指向深度学习的高中化学新教材“探究”栏目教学研究——以人教版“不同价态含硫物质的转化”为例

本文基于深度学习理论对2019年人教版高中化学必修第二册新教材“探究”栏目中“不同价态含硫物质的转化”进行了教学研究,通过创设情境,让学生亲身经历预测、实验探究的全过程,帮助学生有效建立了物质性质与价态、类别的逻辑关联,提炼了物质转化的思路并进行了结构化表征;学生在烟气脱硫的情境中利用知识迁移解决了实际问题,实现了从关注性质到关注转化的思维转变,获得了高阶思维和问题解决能力的发展。此外,本文还对后续开展“探究”栏目的教学提出了一些建议。

高考中独特的含硫物质

硫元素及其化合物是高考命题重要载体,除教材中介绍的常见物质,高考题中还出现一些独特的含硫物质,这些物质不仅具有特殊的结构和丰富的性质,还广泛应用于各个领域,相关题目在高考中具备良好的选拔功能。近几年高考题中独特含硫物质的考查见表1。

聚焦不同价态含硫物质的性质与转化

硫元素具有多种化合价,不同价态含硫物质的性质与转化既是中学化学知识的重点,又是各级各类考试常考的考点。现就不同价态含硫物质的性质与转化的知识进行归纳梳理,并举例说明其应用,以便学生掌握。一、不同价态含硫物质的性质硫元素常见的化合价有-2、0、+4和+6。根据氧化还原反应的“性质规律”可知,-2价的含硫物质(如H_(2)S、Na_(2)S)只具有还原性,0价和+4价的含硫物质(如S、SO_(2)、H_(2)SO_(3))既具有氧化性又有还原性,+6价的含硫物质(如浓H_(2)SO_(4))只具有氧化性。

高中化学“含硫物质及其转化”的大单元教学——以“是否有必要建设一座硫酸工厂”为例

依据教学主题和学科大观念创建真实的问题情境,通过大单元教学带领学生进行系列探究活动以培养学生解决问题的能力,是化学学科核心素养落地的重要渠道.在元素化合物教学中,许多教师认为元素化合物知识庞杂、琐碎;学生普遍认为元素化合物内容描述性知识及化学反应方程式繁多杂乱,碰到陌生物质和真实复杂问题时,缺少解题角度和思路.其中非常重要的原因是,很多教师在教学过程中往往更关注知识的传授而轻视模型建构和能力的培养,着眼于课时教学,处于“就事论事”水平,很难发展学生的科学素养.

含硫物质对大洋多金属结核金属化还原的影响

在还原温度1 100℃、还原时间2.5h、无烟煤配入7%、添加剂4%的条件下,研究不同含硫物质的加入对大洋多金属结核金属化还原—磁选分离效果的影响。结果表明,含硫物质的加入在一定程度上提高了精矿产率和有价金属回收率,但是磁选精矿品位有所下降。通过扫描电镜观察,发现精矿中大部分硫形成铁锰硫化物与合金颗粒连生在一起。

改良ADA脱硫工艺中含硫物质与ADA反应的研究

为了从微观的角度了解改良ADA脱硫机理,采用循环伏安法研究了改良ADA脱硫工艺中含硫物质与ADA的反应机理。结果表明,溶液中ADA可以直接和仿H2S吸收液中的含硫物质发生反应,该反应过程分为初始快速反应阶段(前5s内)和慢速稳定反应阶段(5s之后)。通过对慢速稳定反应阶段中含硫物质和ADA的反应动力学研究表明,仿H2S吸收液中含硫物质和ADA反应为一级反应,速率常数为0.00175s-1。

含硫物质在栲胶脱硫过程中的氧化转化

采用循环伏安法考察了H2S气体吸收转化生成的含硫物质HS-和Sx2-在五价钒V(V)和氧化栲胶以及两者共同作用下的氧化转化过程.结果表明,反应过程可分为初始快速反应阶段和稳定慢速反应阶段.在各反应中,含硫物质和五价钒V(V)的反应速率比其和氧化栲胶的反应速率快;另外,氧化栲胶有助于S26-的生成,五价钒V(V)能够促进含硫物质向单质硫转化.

德州市采暖季环境空气含氮硫物质的污染及气-粒分配特征

为探究德州市采暖季环境空气中含氮/硫物质的污染特征、气-粒分配规律及影响因素,对2017年11月10日—2018年3月15日德州市市区环境空气监测站在线离子色谱分析仪监测的水溶性离子及气态前体物质量浓度的小时数据进行了分析.结果表明:①德州市环境空气监测站ρ(NO3^-)、ρ(SO4^2-)和ρ(NH4^+)平均值分别为(18.36±18.55)(12.74±10.92)(9.60±8.75)μg/m^3,在2018年1月三者均达到最高值;对比PM2.5及气态含氮/硫物质的质量浓度发现,ρ(PM2.5)和ρ(SO2)在2017年12月、2018年1月和2018年2月的月均值均较高,而ρ(SO2)与ρ(SO4^2-)、ρ(NH3)与ρ(NH4+)均在日间(08:00—17:00)出现波峰.②对颗粒态和气态含氮/硫物质质量浓度日均值进行双变量相关分析发现,ρ(SO4^2-)、ρ(NO3^-)、ρ(NH4^+)两两之间的相关系数均高于0.75,表明二次离子的形成机制相似;而ρ(NH3)、ρ(NO2)、ρ(NO)、ρ(SO2)两两之间均不存在显著相关,说明这些气态前体物来自不同的局部排放源.③过剩NH3指数(FN)平均值为0.49±0.16,说明采样时段大气处于富氨环境,过剩的NH3会与气态HNO3生成NH4NO3,因此NO3-气溶胶的形成主要受HNO3的影响或限制.④相对湿度是影响ρ(PM2.5)最重要的气象因素,高湿环境会促进二次离子的转化.研究显示,冬季采暖排放会增加环境空气中含氮/硫物质的质量浓度,气象因素(尤其是相对湿度)对含氮/硫物质的气-粒分配也有一定影响.

不同价态含硫物质转化的一体化综合实验

为解决不同价态含硫物质间的转化实验产生污染的问题,可对其进行综合性、一体化设计。一体化装置可实现H2S与SO2气体的制备与性质检验,同时完成二者的反应;最后制得的SO2继续与NO2气体反应,生成SO2整体实验在密封状态下进行,现象明显,无污染,可满足新课标对硫有关实验的要求。

基于BOPPPS教学模式的化学教学设计--以不同价态含硫物质的转化为例

在新一轮课程改革的背景下,为了注重课堂教学,故而引入BOPPPS教学模式。本文简要介绍了BOPPPS教学模式及所包含的六个课堂阶段,并以不同价态含硫物质的转化这节课为例,进行了教学设计。

不同价态含硫物质的转化的一体化实验设计

对2019年新版人教版化学必修二探究栏目“不同价态含硫物质的转化”进行实验设计,用浓硫酸、硫粉、高锰酸钾、硫化钠、饱和氢氧化钠进行实验,以期实现多种价态含硫物质的转化。

氮中六氟化硫气体标准物质制备

采用称量法制备氮中六氟化硫气体标准物质。通过与摩尔分数相近的国家一级气体标准物质在相同实验条件下比较测量,从而确定制备的气体标准物质的量值。采用气相色谱仪-火焰光度检测器(FPD)对制备的标准物质进行均匀性、稳定性检验。由比较法定值、均匀性和稳定性引入的不确定度,计算合成氮中六氟化硫气体标准物质量值的相对标准不确定度和相对扩展不确定度。研制的3种浓度的氮中六氟化硫气体标准物质摩尔分数分别为10.0、99.96、1002μmol/mol,相对扩展不确定度为2%(k=2),均匀性和稳定性良好,有效期为12个月。

"不同价态含硫物质的转化"实验改进

为使"不同价态含硫物质的转化"实验更好地适应课堂教学,通过实验探究全面培养学生学科核心素养,以新课标(2020年修订版)和人教版高中化学必修第二册(2019年版)教材为载体进行教学分析,依据新教材特色和新课标要求对这一探究活动进行创新设计.其实验现象明显、装置简单、绿色循环、装置一体化,具有一定的实践和教学价值.

“不同价态含硫物质的转化”实验教学

以“不同价态含硫物质的转化”实验探究课为例,将核心素养及其分解后的要素贯穿于教学的目标制定、活动实施、教学评价等环节,设计并开展了一节实验探究活动课,深刻反思,总结经验,为一线教学活动提出了一些具有可操作性、可复制性的建议。

不同价态含硫物质一体化实验改进与创新

一、实验改进原因:不同价态含硫物质之间的转化是高中化学重要的实验之一。2019年版必修第二册教材中的不同价态含硫物质的转化实验分为了几个独立的实验:(1)硫化钠溶液与亚硫酸溶液的反应;(2)硫化钠溶液与酸性高锰酸钾溶液的反应;(3)浓硫酸与铜片加热制备二氧化硫的反应;(4)硫粉与铁粉均匀混合在石棉网(或陶土网)上用灼热玻璃棒加热的实验。

燃生物质固硫型煤有机热载体炉节能措施及自动控制

分析了燃生物质固硫型煤有机热载体炉的立式圆形盘管型、卧式管架型、卧式方箱盘管型的结构型式,讨论了有机热载体炉的节能减排措施,研究了空气型、热水型、蒸汽型的烟气余热回收装置的结构形式,探讨了有机热载体炉的自动控制及安全保护,包括检测显示、自动调节、操作控制、信号保护及联锁等。

基于项目式教学的含硫物质转化复习教学设计与实施

从硫酸工厂选址问题入手,将问题转化为项目任务,再由学生主动转化为化学问题,在问题解决中构建含硫物质的价-类二维图。此认识模型的建构让学生在复习元素化合物时有章可循、有图式可依。

IAEA和中国的硫同位素参考物质的δ^(33)S、δ^(34)S值与^(32)S/^(33)S、^(32)S/^(34)S绝对比值

用六氟化硫法对IAEA S 1、IAEA S 2、IAEA S 3、IAEA SO 5、IAEA SO 6、GBW 0 44 14和GBW 0 44 15的δ3 3 S、δ3 4 S值进行了测定。用人工配制的同位素混合物和六氟化硫法对IAEA S 1、IAEA S 2、IAEA S 3和GBW 0 44 14、GBW 0 44 15的3 2 S 3 3 S、3 2 S 3 4 S绝对值进行了标定。其结果对IAEA硫同位素系列参考物质的定值起到了关键作用。

监测微环境理化性质和活性硫物质的萘酰亚胺衍生物光学探针研究进展

萘酰亚胺衍生物具有出色的光物理特性,已被设计为光学探针并应用于各种生物学场景.作为生物学中重要的微环境和活性硫物质在生物系统中发挥着重要作用,有必要对其进行高效的检测.综述了萘酰亚胺衍生物探针对微环境和活性硫物质的检测.从pH值、粘度、极性和温度四个方面对微环境的检测进行阐述,讨论了探针的设计方案和各类荧光性能的比较.从检测策略角度把机制分为亲核取代策略、亲核加成策略、取代基的还原策略、重金属置换策略和其他策略,对活性硫物质进行论述,并对这些探针的各类荧光性能进行汇总与比较.最后,描述了这类探针的设计和实际应用中的一些不足,并对这一领域未来前景进行了展望.

在火山喷发情境中探究“不同价态含硫物质的转化”

挖掘和利用教材中的火山喷发情境,激发学生从不同的层面提出问题,产生假设,设计多种实验方案,评选最佳实验方案,通过实验收集证据,自主建构不同价态含硫物质的转化关系,形成化学实验设计的一般思路和原则,体验化工工程师的角色,探讨利用火山含硫矿物制备硫酸、硫化钠等工业生产原料的生产流程,培植生态文明思想,落实化学学科核心素养。