中学生最易混淆的几个基本化学概念

2022-09-12

中学化学中基本概念很多, 这些基本概念是构成基础知识的单体。对基本概念的理解不仅是学生学好基础理论的前提和基础, 也是发展智力的必要条件。教师设法使学生掌握概念的真实含义, 清楚相关概念间的关系并能应用概念解决实际问题, 是老师的责任和义务, 以及业精于勤应思索和探讨的内容。

多年的教学实践获悉, 学生对元素、同位素、同素异形体这几个概念极易混淆不清, 严重地影响了对新知识的接受和理解。本文从概念出发, 分析其本质找出其区别及易混淆的原因, 以及教学中如何处理好这几个基本概念, 以便学生理解而不致混淆。

1 元素、同位素、同素异形体三个概念易混淆的原因及区别

教学中发现, 学生容易把这三个概念混淆的主要原是: (1) 对原子结构的认识非常肤浅, 没有抓住概念的本质理解不透, 常出现是似而非, 张冠李戴; (2) 三个概念在教科书中间隔出现, 学生没有能认真地加以比较和区别, 不能将前后知识融会贯通。针对这一情况现列表比较。见表1:

由上表可以看出这三个概念描述的是不同范围的研究对象, 反映的本质属性不同, 表象不同。

(1) 元素反映的是具有相同核电荷数的一类原子, 其本质是这类原子的原子核内质子数相同 (如Cl、Cl-、1735Cl、1737Cl) 它们的原子核内都有17个质子, 都是属于氯元素的四种微粒。进一步认识同一类原子 (同一元素) 的原子核, 核内中子数可能不同。也就是说同一元素可能有多种原子。

(2) 同位素反映的是核内质子数相同, 中子数不同的不同原子。其本质是这些原子的质子数相同, 中子数不同。从而导出其质量数不同。核外电子数相同, 化学性质基本相同 (如:1735C l、1737C l) 。

(3) 同素异形体反映的是同一元素构成的不同种单质, 其本质是这些单质是由同一种元素组成。只是这些单质原子之间的结合形式不同, 如:石墨、金刚石、氧气、臭氧, 它们性质各异。

2 教学中的处理方法

教学过程中如何让学生对所学的内容从感性认识提升为理性认识, 进一步对概念有较深的理解是非常重要的。在讲元素时, 初中阶段应结合元素周期表 (挂图) , 要求学生记住大千世界由三千多万种物质组成, 这些物质都是由元素周期表中这一百余种元素组成的, 记住元素是具有相同核电荷数 (即核内质子) 的一类原子的总称。记住元素的符号, 学会元素符号的写法。高中阶段讲完原子结构相关知识后, 讲同位素时, 可从元素的定义着手, 单刀直入地给学生指出元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称, 只要核电荷数相同就属于同一元素, 如:H+、11H、12H、13H都属于氢元素的几种微粒, 612C、613C都属于碳元素的两种微粒。并进一步指出元素把物质的宏观组成与微观结构联系在一起, 它不是一种具体的微粒, 而是通过对这类微粒 (原子) 的分析, 把这类微粒是具有相同质子数这一本质属性抽象出来。这类微粒的质子数相同, 核外电子数也相同, 而中子数不一定相同。可以预见同一元素可能存在中子数各不同的几种微粒, 这样既很好地理解了元素的概念, 又为学习同位素作了铺垫。紧接着设问11H、12H、13H是什么关系呢?科学家巧妙地应用了同位素一词, 并定义为同一元素的不同原子互称为同位素。本质是质子数相同, 在元素周期表中处于同一位置。显然11H、12H、13H互称为同位素。其实, 许多元素都具有同位素。如:氧元素有816O、817O、818O三种同位素;碳元素有612C、613C、614C等;氯元素有1735C l、1737C l两种同位素;铀元素有92234U、92235U、92238U等多种同位素。同位素有的是天然的, 有的是人工制造的, 有的有放射性, 有的无放射性, 它研究的对象是同一元素的不同原子。我们平时所说的某种元素的相对原子质量就是按照各种天然同位素原子的丰度 (同一元素的不同原子所占有的百分数) 算出来的平均值。这就是原子的质量数都是整数而元素的相对原子质量会出现小数点的原因。

在学习同素异形体时, 为了让同素异形体这一概念在学生的头脑中容易形成, 一开始教师要先让学生感受铅笔心粉末有滑腻感, 木炭粉末无滑腻感, 使学生轻松得出它们是不同性质的物质, 然后再通过前人用凸透镜在阳光下观察金刚石, 金刚石消失的故事, 木炭、金刚石、石墨在纯氧中燃烧得到的产物都是CO2的事实。导出同素异形体是同一元素形成的几种性质不同的单质这一概念, 并强调理解同素异形体要抓住同一元素的不同种单质10个字。活性炭、石墨、金刚石、C60都是碳的同素异形体。导致同素异形体性质不同的原因是原子间的结合形式不同 (如:O2、O3、金刚石、石墨) 。

经上述方法讲解后, 学生对元素、同位素、同素异形体三个概念有了比较深刻的理解, 但还可能把它们混淆, 为避免这种情况, 教师还应该列出前述表的空白表, 组织学生讨论它们的联系与区别后, 指导学生完成表中需填写的内容, 以达到巩固提高的作用。

3 结语

将上述处理方法理论化, 实质就是化学概念的形成过程与方法。一般都需经过“感性”和“理性”两个阶级。形成的具体途径为: (1) 以学生观察实物及其变化现象为主; (2) 以教师启发性讲解和应用直观教具教学为主; (3) 以组织学生练习、讨论和其它实践为主。有了这一理论的指导, 教师只要把握教学是一个长期的由浅入深, 循序渐进的阶段性过程, 必需经过感性和理性两个阶段。善于指导学生把前后相关的知识归纳总结, 找出联系与区别融会贯通、灵活应用, 一定会取得好的效果。

摘要:中学生对元素、同位素、同素异形体这几个基本化学概念常常混淆不清的原因及教学处理方法。

关键词:元素,同位素,同素异形体,本质,概念