黄宏

摘要：分类思想对化学研究起着不可低估的作用。“物质的分类”教学以硫酸型酸雨形成过程中涉及的两种物质——SO2和H2SO3作为主要研究对象，通过对它们化学性质的推测，让学生建立从个别到一般、一般到个别以及类比和迁移的化学思想，并能够让学生认识物质的分类对研究物质化学性质的重要作用。

关键词：分类思想；个别到一般；一般到个别；类比；迁移

文章编号：1008-0546（2016）06-0000-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.06.000

《普通高中化学课程标准（实验）》中指出，高中生应认识分类思想对化学研究的作用，并能根据物质的组成和性质对物质进行分类。那么，“物质的分类”对于高中生进行无机物化学性质的学习、形成分类思想具有怎样的指导作用，如何通过教学设计与实施实现其功能，一直受到研究者和一线教师的关注。[1]对此，笔者通过创新教学设计加以研究。

一、设计思想

本节课选取了硫酸型酸雨形成过程中的两种物质——SO2和H2SO3作为主要研究对象，通过让学生推测H2SO3的化学性质，以此建立研究物质化学性质的一般思路：确定物质的类别——回忆这类物质的化学性质——确定该物质的化学性质，同时从CO2、SO2、SO3的化学性质归纳概括出酸性氧化物的一般通性，以此引导学生建构从一般到个别、个别到一般的化学思想；而在SO2化学性质的推测过程中，学生猜测SO2可能与CO2化学性质相似，然后通过学生分组实验和阅读课本，以此达成理论和实验的统一，进而得出SO2和CO2化学性质相似，都属于酸性氧化物，以此引导学生建构类比的化学思想，并深化物质的分类对研究物质化学性质作用的认识；除此之外，引导学生运用迁移思想，得出碱性氧化物的一般通性。当然，在学生了解了酸性氧化物和碱性氧化物的通性后，即可顺利解释石灰石脱硫的原理，在知识的运用中让学生体会所学知识的价值。最后围绕硫酸型酸雨形成的原理，引发学生对SO2和H2SO3都能与O2反应原理的困惑，以此使学生产生对物质进行多角度分类的需求。诚然，经过物质的分类学习，使学生在面对一个陌生的具体物质时，能自觉地对该物质进行分类，并根据其与各类物质之间的相互关系预测该物质的性质。

二、教学目标

知识与技能：学会研究物质化学性质的一般方法，认识比较和分类等科学方法对化学研究的作用。

过程与方法：通过对H2SO3与SO2化学性质的探究，体验研究物质化学性质的一般方法；通过对酸性氧化物和碱性氧化物的性质的小结，学会从个别到一般的学习方法，提高学生的迁移能力。

情感态度价值观：通过对SO2与足量澄清石灰水的实验探究，培养学生实事求是的科学态度。

三、教学过程

[教师]在初中，大家对硫酸型酸雨已经有了基本了解，请用化学反应方程式表示出硫酸型酸雨的形成过程。

[学生]途径1：2SO2+O2=2SO3（粉尘） SO3+H2O=H2SO4

途径2：SO2+H2O■2H2SO3+O2=2H2SO4

[教师]在硫酸型酸雨形成的途径2中，划横线的物质名称是什么？

[学生]亚硫酸。

[教师]亚硫酸除了和氧气反应外，还能和哪些物质类别发生化学反应？说明判断的依据。

[学生]亚硫酸可以和碱、活泼金属、指示剂反应，因为亚硫酸和硫酸一样是酸，应该具备酸的通性。

[教师]亚硫酸既然属于酸，它的化学性质还有补充的吗？

[学生]还可以和金属氧化物、某些盐反应。

[教师]在推测物质所具备的化学性质时，请大家思考一下推测的一般思路。

[学生]确定物质的类别——根据一类物质的化学性质——推测该物质的化学性质。

[教师]SO2是造成硫酸型酸雨的主要物质，SO2除了和H2O、O2反应外，还能和哪些物质发生化学反应呢？判断的依据是什么？

[学生]SO2还能与碱反应，觉得SO2化学性质应该和CO2类似，在初中我们已经知道CO2能与碱反应。

[教师]SO2是不是真的能与碱反应？

[分组实验]打开分液漏斗的活塞，观察澄清石灰水的变化（实验装置见图1）。

[教师]实验中观察到什么现象？

[生1]澄清石灰水变浑浊。

[生2]澄清石灰水一直是澄清的。

[生3]澄清石灰水先变浑浊再变澄清。

[教师]请大家分析一下，为什么实验现象会出现这么大的差异？可能的原因是什么？

[生1]我们这组放入浓硫酸的量少，因此产生SO2的量也少，而澄清石灰水的量多，所以会变浑浊，看到浑浊后我们立马将导管放进盛有氢氧化钠的烧杯中。

[生2]我们这组浓硫酸放入的量很多，因此产生SO2的量很多，在亚硫酸钙生成的瞬间又被反应完了。

[生3]我们这组浓硫酸放入的量较少，看到石灰水浑浊后并没有将导管拿开，继续通了SO2。

[教师]大家分析的非常好，虽然大家实验时做出来的现象不一样，但都能合理的解释观察到的现象。

[教师]请写出二氧化硫通入足量的澄清石灰水中对应的化学反应方程式。

[学生]SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2O

[教师]在初中，我们知道CO2也能与澄清石灰水反应，由此你得出什么？

[学生]SO2和CO2的化学性质相似。

[教师]它们究竟是哪一类？请大家看书上第4页的内容。

[学生]阅读书本。

[学生]CO2和SO2是酸性氧化物。

[教师]什么是酸性氧化物呢？

[学生]与碱反应生成盐和水的氧化物。

设计意图：通过让学生推测H2SO3的化学性质，让学生建立研究物质化学性质的一般路径：确定物质的类别——根据一类物质的化学性质——推测该物质的化学性质，并让学生初步体会物质分类对于无机物化学性质学习的意义。通过让学生推测SO2的化学性质，让学生学会运用类比及实验的方法去研究物质间的联系，深化物质的分类对研究物质化学性质的作用。

[教师]除了CO2和SO2是酸性氧化物外，SO3也是酸性氧化物，请你推测它有何化学性质？推测的依据是什么？

[学生]SO3能与水反应，SO3还能与碱反应。原因是SO3是酸性氧化物，化学性质应该与CO2、SO2相似。

[教师]请大家归纳酸性氧化物的一般通性。

[学生]酸性氧化物能与水反应、能与碱反应。

[教师]怎么推测出来的？

[学生]抓住CO2、SO2、SO3所能发生的化学反应的共性。

[教师]很好，酸性氧化物除了和水、碱反应之外，还能与碱性氧化物反应。什么是碱性氧化物？

[学生]与酸反应生成盐和水的氧化物。

[教师]很好，常见的碱性氧化物有：CaO、CuO、Fe2O3等，那么，碱性氧化物有哪些通性？

[学生]与水反应，与酸反应，与酸性氧化物反应。

设计意图：通过让学生归纳酸性氧化物的一般通性，让学生学会由个别到一般的思想。在归纳完酸性氧化物通性后，让学生运用迁移的思想得出碱性氧化物的定义和通性，以此提高学生分析问题的能力。

[教师]SO2是造成硫酸型酸雨的主要物质，煤的燃烧是产生SO2的主要原因，所以在煤中添加石灰石（CaCO3）作为脱硫剂，可以减少煤燃烧时产生的SO2，请说明原理。

[学生]CaCO3在高温下分解生成CaO，CaO再和SO2反应生成亚硫酸钙。

设计意图：让学生探究减少硫酸型酸雨途径的基本原理，以此让学生在解决生活问题的过程中体会所学知识的价值。

[教师]很好，在前面推测H2SO3、SO2的化学性质时，我们需要先弄清楚H2SO3、SO2属于哪一类，再根据这一类物质的化学性质推测该物质的化学性质。但在硫酸型酸雨形成的途径中，大家可以发现：H2SO3与SO2都能与氧气反应，这是为什么？

[学生]可能有其它的分类角度。

设计意图：通过学生不能解释硫酸型酸雨形成过程中SO2和H2SO3为什么都能与氧气反应，让学生建构多角度分类物质的化学思想。

[教师]一种物质，我们可以从多角度对它进行分类，角度越多，物质的性质就被认识的越全面。请大家运用已学的知识，对下列含硫的化合物进行分类。

CaSO3 Na2SO4 SO2 NaHSO4

H2SO3 H2SO4 Na2SO3 NaHSO3

[生1]从物质的组成和性质角度划分：

属于盐的有：CaSO3、Na2SO4、NaHSO4、Na2SO3、NaHSO3

属于酸的有：H2SO3、H2SO4

属于酸性氧化物的有：SO2

[生2]从物质的状态角度划分：

属于气体的是：SO2

属于液体的是：H2SO3、H2SO4

属于固体的是：CaSO3、Na2SO4、NaHSO4、Na2SO3、NaHSO3

[教师]对物质的划分可以从不同角度，除了从物质的组成和性质、物质的状态，还可以从溶解度、导电性等方面。下面请大家以Na2SO3为例，尽可能写出Na2SO3能发生的化学反应。

[生1]Na2SO3+2HCl=2NaCl+H2SO3

Na2SO3+Ca（OH）2=CaSO3↓+2NaOH

CaCl2+Na2SO3=2NaCl+CaSO3↓

[生2]Na2SO3+2HCl=2NaCl+H2SO3这个反应不能发生，因为没有气体产生。

[生3]可以发生，类似于我们初中实验室制备CO2的反应，应该写成

Na2SO3+2HCl=2NaCl+SO2↑+H2O

[教师]其它两个反应能发生吗？

[学生]能，因为两个反应中都有沉淀产生。

[教师]Na2SO3为什么能发生这些反应？

[学生]Na2SO3从物质类别角度是盐，盐可以和酸反应生成新盐和新酸，盐还可以和碱反应生成新盐和新碱反应，盐还可以和盐反应生成两种新盐，能让这些反应发生的反应产物中要么有沉淀或有水或有气体产生。

设计意图：亚硫酸钠是盐，对应的也是硫元素形成的化合物，通过让学生写出亚硫酸钠能发生反应对应的化学反应方程式，以此让学生能从盐能发生的化学反应来思考问题，从而加深学生对推测物质化学性质一般路径的认识。

[教师]在推测物质化学性质时，我们首先要对物质进行分类，科学家为了研究物质，也会对物质进行分类，如果从物质的组成和性质可以进行如下分类，见图2。

[教师]当然，根据人们的需求，我们还可以从其他角度对物质进行分类，看一个物质的角度越多，了解物质的性质就越丰富，认识物质越具体，对物质的认识就越深刻。

设计意图：从科学家在研究物质时，也是根据自己研究的需要，从不同角度对物质进行分类，以此让学生体会从多角度对物质进行分类的必要性。

四、教学反思

1. 巧选对象，精准切入

在本节内容中，学生要知道从物质的性质角度对氧化物进行分类，可分为酸性氧化物和碱性氧化物，而酸性氧化物的代表物是CO2和SO2。在初中，学生对二氧化碳的化学性质较为熟悉，如与水化合生成碳酸，与氢氧化钙或氢氧化钠这样的碱反应，但对SO2的性质较为陌生，SO2仅仅是在硫酸型酸雨形成的途径中出现的，学生既熟悉又陌生，所以选择了硫酸型酸雨作为本节内容的切入口。在推测SO2的化学性质前，由于要让学生先了解推测物质化学性质的一般思路：先要确定物质所属的类别——回忆这类物质的化学性质——确定该物质的化学性质，所以选择了硫酸型酸雨形成的中间产物亚硫酸作为铺垫，因为亚硫酸是一种酸，学生对酸的通性已经非常熟悉，所以对亚硫酸的化学性质推测也显得容易起来。

2. 实验激趣，引导发展

实验既是检验理论和检验真理的唯一标准，又是激发学生学习兴趣和引导学生发展的重要载体。在推测SO2的化学性质时，学生觉得SO2的化学性质应该和CO2相似，认为SO2应该可以与碱反应。为此，通过学生分组实验的方式对学生的猜想加以验证。在实验教学实施过程中，为了提高实验的探究性和开放性，学生实验操作中药品的用量教师没有给予人为的规定，这样实验中学生会观察到不同的实验现象，为此，学生思维的深刻性和广阔性得到了提升。

3. 推理归纳，促进迁移

归纳与概括是思维的两种基本方式，二者密不可分，概括过程中必须借助于归纳，这样才能从对个别事物的认识，扩展到对一类事物的认识，从而使形成的结论具有普遍性。在归纳酸性氧化物的一般通性时，采用了从特殊到一般的推理方式，通过让学生归纳二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫化学性质中的共性得出酸性氧化物的一般通性。另外，在得出酸性氧化物的通性后还让学生归纳了碱性氧化物的通性，凸显了学习迁移的作用。因此，从特殊到一般的推理归纳，从比较概括的类比迁移，实现了知识的深度理解和方法的灵活应用。

参考文献

[1] 支瑶，王磊等“物质的分类”促进高中生无机物性质学习的功能价值分析及其教学实现[J].化学教育，2012，（4）：28～35