价类二维理论在元素化合物学习中的应用

───以氮及其化合物学习为例

福建省邵武第一中学   张昌清

摘要：元素化合物知识在高中化学中有着举足轻重的的地位，如何高效学习元素化合物知识并加以运用，价类二维理论是一种很好的学习策略。它能够有效快速帮助学生构建元素化合物知识网络，巩固各板块知识的相互渗透和有机整。

关键词：价类二维理论   元素化合物   学习策略

元素化合物内容多，知识点多，一学就懂，但记忆量大，化学方程式多，知识容易遗忘，巩固难等特点，大多数同学对这部分内容掌握得不很牢固，尤其是在物质性质的运用上不那么得心应手。价类二维理论在元素化合物的学习中是一种很好的学习策略。

一、什么是“价类二维图”

元素化合物知识在高中新教材中的编排主线是以自然界中元素间的转化及其在生活生产中的应用。它不同于之前教材以族为串联的学习主线。大多数同学觉得学习元素化合物知识没什么技巧，就是记住元素化合物的物理性质和化学性质再背背化学方程式。以这样的方式学习元素化合物知识，其结果就是各种知识点混淆在一起，更不用提知识的灵活运用了。对于元素化合物知识部分要学得得心应手运用自如，价类二维理论可以起到很好的导向与梳理作用。

以化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的图像叫价类二维图。价类二维理论中：类，基于物质分类的类别通性；根据物质类别，可以一般地判断元素及其化合物的通性。价，基于氧化还原的价态通性，能判断一种物质的氧化性、还原性，以及发生反应的可能性。

如学习氮气，就要清楚非金属单质的性质特点（与氧气的反应、与氢气的反应）。如学习硝酸，就要回顾酸有哪些通性。（与酸碱指示剂作用、与金属单质反应、与碱性氧化物反应、与碱的中和反应、与盐间的复分解反应），再如铵盐均能与OH^-作用产生NH₃等。所以，学习化学性质时首先根据分类规律判断物质所属类别，再回顾该类物质的通性推测可能的性质。化合价：是体现元素间化合的数目特性的用语。从另一方面可以通过元素的价态和性质的关系从氧化还原角度分析物质的氧化性和还原性，根据性价规律可知，“高价氧化低价还，中间价态两俱全”。通过分析组成物质元素的化合价，来推导物质可能具有的氧化性和还原性。例如氮元素的单质和化合物的学习，利用化合价与物质的氧化性还原性的关系可知，氨气和铵盐中氮的化合价为-3价，主要体现还原性，五氧化二氮和硝酸中氮的化合价为+5价，故五氧化二氮和硝酸具有氧化性，而N₂、NO、HNO₂、N₂NO₂等，氮的化合价处在中间价态，故它们既有氧化性又有还原性。根据上述分析可以引导学生自主画出氮及其化合物的价类二维图。（如下）

氮元素的价态

二、“价—类二维图”的使用

化学学科的核心素养之一要有实验探究的意识。新教材中对于元素化合物的学习重在通过合理的探究过程加以学习巩固。要探究一种新的物质的化学性质就必须按照探究的思路，要合理预测新物质的性质，再设计出实验方案进行验证。其中预测的一条思路是事先判断物质所属的类别，根据已经学过的相应类别就做出合理的预测。接着另一条思路就是该物质中所含的中心元素所处的价态。根据氧化还原反应知识如果处于该元素的最高价，只具有氧化性；如果处于该元素的最低价只具有还原性，如果处于该元素的中间价则既有氧化性又有还原性。价类二维理论在这里就得到充分的体现运用了。

物质发生化学变化的实质是物质的转化，包含物质类别及不同价态元素的转化。学习氮及其化合物知识时，课本中出现氮在自然界中的循环示意图（图1）。本课时通过含氮物质的转化学习含氮物质性质的同时，帮助学生建构和完善转化观——应用物质的特定性质可以实现物质的特定转化。

                          图1

                                   图2

构建氮的价类二维图：让学生自主画出“价类二维图”，并用箭头将可以相互转化的物质连接起来。用箭头表示出各物质间的转化关系。箭头的方向由“反应物”指向“生成物”。 结合二维知识坐标图的整理，找出自然界中氮循环涉及的化学反应方程式。以“价类二维图”为基础，选取某种物质作为研究主体，让学生在课本中寻找相应化学反应，并标注相关性质、现象、用途等应用。到此，本节课的学习目标已经达成，后续学生对氮及其化合物的相关转化印象深刻。

三、“价—类二维图”的意义

新课程背景下对于化学学科的核心素养之一变化观念就提到能从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究，揭示各类变化的特征和规律。居于此元素化合物知识无论是作为新知识点的学习还是旧知识点的复习，都是很好的学习方法和教学策略。作为教师我们要在学习中不断引导学生自己建立二维图，通过二维图把知识点给它串并联在一起。在知识的运用上，不断巩固加强。这样才能把元素化合物间的知识不断交融渗透，建立有机联系，从变化观去认识更多的物质。

“价—类二维图”是元素化合物复习的重要工具。它将散落的物质有序的排列，并能通过相互转化引导学生回忆方程式，可以很好的检验学生知识体系的完备情况，加深理解了各元素及其化合物之间的关系及反应。结合化学基本理论复习元素化合物,并以此强化基本理论知识基础，突出应用。不仅能够知其然，还能够知其所以然。同时方便教师利用方程式进行拓展、提升，从而达到最高效的复习效果。

参考文献：

[1]   《化学教育》2015年17期 姜言霞;卢巍;;基于化学基本观念建构的“氨”的教学设计研究[J];

[2]《科技视界》2015年23期孔德靖;武开业;;中学化学元素化合物教学的一些思考[J];

[3]   《化学教育》2012, 33(3): 33-35  陈鹏. 利用价类图复习“常见无机物及其应用”[J].

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