《非金属及其化合物》教材分析与教学建议

化学必修1第四章非金属及其化合物教材分析与教学建议,叶信曦华师附中,参考资料及文献,普通高中化学课程标准人民教育出版社化学必修1各版本教材及教师用书广州市高中必修模块化学学科学业质量评价标准近三年全国I卷理综化学考点分析与思考（邝维煜纪念中学杨小宝）14年王磊于广州：促进学生核心认识和关键能力发展的元素化合物知识教学研究历年中心组发言资料高一中心组集体备课意见普通高中化学课程分析与实施策略王磊主编北京师范大学出版社江敏.学科思维与社会生活的融合二氧化硫的性质与酸雨J.中学化学教学参考,2015朱建兵，于永民.高中化学气体微型实验的探索与实践J.化学教育,2015张威荧，叶国标，衷明华.氨气与氯化氢反应的微型实验装置的改进J.江西化工,2015朱恩.高中化学气体微型实验的探索与实践J.化学教育,2009刘强，王磊，张小平.适合学生探究氯气性质的微型实验装置J.化学教育,2004,目录,一、背景分析二、教材分析三、教学建议,一、背景分析,地位与功能考点分析课程标准教学目标,第四章的地位与功能,本章主要讨论硅、氯、硫和氮等典型元素及其重要化合物的性质，安排在第三章“金属及其化合物”之后，是常见无机物及其性质等知识的继续。在第三章的基础上，继续进行元素化合物知识一般学习和研究方法的训练。这些内容既是学生今后继续学习化学的基础，也是在生活中经常要接触、需要了解和应用的化学常识。本章具有巩固离子反应、氧化还原反应、物质的分类等基本知识的作用。在第三章的基础上，进一步介绍元素化合物知识和研究方法，为元素族概念的形成、元素性质的递变规律、元素周期表的形成积累感性材料，是学生认识元素周期律、元素周期表知识的重要基础。,全国卷I近年考点,高中化学课程标准的要求,第四章：非金属：通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。,教学目标具体化：广州市高中必修模块化学学科学业质量评价标准,1.了解氯、氮、硫、硅等非金属单质的化学性质，认识不同的非金属单质性质有较大的差异。2.了解氯、氮、硫、硅的重要化合物的主要性质，认识某些非金属化合物既有相似的性质，又有各自的特性。3.认识氯、氮、硫、硅及其化合物的广泛用途，体会化学的创造性与实用性。4.通过实验进一步训练学生的操作技能，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，培养学生求实、创新的良好品质。5.以非金属知识的学习为线索，通过多种活动，帮助学生进一步掌握学习物质及其化学性质的一般方法，提高自主学习能力。6.了解氮循环对生态平衡的重要作用。了解某些污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义，培养学生关注社会的意识和责任感。,二、教材分析,知识框架体系的建构课时安排其他版本的教材分析,本章总体内容安排,体系的构建,原教材：卤族元素碳族元素氧族元素氮族元素,四章,体系的构建,新教材：突出典型元素有侧重地选择有重要价值的单质及其化合物进行学习、研究。本章在选材上着眼于这几种元素的单质及其重要化合物的主要性质，在知识安排上尽量使知识和用途相结合，理论和实际相结合，物质的重要性能与可能的负面作用相结合，从而使学生认识到常见无机物在生活和生产中的应用，以及与人类和环境的关系，可以说全面地体现了化学课程的科学教育功能。因此本章在全书中占有重要的地位，是高中阶段的重点之一。,第四章非金属及其化合物,第一节无机非金属材料的主角硅（材料）二氧化硅、硅酸，硅酸盐，硅单质存在和用途十分广泛，突出硅的材料特性第二节富集在海水中的元素氯（资源）氯气，氯离子检验典型的代表性的非金属元素，突出氯的典型非金属特征,第四章非金属及其化合物,第三节硫和氮的氧化物（环境）二氧化硫、二氧化氮对大气的污染与当代环境问题相关的硫和氮氧化物，突出环境问题。第四节氨硝酸硫酸（化工原料）氨碱性气体环境问题用途广泛的两种酸硫酸和硝酸（氧化性），突出特点、重点。,第四章非金属及其化合物,元素化合物知识受课时所限，不可能像过去那样分章详细介绍，只能相对集中，因此本章在编排和内容选择上，对教学内容进行了精选和整合。第三章是按照单质、氧化物、氢氧化物和盐来分类，横向地介绍重要的金属及其化合物。本章与第三章“金属及其化合物”的知识体系有所不同。本章沿“物质的性质与用途间的关系”这样一条主线，紧紧围绕化学与社会、生活、健康、环境的关系展开，体现化学知识与科学精神、人文精神的渗透与融合。在前两节采取纵向写法，突出硅的材料特性；氯的典型非金属特征。在后两节中采取横向对比，突出与当代大家非常关注的环境问题，注重科学精神和人文精神融合，突出特点、重点，增加联系和比较。,课时安排第一节无机非金属材料的主角硅（2课时）第二节富集在海水中的元素氯（23课时）第三节硫和氮的氧化物（2课时）第四节硫酸、硝酸和氨（34课时）复习与机动（2课时）测试与讲评（2课时）,苏教版,鲁科版,三、教学建议,本章的教学应三条线并进：化学基本知识的教学（知识与技能）；化学学科的研究方法，学习方法的指导（过程与方法）；反映化学与社会、环境、生活和科技发展等的广泛联系（情感态度与价值观）。,（一）尊重教材安排，把握知识间的内在联系,本章的内容安排打破以往“氢化物由单质对应氧化物对应酸对应盐”的模式，而是从学生已有的生活经验或学习经验出发，遵循“结构性质用途”或“用途性质结构”这两条主线，由浅及深，有选择、有重点地进行知识呈现。尊重教材安排，把握好知识间的内在联系，我们才能从学生的基础出发，全面达成三维教学目标。,（二）准确把握教学目标，突出重点,本章教材的最大特点就是内容繁多，用一章书讲述了四个主族非金属元素的代表物。教材的内容选取特别注重物质的实用性。因此教师很有必要深入细致地研究教材、教师用书和本章的教学目标要求，准确把握本章的重点、难点，打破传统的细而全的教学思路，不要过多的关注多讲一种物质还是少讲一种物质，多讲一条性质还是少讲一条性质。在教学中切不可为求完整，而擅自加多或加深内容，加重学生负担。教师应该更多关注学生核心观念的建构，尤其是元素观、分类观和转化观。教师要站在一定的高度上分析元素化合物内容的深广度，站在观念的建立和研究方法的指导层面上，不要过多在乎细节知识的多与少。争取做到在有限的课时内，把教材处理得详略得当，重点突出。,1无机非金属材料的主角硅不建议对SiO2的结构做过多的解释，只需要按照74页“科学视野”做了解，知道没有SiO2分子即可。教材介绍SiO2的结构是为了让学生理解SiO2与CO2的物理性质出现巨大差异的原因，体现“结构决定性质”。不建议对单质Si的化学性质做拓展。按照教学目标，学生只需知道晶体硅是良好的半导体材料，能说出它的主要用途即可。2.硫和氮的氧化物建议补充说明可逆反应的含义，为学生今后接触更多的可逆反应，以及学习化学平衡等奠定基础。3.氨硝酸硫酸不建议对不同浓度的硝酸与金属单质反应产生不同还原产物引发的一系列计算问题进行深究。可以补充的内容有：解释氨水呈弱碱性的原因（98页“资料卡片”）；氯化铵的受热分解的实验现象（理解为什么不能直接加热氯化铵制备氨气）；学会NH4+的检验方法；鉴别浓、稀硫酸的方法；硝酸与Ag、C的化学反应。,（三）处理好新旧知识的衔接,（四）利用教材丰富多彩的栏目，更好地达成三维目标,普通高中化学课程标准（实验）提出以下活动与探究建议：（1）实验：氯气的漂白性；（2）查阅资料：日常生活中的含氯化合物；（3）查阅资料并讨论：减少向大气中排放氮氧化物、二氧化硫的措施；（4）讨论：自然界碳、氮循环对维持生态平衡的作用；（5）查阅资料：硅及其化合物在信息技术、材料科学等领域的应用。观察、实验和经验是学习元素化合物性质的重要手段。为了增强学生学习的探究性、亲历性和体验性，教材通过多处“实验”“思考与交流”“学与问”“实践活动”“科学探究”以及习题等的设计，大大增加学生活动，学生的学习自主性得到了更多的体现。我们应合理利用教材的各个栏目，达成“过程与方法”、“情感态度与价值观”目标。,（五）加强学科思想方法教育，为元素化合物知识的学习搭建方法平台,根据李南萍老师在科学取向教学论指导下的中学化学课型研究的发言，元素化合物教学的显性教学任务是获得常见物质的组成、结构、性质和用途等，同时形成提取元素化合物知识的“线索”或认知图式。元素知识的认知图式主要包括两条：,这就要求我们在元素化合物的教学过程中继续运用第二章建立的类别观、氧化还原、离子反应等基础理论方法，继续落实第三章初步建立的对比法、实验法、观察法，努力搭建元素化合物知识的学习方法平台，加强学科思想方法教育，以学生的长期发展作为我们教学的最终目标。,1无机非金属材料的主角硅,运用对比学习法及物质类别观学习SiO2的性质碳和硅是同一主族相邻的两种元素，它们的性质既有相似之处，又有不同之处。将学生熟悉的CO2与本节学习的SiO2做对比学习，可加深学生对知识的理解，有利于学生对知识的记忆和掌握。且根据SiO2和CO2都是酸性氧化物这一特点，可以引导学生把它们的性质一一列出。然后引导学生从硅的亲氧性大，得出常温下SiO2的化学性质稳定；在加热的条件下，SiO2才能与碱性氧化物起反应，等等。,2.富集在海水中的元素氯,（1）本节的主要学习线索是氧化还原反应，应充分运用氧化还原的基础知识理解学习本节内容。（2）氯气是一种典型的非金属单质，通过本节学习，可以总结非金属单质的某些共性（类别观）。（3）利用离子反应的基本知识理解Cl-的检验方法。,3.硫和氮的氧化物,（1）运用对比学习、物质类别、氧化还原等方法学习SO2，帮助学生建构二维表征图SO2的学习是培养学生学科思想的良好素材，我们应好好把握。SO2作为酸性氧化物，可以类比CO2的性质。SO2的S元素为+4价，处于S元素的中间价态，从氧化还原的角度看，既有氧化性又有还原性，以还原性为主。SO2又具有自己的特性漂白性。利用SO2的学习，可以帮助学生建构学习元素化合物的基本模式：物质类别属性；氧化还原角度具有的性质；特性。同时搭建二维表征图：,（2）从氧化还原的角度学习NO2的性质，从物质类别的角度让学生理解NO2不是酸性氧化物，因为氮的+4价没有对应的盐，进一步明确酸性氧化物的定义。,4.氨硝酸硫酸,（1）氨的学习偏重其特殊性，即围绕氨水的碱性、铵盐的不稳定性展开。建议运用复分解反应、分解反应、离子反应的基本原理来进行分析。（2）运用氧化还原及比较归纳法学习硝酸和硫酸。浓硫酸、硝酸的氧化性有许多相似的地方，通过比较可以加深理解、方便记忆。如浓硫酸、硝酸作氧化剂时，都是硫、氮元素被还原；都是浓的溶液氧化性比稀的溶液强；浓硫酸、浓硝酸都能与不活泼金属和一些非金属反应；在常温下，浓硫酸、浓硝酸都能使铁、铝表面氧化生成牢固的氧化物薄膜，从而阻止酸与内层金属的反应等。,5.复习课,在本章的复习课中，应该帮助学生从以下几个角度梳理好本章知识：（1）从每种元素出发，建构如教材p106三、四点的物质转化关系，体会同种元素不同价态的转化关系，进一步学会运用氧化还原知识对元素化合物学习的指导作用。（2）建构每种重要物质的二维表征图，学会从物质类别属性、氧化还原及特性三方面总结每种物质的性质，如：SiO2难溶于水的酸性氧化物，SO2以还原性为主的酸性氧化物，浓硫酸、浓硝酸具有氧化性的强酸等。,（六）重视实验的功能，注重培养实验中的观察分析能力，突破重难点知识,实验法、观察法是学习元素化合物知识的重要手段，本章教材通过多个学生实验（或演示实验），有效突破教学的重难点，增加学生的学习自主性，突出了学生认知结构的生长性和形成性。建议有条件的学校尽量能让学生走进实验室，动手实验，充分发挥化学实验的功能。,【实验4-2】做水玻璃可以防火的实验之前，应该将木条或滤纸条用水玻璃反复充分浸泡，这是实验成败的关键。本实验应引导学生思考浸泡蒸馏水的木条或滤纸的作用，体会“空白对照实验”的重要性，建立严谨的实验分析思维。【实验4-7】建议教师演示实验，且预先收集好几试管SO2气体进行实验，无需在此引出SO2的制备实验。建议增加滴入蓝色石蕊实验、酸性KMnO4溶液的实验。,空瓶生烟实验,教师演示：空瓶生烟实验，即在两个集气瓶里分别滴入2滴浓氨水和浓盐酸,立刻盖上玻璃片,轻轻摇动集气瓶，然后把两集气瓶口对口放置，抽走玻璃片，即可看见两瓶中产生浓烈的白烟。然后讨论：为什么要轻轻摇动集气瓶？浓氨水和浓盐酸都发生的什么变化？白烟的成分是什么？学生分组实验：可以用教材彩图的方法玻璃棒分别蘸取浓氨水和浓盐酸，也可以在培养皿中进行微型实验：在一个培养皿中先后滴入1滴浓氨水和1滴浓盐酸，迅速盖上玻璃片，可以看到体系中产生大量白烟。,氯化铵分解实验防火毛巾实验,教师演示实验：课前用饱和氯化铵溶液浸泡一块白色的毛巾（一定要白色），然后彻底晾干（可用吹风筒加速风干），放在干燥器中保存。实验时将此毛巾与一块普通白色毛巾做燃烧对比，会发现处理过的毛巾没有烧着，但是毛巾上出现了大量白烟。告诉学生毛巾的处理过程，让学生讨论该毛巾烧不着的原因是什么，从而总结氯化铵的性质。通过这个趣味实验，不仅能让学生熟记氯化铵受热分解的性质，而且能体会分解后氨气和氯化氢很快化合，理解不能用加热分解氯化铵的方法制备氨气的原因，效果非常好。,氨气的实验室制法,这个实验在必修教学中非常有代表性，高中阶段要求掌握的气体制备只有SO2和NH3制备，而NH3是唯一的碱性气体，其制备装置（固固加热）、收集装置（极易溶于水、比空气轻的气体）、检验方法、验满方法、排空法收集气体的技巧（试管口一团棉花）都是相对较新的。是典型的小装置、大学问，值得研究。应该让学生自己设计各种方案进行组合与评价，可以借鉴第三章“铁粉与水蒸汽反应”实验装置的设计与评价模式。,浓硫酸与铜反应,建议学生在观察实验时应思考这些问题：本实验反应的条件是什么？反应前后溶液及铜丝有哪些变化？实验后品红溶液（或紫色石蕊实验）有何变化？盛品红溶液的试管口的棉花起什么作用？甚至对于反应后试管中溶液为何是无色而不是蓝色，学生也会有疑问，但正好可以借此与学生探讨浓硫酸吸水性的应用。这样引导学生有目的、有问题的观察，可以加强实验观察能力、思维能力的培养。,浓硫酸与铜反应的实验也可按图稍作改进，改进后的实验可证明SO2的产生，证明SO2溶液为酸性，证明SO2不能漂白石蕊溶液，强调尾气处理的方法。,微型实验（试剂用量，安全环保，分组实验）,微型实验（试剂用量，安全环保，分组实验）,实验的整合、改进,实验的整合、改进,实验的整合、改进,情感态度价值观,化学科学技术与人类的关系从来没有像现在这样密切和严峻：化学对人类文明做出了巨大贡献，而人们对化学的误解与疏离却越来越严重。作为基础科学教育课程的化学必须面对这一现实，引导学生用科学的态度来看待化学的功与过，帮助学生树立正确的科学价值观。本章在介绍几种典型的非金属元素的单质及其重要化合物的主要性质与应用时，不回避某些物质对环境、健康可能的负面影响及其化学在解决这些问题方面可能的方向和作用，这体现了教材的科学态度和价值