人教版《化学1(必修)》教材习题的开发与利用

摘要 为了解决教材习题被长期忽视的问题,提出了对习题进行开发与利用,并以《化学1(必修)》中的实例从正文、习题、高考3者关系的角度重新认识习题的重要性,并以发展的眼光看待习题,探讨整合之道。

关键词 教材习题 习题开发 新课程高考 高考复习 高分子材料 回归课本

习题是教材的重要组成部分。有关调查显示:72.6%的教师没有把习题作为正式作业来使用;半数以上的教师对习题的使用很随意;近23%的教师不做任何要求[1]。对习题的冷落,其实并非新教材之过,早在新课改之前就很普遍。市场盛行教辅资料,各校热衷编讲学案,习题的功能逐渐被取代。原因是多方面的,既有习题本身的因素,也有人为主观的因素。

以人教版《化学1(必修)》[2]为例,如今已经是第3版。一方面,习题在不断进步中,越来越紧扣正文,面向高考。另一方面,教师习惯性的忽视习题。实际上,新课标高考一直在从教材习题中取材,引导教师加强对新教材的研究。

1 正文的提点与拓展

1.1 历史

第三章第三节习题“在我国,使用最早的合金是。”

首先紧扣正文。“青铜是我国使用最早的合金。1939年在河南安阳殷墟出土的商代后期制作的司母戊鼎,含铜84.8%、锡11.6%、铅2.8%,属于青铜制品。它的工艺精湛,充分体现了我国光辉灿烂的古代科技。”正文在介绍了合金性质后,青铜作为实例引出铜合金,令人困惑的是几乎所有教材实例中都再未提及硬度、熔点等合金特性。这个任务由高考来完成,如例1所示。

[例1](2009广东)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是()

A.锡青铜的熔点比纯铜高

B.在自然环境中,锡青铜中的锡对铜起保护作用

C.锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快

D.生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程,但不是化学反应过程

选项中A谈熔点,其他都谈电化学腐蚀。题干从历史讲到组成,选项讲性质,组成决定性质。脉络连贯,正文从历史到组成,习题回到历史,高考再从历史到组成最后到性质。3者都始于历史,又各司其职:正文罗列内容,习题点出要点,高考完成整合。习题的位置正站在3者的原点“历史”上。

1.2 生活

汽车尾气是社会热点,也是教材的重点题材,《化学1(必修)》与《化学与生活(选修1)》[3]中都有讲解。

《化学1(必修)》第四章第三节习题“目前,汽车尾气已成为大城市空气的主要污染源。汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物。

(1)汽车燃料中一般不含氮元素,尾气中所含的NO是如何产生的?说明原因并写出有关反应的化学方程式:。

(2)治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是:在汽车的排气管上装一个催化转化装置,使NO与CO反应,生成CO₂和N2。反应的化学方程式是。

(3)下列措施中,能减少或控制汽车尾气污染有效且可行的是。

①制定严格的汽车尾气排放标准,并严格执行。

②开放清洁能源汽车,如氢能汽车、太阳能汽车等。

③市民出行戴防护面具。

④市民大量移居城市郊区。”

首先,紧扣正文。正文中先讲来源,“煤、石油和某些金属矿物中含硫或硫的化合物,因此燃烧或冶炼时,往往会生成二氧化硫。在机动车内燃机中燃料燃烧产生的高温条件下,空气中的氮气往往也参加反应,这也是汽车尾气中含有NO的原因。”再谈污染,“汽车尾气中除含有氮氧化物外,还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物(如使用含铅汽油)和颗粒物等,严重污染大气。”习题选择正文中前2种污染物展开,先来源,后治理,顺序与正文相仿。拓展方向都归于方程式,以简洁的化学语言整合了NO的产生与转化。第3小题洋溢着浓浓的生活气息,为《化学与生活(选修1)》中的深入研究埋下伏笔。

其次,面向高考。如例2所示,高考针对正文中前3种污染物展开,比习题增加了烃。

[例2](2009海南)汽车已经成为重要的交通工具,但其排放的尾气是空气的主要污染物之一。已知汽车尾气中的主要污染物有:CmHn(烃)、SO₂、NOx、CO和C等,请回答下列有关问题。

(1)若用CmHn表示汽油的主要组成,CmHn在空气中完全燃烧的化学方程式为,汽油燃烧产生能量为汽车提供了动力,这一过程中能量的转化是由能转化为能,最终转化为机械能;

(2)通过车用燃油的精炼加工处理,可减少汽车尾气中的(填化学式,多填本空不得分)排放;

(3)目前汽车尾气多采用催化转化的方法加以治理,写出在催化剂作用下NOx与CO反应的化学方程式。

题干中烃是污染物,而第1小题中烃却是汽油的主要组成,2者正好合乎正文中污染物烃的由来:“未燃烧”。第2小题看似是治理,实则是对污染来源的一次检阅。烃:未燃烧;NOx:氮气氧气高温反应;CO和C:燃油的不完全燃烧。3者都与燃油的精炼无关,只有SO₂是因为油中含硫的化合物,可精炼除去。所有的污染来源都出自教材正文。第3小题更是将习题中的方程式推而广之。从《化学1(必修)》习题以NO代表氮氧化物作答:2CO+2NO催化剂2CO₂+N2,到《选修1》详解汽车尾气系统中装置催化转化器,最后落在高考,从NO推广到一般氮氧化物:2xCO+2NOx催化剂2xCO₂+N2,回到《化学1(必修)》正文尾气的第一种污染物氮氧化物。正文像宽厚的土地;习题就像幼苗,植根正文,取其一二;高考就像大树,从幼苗长起,最后叶落归根。

1.3 技术

第三章第二节习题“印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成,刻制印刷电路时,要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,生成CuCl2和FeCl2。请写出反应的化学方程式,并分析各反应物化合价发生的变化。”

本节正文中只是在“Fe3+和Fe2+的转化中”以“2Fe3++Fe3Fe2+”引出“Fe3+遇到较强的还原剂时,会被还原成Fe2+”。正文除此之外,无任何Fe3+氧化性应用实例,“较强的还原剂”,除Fe外,也无其他。这2个缺憾都由习题弥补。习题不仅提出了刻制印刷电路的实例,而且将还原剂延伸到还原性较Fe弱的Cu。题材拓展,而难度降低,只要求从化合价的变化体会氧化还原,一放一收,分寸恰当。

新课改高考中对此习题既有引用,也有拓展。2009浙江卷的框图题以“反应①常用于制作印刷电路板”为条件推断物质,是直接引用习题题材。而同年江苏卷如例3所示。

[例3]废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生,并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离,能得到非金属粉末和金属粉末。

(1)下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中,不符合环境保护理念的是(填字母)。

A.热裂解形成燃油

B.露天焚烧

C.作为有机复合建筑材料的原料

D.直接填埋

(2)用H2O₂和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜……

第1小题AC项很有讲究。题干中只提到非金属粉末,太过宽泛不足以支撑答案。根源其实在教材习题。“印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成”,习题是从刻制生产的角度研究成分铜;高考却先从回收利用的角度研究另一成分高分子。高分子才能热裂解形成燃油,才能作为有机复合建筑材料的原料。第2小题再回到铜,但从Fe3+拓展到更强的氧化剂H2O₂,跳出了习题以Fe为核心的框框。习题着眼本节,面向高考;高考源于教材,体现综合。

2 方法的辨析

SO2-4的检验是《化学1(必修)》首节内容。从新授课反馈看,只有少数学生知道酸化,而这些学生又几乎都是用HNO3酸化,更不讲究次序。正文中“先滴加几滴稀盐酸使溶液酸化,然后向试管中滴入几滴BaCl2(氯化钡)溶液。”只一句带过。将辨析留给了习题。

“某混合物中可能含有可溶性硫酸盐、碳酸盐及硝酸盐。为了检验其中是否含有硫酸盐,某同学取少量混合物溶于水后,向其中加入氯化钡溶液,发现有白色沉淀生成,并由此得出该混合物中含有硫酸盐的结论。你认为这一结论可靠吗?为什么?应该怎样检验?(提示:碳酸盐能溶于稀硝酸和稀盐酸。)”

这里干扰离子只谈CO2-3,但却抛砖引玉,为辨析拉开序幕,在近年高考中精彩纷呈。

首先是用什么酸化。习题提示同时给出硝酸与盐酸,高考如例4所示,却无硝酸可选。

[例4](2007广东理基)某溶液中可能含有SO2-4、CO2-3、Cl-。为了检验其中是否含有SO2-4,除BaCl2溶液外,还需要的溶液是()

A.H2SO4B.HCl

C.NaOHD.NaNO3

其次是什么会干扰。2007年天津卷“……SO₂气体通入BaCl2和HNO3的混合溶液,生成白色沉淀和无色气体NO,有关反应的离子方程式为。”高考以SO₂为代表揭示还原性物质例如SO2-3的干扰。以答案3SO₂+2NO-3+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+警示HNO3酸化的误区。由此可拓展到实验复习“还有其他离子干扰SO2-4的检验?”。

再次是辨析SO₂是否一定干扰。2008年江苏卷“……若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克?”该平衡是SO₂催化氧化平衡。欲算沉淀,先要清楚沉淀成分。由于溶液呈酸性,BaSO3不会沉淀,此时SO₂不干扰。综上所述,SO₂在强氧化剂或者碱性条件下会干扰SO2-4的检验,凸显出酸化用盐酸的必然性。

最后是规范的表述。2009年北京卷“……通过检验SO2-4来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO2-4操作是。”答案有明确的导向性。“取少量洗涤后的滤液放入试管中,滴加盐酸酸化,再加BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则沉淀洗涤干净。”试剂、操作、现象与结论缺一不可,这须在教学中严格规范。

方法越辨越清,越析越明。习题紧扣正文,对习题的利用可讲究层次感。在新授课中可点到为止,在复习课中可辨析明白。正文为根,习题作引,高考为结,将习题开发成专题精品。

3 研读的乐趣与意义

研读习题,联想万千,比如读到第二章第二节“写铝片与硝酸汞溶液的离子方程式”,笔者便想到毛刷实验,这个有趣的意外居然出现在2007年上海卷中,不知道命题者是否也像笔者一样偶然见此题,会心一笑,从而妙笔生花呢?

新教材在修订中,教材习题在不断发展,新课改高考正逐渐回归课本。要为学生减负,减少对教辅资料的依赖,则最终教学必然将回归课本,作业将回到教材习题。改变现状,应从教师开始,重视而不是漠视,开发利用而不是束之高阁。

参 考 文 献

[1] 杨帆, 张凤桂, 袁廷新. 化学教育, 2009, 30(1): 58-60

[2] 宋心琦, 王晶. 普通高中课程标准实验教科书:化学1(必修).第3版, 北京: 人民教育出版社, 2007

[3] 周天泽, 李文鼎. 普通高中课程标准实验教科书:化学与生活(选修1). 北京: 人民教育出版社, 2004

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