)學(xué)科多維度核心素養(yǎng)（見圖2）。

4.2 創(chuàng)設(shè)問題境脈

“素養(yǎng)為本”的教學(xué)要求教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)“未知”的、“原始”的、“實(shí)際”的問題情境，并以此為主線，將整個教學(xué)內(nèi)容融合其中，從而統(tǒng)領(lǐng)整個教學(xué)過程，這就是“問題境脈”[4]。通過對有關(guān)科技文獻(xiàn)的檢索以及相關(guān)試題的改造重組，本節(jié)課以“廢銅屑→硫酸銅晶體→一水硫酸四氨合銅晶體→成分測定”作為教學(xué)主線，精心設(shè)計(jì)問題鏈，以此激發(fā)、推動、維持、強(qiáng)化和調(diào)整學(xué)生的認(rèn)知活動、情感活動和實(shí)踐活動等，讓學(xué)生的思維不斷地走向深入，與此同時實(shí)現(xiàn)考點(diǎn)突破與素養(yǎng)提升（見表2）。

4.3 構(gòu)建分析模型

學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，采用建模思想，將化學(xué)問題中次要的、非本質(zhì)的信息舍去，可使本質(zhì)的知識變得清晰，更容易納入學(xué)習(xí)者已有的知識框架中，解決化學(xué)問題時更容易實(shí)現(xiàn)遷移[5]。此外，高中化學(xué)把“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”作為核心素養(yǎng)之一，并要求“能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架”。

浙江選考物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)題主要考查核心反應(yīng)中的反應(yīng)原理、裝置選擇與識別、反應(yīng)條件控制、綠色化學(xué)與安全等，分離提純中的除雜提純方法、實(shí)驗(yàn)操作、雜質(zhì)檢驗(yàn)等，目標(biāo)產(chǎn)物的純度、產(chǎn)率、含量和產(chǎn)物性質(zhì)推斷等（見圖3）。

如浙江省2016年10月選考31題提煉得到物質(zhì)制備的流程分析模式如圖4所示。

試題中的6個問題中5個問題考查“核心反應(yīng)”的反應(yīng)原理（試劑選擇）、實(shí)驗(yàn)操作（蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶方法）、反應(yīng)原理（方程式）、裝置評價(jià)、儀器操作，1個問題考查“目標(biāo)產(chǎn)物”的含量測定。

5 基于“主題鏈接，模型建構(gòu)”復(fù)習(xí)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)

5.1 環(huán)節(jié)一 硫酸銅晶體的制備

[情境引入]一水硫酸四氨合銅（Ⅱ） [Cu（NH3）4]SO4·H2O（M=246g·mol-1）是一種深藍(lán)色晶體，通常由硫酸銅溶液與氨水混合制得，常溫下在空氣中易與水和二氧化碳反應(yīng)生成銅的堿式鹽。常用作殺蟲劑、媒染劑，在堿性鍍銅中也常用作電鍍液的主要成分；也是高效、安全的廣譜殺菌劑，還是植物生長激素，能促進(jìn)作物生長，明顯提高作物產(chǎn)量。

[信息提示]

信息1： Fe3+、 Cu2+、 Fe2+三種離子在水溶液中形成氫氧化物沉淀的pH范圍如圖5所示。

[學(xué)生]分小組討論，共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，典型方案進(jìn)行板演。

[師生討論]教師引導(dǎo)學(xué)生從“科學(xué)、可行、安全、簡約、經(jīng)濟(jì)、綠色”等實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)原則出發(fā)，結(jié)合小組設(shè)計(jì)方案，共同修改完善板演方案，獲得較優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案，如圖6所示。

在師生討論過程中，輔以下述問題組細(xì)化實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容：

（1） 傾析法的適用對象？

（2） 為什么溫度控制在50℃，如何控制？

（3） 如何判斷是否氧化完全？

（4） pH調(diào)節(jié)到多少？用什么物質(zhì)調(diào)節(jié)？

（5） 趁熱過濾之后是否要進(jìn)行洗滌？

（6） 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶之前為何需加稀硫酸調(diào)節(jié)pH至2？

（7） 工業(yè)上也用硝酸氧化銅屑，則可能含有的雜質(zhì)是什么？如何進(jìn)行提純？已知硫酸銅晶體在A、 B、 C三種溶劑中溶解度隨溫度變化如圖7所示，重結(jié)晶時選擇哪種作為溶劑？

設(shè)計(jì)意圖： 余文森教授認(rèn)為，基于核心素養(yǎng)的教學(xué)一個顯著的特征是問題來源于真實(shí)情境、是原生態(tài)的。本節(jié)課以一水硫酸四氨合銅（Ⅱ）用途作為引入，激發(fā)了學(xué)生的興趣，讓學(xué)生明白本節(jié)課的價(jià)值。這一環(huán)節(jié)的核心讓學(xué)生設(shè)計(jì)由廢銅屑制備硫酸銅晶體的實(shí)驗(yàn)方案，并輔以問題組細(xì)化實(shí)驗(yàn)操作過程中相關(guān)問題，有以下目的： 一是考查、訓(xùn)練學(xué)生的思維遷移能力和嚴(yán)密性，這與《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教材“硫酸亞鐵銨的制備”中由廢鐵屑制備硫酸亞鐵非常相似；二是溫習(xí)、落實(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)： 原料預(yù)處理、反應(yīng)條件控制、分離提純（冷卻結(jié)晶、重結(jié)晶）、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化；三是培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、應(yīng)用信息的能力。

5.2 環(huán)節(jié)二 一水硫酸四氨合銅的制備

[信息提示]

[教師]演示實(shí)驗(yàn)： 往硫酸銅溶液中逐滴滴加氨水。

[問題]反應(yīng)何時結(jié)束？

[學(xué)生]藍(lán)色沉淀恰好溶解。

[問題]如何從硫酸四氨合銅溶液中獲得晶體？

[學(xué)生]蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。

[教師]可行嗎？

[學(xué)生]不行，該方案存在明顯缺陷，加熱蒸發(fā)過程中NH3揮發(fā)，使反應(yīng)[Cu（NH3）4]2+Cu2++4NH3平衡往右移動，且Cu2+發(fā)生水解，產(chǎn)物晶體中往往含有Cu（OH）2或Cu2（OH）2SO4雜質(zhì)?？山Y(jié)合資料信息，加入乙醇使其析出。

[教師]演示實(shí)驗(yàn)： 將無水乙醇加入到硫酸四氨合銅溶液中，晶體析出后轉(zhuǎn)移至抽濾裝置的布氏漏斗中。

[問題]瓶壁殘留晶體怎么辦？

[學(xué)生]用濾液將其沖洗下來，轉(zhuǎn)移至布氏漏斗中，以提高產(chǎn)率。

[問題]如果要洗滌布氏漏斗中的晶體，選擇什么作洗滌劑？它的優(yōu)點(diǎn)是？

[學(xué)生]酒精，它的優(yōu)點(diǎn)有： 可以降低晶體因溶解而造成的損失；可以除去表面的可溶性雜質(zhì)和水分；酒精易揮發(fā)，晶體易干燥。

[問題]采用何種干燥方法，能否晾干或者加熱烘干？

[學(xué)生]不能晾干，因?yàn)榫w常溫下在空氣中易與水和二氧化碳反應(yīng)生成銅的堿式鹽；也不能加熱烘干，易使[Cu（NH3）4]SO4·H2O分解（失去水或失去氨氣），可以用酒精洗干。

設(shè)計(jì)意圖： 這一環(huán)節(jié)通過演示實(shí)驗(yàn)、問題驅(qū)動等教學(xué)方式，讓學(xué)生學(xué)會從化學(xué)反應(yīng)原理角度分析核心反應(yīng)及核心物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件與方案，解釋或解決實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)問題。晶體的分離提純（析出、洗滌、干燥）一直是浙江選考化學(xué)實(shí)驗(yàn)加試題的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，本環(huán)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)加試題，通過提供晶體的相關(guān)性質(zhì)信息，讓學(xué)生自主提供晶體的析出、洗滌、干燥方案，考查學(xué)生對信息的攝取、加工和應(yīng)用能力，以及綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題的能力。

5.3 環(huán)節(jié)三 一水硫酸四氨合銅的成分測定

[過渡]制得晶體之后，需要對晶體的成分進(jìn)行定量測定，以確定是否是目標(biāo)晶體，常用定量分析方法有沉淀法、滴定法、測定氣體體積法等。

[投影]（1） SO2-4含量測定（沉淀法）。

稱取試樣0.6566g上述備用的一水硫酸四氨合銅樣品，置于400mL燒杯中，加25.00mL蒸餾水使其溶解，稀釋至200.00mL。加稀HCl （6.000mol/L）2.00mL，蓋上表面皿，加熱至近沸。取BaCl2（0.1000mol/L）溶液32.00mL于小燒杯中，加熱至近沸，然后用滴管將熱BaCl2溶液逐滴加入樣品溶液中，同時不斷攪拌溶液。靜置，檢驗(yàn)沉淀是否已完全。置于電爐（或水?。┥霞訜?，陳化約半小時后，冷卻至室溫。過濾和洗滌，干燥和灼燒，冷卻稱量， 。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)三次，BaSO4平均質(zhì)量為0.6132g。

[問題]如何判斷是否沉淀完全？是否洗滌干凈？

[問題]補(bǔ)充橫線空格中的操作。

[投影]（2） NH3含量測定（滴定法），NH3吸收裝置見圖9。

稱取0.2200g上述備用的一水硫酸四氨合銅樣品，放入250mL錐形瓶中，加80.00mL水溶解，再加入10.00mL 10%的NaOH溶液。在另一錐形瓶中，準(zhǔn)確加入30.00mL標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液（0.5000mol/L），放入冰浴中冷卻。從漏斗中加入3～5mL 10% NaOH溶液于小試管中，漏斗下端插入液面下2～3cm。加熱接近沸騰時改用小火，微沸1h左右。取出導(dǎo)管，用蒸餾水沖洗導(dǎo)管內(nèi)外，洗滌液收集在氨吸收瓶中，從冰浴中取出吸收瓶，加2滴酸堿指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液（0.5000mol/L）滴定剩余的溶液。重復(fù)三次，平均消耗標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液體積22.88mL。

[問題]為何保持微沸狀態(tài)1小時？

[問題]為何使用空氣冷凝管和冰水浴，如不使用對測量結(jié)果有何影響？

[問題]根據(jù)酸堿中和滴定曲線（見圖10）分析，應(yīng)選擇哪種酸堿指示劑？

[投影]（3） Cu2+測定（分光光度法）。

已知Cu（NH3）2+4對特定波長光的吸收程度（用吸光度A表示）與Cu2+在一定濃度范圍內(nèi)成正比?，F(xiàn)測得Cu（NH3）2+4的吸光度A與Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度關(guān)系如圖11所示。準(zhǔn)確稱取0.7008g樣品，用蒸餾水溶解并定容至100mL，準(zhǔn)確移取該溶液10.00mL，加10.00mL NH3·H2O，再用蒸餾水定容至25mL。重復(fù)三次，測得溶液平均吸光度A=0.137。

[投影]（4） 樣品成分測定。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)測定數(shù)據(jù)，填寫表4。

設(shè)計(jì)意圖： 此環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)方案素材來源于真實(shí)科技文獻(xiàn)，通過對一水硫酸四氨合銅的成分測定，目的在于復(fù)習(xí)鞏固沉淀法、滴定法等經(jīng)典定量分析方法，強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算能力。此外，近幾年浙江選考（高考）真題中出現(xiàn)了諸如電位滴定法、分光光度法等新型定量分析方法，本教學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)文獻(xiàn)引入了Cu2+測定的分光光度法，培養(yǎng)學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力。

5.4 環(huán)節(jié)四 構(gòu)建分析模型

[教師]本節(jié)課圍繞“一水硫酸四氨合銅的制備與含量分析”，結(jié)合提供的資料信息，對原料進(jìn)行預(yù)處理，從化學(xué)反應(yīng)原理角度分析核心反應(yīng)，控制反應(yīng)條件，監(jiān)控反應(yīng)進(jìn)程，進(jìn)行分離提純，獲得目標(biāo)產(chǎn)物，進(jìn)而分析目標(biāo)產(chǎn)物成分、計(jì)算純度和產(chǎn)率。這就是物質(zhì)制備的一整套實(shí)驗(yàn)流程，也是浙江選考化學(xué)實(shí)驗(yàn)加試題的命題模型。

[投影]浙江選考化學(xué)實(shí)驗(yàn)加試題命題模型（見上文圖3）。

[教師]以此命題模型為框架，分析近幾年化學(xué)實(shí)驗(yàn)真題（見上文圖4）。

[作業(yè)]依據(jù)近幾年浙江省選考化學(xué)實(shí)驗(yàn)加試題，結(jié)合命題模型，嘗試歸納、提煉實(shí)驗(yàn)加試題或其中某個考查點(diǎn)的解題模型（見圖12、表5）。

設(shè)計(jì)意圖： 此環(huán)節(jié)旨在引導(dǎo)學(xué)生歸納、提煉化學(xué)實(shí)驗(yàn)加試題的命題模型與解題模型，方能識“廬山真面目”，解決“一聽就懂、一做就錯”等問題。

“主題鏈接，模型建構(gòu)”復(fù)習(xí)模式實(shí)施的關(guān)鍵在于主題的選擇和問題的設(shè)計(jì)。主題的選擇要滿足真實(shí)性、貼近性、綜合性三個原則，問題的設(shè)計(jì)既要兼顧知識點(diǎn)和考點(diǎn)的覆蓋，又要吻合學(xué)科邏輯，層次分明，只有這樣才能發(fā)揮出最佳效果。

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