基于SOLO分類理論的化學解題實踐
——以人教版九年級“酸和堿的中和反應”單元為例

郎吉甲

(甘肅省玉門市第三中學, 甘肅 玉門 735211)

SOLO分類理論根據學生的思維水平從低到高分為了五個層次:前結構水平、單點結構水平、多點結構水平、關聯結構水平、抽象拓展結構水平[1].其中前結構水平表示初級水平,此時的學生通常處在無法獨立處理問題的階段;單點結構水平的學生有一定進步,在解題過程中能夠分析問題,獲得線索;多點結構水平的學生能夠獨立探究問題,離獲取答案又更近了一步;關聯結構水平的學生知識系統逐漸建立,能夠將問題情境中的數據聯系起來看待,使其成為一個整體;抽象拓展結構水平的學生已具備發展問題和延伸問題的能力[2].《酸和堿的中和反應》這一單元根據SOLO分類理論,將知識點的認知分為五大階層,教師需要根據學生的不同層次認知,對應提出問題并傳授解決方法.

1 前結構水平

《酸和堿的中和反應》單元的前結構水平認知內容包括:判斷生活中的酸堿性物質.比如橘子吃起來酸,它屬不屬于酸性物質?有些食物入口會覺得澀,是不是因為含有堿?對物質類型判斷加以要求,但不對酸堿的性質以及物質的實際用途進行深究.

例1 一些食物的近似pH值如下,下列說法中不正確的是( ).

表1 食物的近似pH值

A.葡萄汁比蘋果汁的酸性強

B.牛奶和雞蛋清都接近中性

C.葡萄汁和蘋果汁都能使石蕊試液變紅

D.胃酸過多的人應少飲蘋果汁

解析酸是電離時產生的陽離子全部都是氫離子的化合物,pH<7.堿是電離時產生的陽離子全部都是氫氧根離子的化合物,pH>7.題干中雞蛋清為堿性物質,蘋果汁、葡萄汁、牛奶都是酸性物質,所以選項A葡萄汁比蘋果汁的pH大,葡萄汁比蘋果汁的酸性弱,說法錯誤;選項B葡萄汁和蘋果汁的pH都小于7,所以都是酸性的物質,他們都能讓石蕊試液變紅,說法正確;選項C牛奶和雞蛋清的PH值都接近7,接近中性,說法正確;選項D蘋果汁顯酸性,胃酸過多的人少喝酸性飲料,少喝蘋果汁,說法正確.答案:A

例1的題干中有基礎的酸堿物質分析,也有與酸堿試驗相關的“石蕊試液變紅”部分內容.但是不影響最終的答案,完成此題學生只需要初步掌握酸堿的定義即可,滿足前結構水平[3].

2 單點結構水平

《酸和堿的中和反應》單元的單點結構水平認知內容包括:了解酸堿指示劑的用途、特性、物理及化學性質.包括濃硫酸、濃鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鋁、氫氧化鈣等在內.這一部分開始讓學生接觸酸堿中和試驗相關的內容,強調試驗的基礎知識補充.

例2 下列應用與中和反應原理無關的是( ).

A.用濃硫酸干燥濕潤的氧氣

B.用熟石灰改良酸性土壤

C.服用含氫氧化鋁的藥物治療胃酸過多

D.用氫氧化鈉溶液洗滌石油產品中的殘留硫酸

解析選項A濃硫酸具有吸水性,是物理性質,不與氧氣反應,用濃硫酸干燥濕潤的氧氣,利用的是物理特性,不是中和反應,所以與中和反應無關,A選項正確;選項B中的熟石灰,其實是氫氧化鈣的俗稱,氫氧化鈣和酸反應能夠生成鹽和水,屬于中和反應,因此B選項錯誤,它與中和反應有關;選項C氫氧化鋁能治療胃酸過多,是因為它能與鹽酸反應生成氯化鈉和水,屬于酸堿中和反應,因此錯誤;選項D氫氧化鈉溶液和殘留硫酸反應,是酸和堿的反應,屬于中和反應,因此錯誤.答案:A.

例2中有三大陷阱,其一是題干選擇與“中和反應無關”的內容,容易被忽視;其二是選項B、C、D都與中和反應內容有關,沒有達到多點結構水平的學生容易迷失,對知識內容的不了解會影響學生的選擇;其三是選項A的物理性質和化學性質容易被混淆.這類題型與酸堿中和反應及反應試劑基本性質有關,主要考察的還是對中和反應的了解,學生需要有基本的知識儲備[4].

3 多點結構水平

酸和堿的中和反應在多點結構水平層次要求學生對試驗內容、化學方程式有熟練掌握,與實驗相關的指示劑、溶液和PH試紙能夠熟練運用.

例3向一定量稀鹽酸中逐滴加入NaOH溶液,下列圖像中不正確的是( ).

圖1 例3題圖

解析鹽酸溶液呈酸性,它的pH一開始就應該小于7,所以A的圖示錯誤,是最終答案;B選項鹽酸和NaOH反應生成了鹽和水,但是NaOH溶液中本身也含有水,所以在反應之后,水的質量不斷增多,因此B選項的上升趨勢正確;選項C需要先了解鹽酸和NaOH的反應會生成NaCl和水,一開始溶液中的NaCl質量分數從0開始增長,這意味著反應的開始,而后續隨著NaOH溶液的增多,NaCl的質量分數會逐漸地變小,因此C的圖示內容正確,是正常的反應過程;選項D考查的是質量守恒定律,氯元素不會隨著反應的發展而變化,其質量始終不變,因此D選項也是正確的.答案:A.

例3考查學生對中和反應的理解,考察了多個關于中和反應的內容,普及面比較廣,但是題本身并不難,選項A所考察的還是酸堿的基本定義,需要學生更認真地審題.教師可以把重點放在其他三個選項的考察和教學上,以例題為基礎,向外為學生擴充知識點,夯實學生對中和反應相關知識的了解[5].

4 關聯結構水平

酸和堿的中和反應中關聯結構水平這一層次,要求學生要知道濃硫酸稀釋的本質,能夠根據酸、堿的通性寫出相對應的化學方程式,并對微觀內容有一定的認知,具備一定的微觀理解和拓展能力.

例4把100 g質量分數為98%的濃硫酸稀釋為質量分數為10%的稀硫酸,需要加多少水( ).

A.980 g B.882 g C.880 g D.4.98 g

解析稀釋前后硫酸的質量不變,因此假設需要加水的質量為x,100 g×98%=(100 g+x)×10%,x=880 g,答案:C.這道題考查的是學生的濃硫酸稀釋計算能力,這種題型經常出現,尤其是關于濃硫酸的相關知識點中,計算題是必不可少的一類題型.

5 抽象拓展結構水平

“酸和堿的中和反應”這一課在抽象拓展結構水平這一層次,要求學生對酸和堿的中和反應有一個具體而詳實的了解,同時對其定義和應用也有了基本認識,能夠在實踐類問題和各種考察題中綜合應用.

例5“鹽酸化性烏龜殼,一頭一尾四只腳”,圖片上是小王用一個烏龜歸納總結的關于稀鹽酸的化學性質,其中有一類物質與其他物質不同,請問這種物質是( ).

圖2 例5題圖

A.硝酸鉀 B.氧化銅 C.碳酸鈣 D.氫氧化鉀

解析A選項的硝酸鉀無法與稀鹽酸反應,所以A錯誤;B選項的氧化銅能夠與稀鹽酸反應,但是它跟氧化鐵都屬于金屬氧化物,所以B錯誤;D選項的氫氧化鉀與稀鹽酸反應,但是它與氫氧化鈉是相同的類別,所以D也錯誤.實際這道題應用的是排除法,C選項的碳酸鈣能夠與鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳,并且碳酸鈣屬于鹽,跟其他的物質并不是同一屬性.該題考查的是學生對酸堿指示的理解細致度,從具體的化學物質入手,從細節之處進行考查.其實這類題型可以舉一反三,教師可以從本題內容延伸出其他的相似性內容,對化學物質的基本特性以及酸堿中和反應的基礎知識進行考查.

例6“家庭小實驗”中利用家庭常見的物質進行化學探究活動,若利用食鹽、食醋、純堿、肥皂等物品進行實驗,能完成的家庭小實驗有( ).

①檢驗自來水中是否有氯離子 ②鑒別食鹽和純堿 ③除去熱水瓶中的水垢 ④檢驗自來水是否是硬水.

A.①② B.③④ C.②③④ D.①②③④

解析第一個實驗中要想檢驗氯離子,實驗室通常用硝酸酸化的硝酸銀溶液來檢驗,但是家庭小實驗中并沒有提供其中含有銀離子的物質,所以該實驗不能實踐.這個題考查的實際上是這些物品中含有的化學物質,以及實驗可能出現的化學反應.比如食醋中的醋酸、水垢中的碳酸鈣,二者能夠反應;食鹽和純堿中碳酸鈣和氯化鈉性質不同,而醋酸不與氯化鈉反應,因此可以幫助辨別食鹽和純堿.

6 結束語

綜上所述,本研究針對“酸和堿的中和反應”相關內容,以SOLO分類理論進行分層設計,每一層對應不同知識點,提出不同例題,考查學生的知識吸收情況.SOLO分類理論按照從易到難的順序進行排列,其例題的難易程度也隨之變化,教師通過對應難度問題的考查,可以幫助學生更進一步地理清知識層次,觸類旁通,提高化學解題的效率和知識的吸收效率.