高中《化学1》的各个版本中都在元素化合物知识的教学内容中编写了海水中的化学元素知识。以海水中钠、镁、氯、溴、碘等元素资源的开发利用为线索,简单介绍有关元素化合物的组成、性质、提取与应用等知识。各个版本内容选取、编排有所差异,但学习目标基本相同。这些内容的学习有助与达成化学课程标准规定的下列学习目标:
化学基础知识---
“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,了解钠等金属及其重要化合物的主要性质,能列举合金材料的重要应用。”
“通过实验了解氯等非金属及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。”
“知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离,通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,了解常见离子的检验方法。”
“根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移,举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。”
STSE的知识----
“了解海水等自然资源的综合利用,有关元素化合物在生产中的应用和对生态环境的影响;”
化学方法知识与价值观教育---
“以海水等自然资源的综合利用为例,了解化学方法在实现物质间转化中的作用。认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。”
上述第1、2类知识,容易把握。
第3类知识,传统教材较少涉及,三种版本教材写了,但没有做归纳概括。教学中往往被忽视,或把握不好。
海水中钠、镁以阳离子离子存在,氯、溴、碘以离阴子或存在于海藻类植物中。这些元素在海水中蕴存量大,浓度不大,镁尤其小。要把它们提取出来加以利用,要解决两个问题:一是富集,提高浓度,以便于通过化学方法转化为可运用的化合物或单质;二是转化为可以应用的状态(如固态盐、单质或合金等)。解决这两个问题,都要运用化学知识和化学方法。教学中要从海水中富集这些化合物,并使之转化为所需要状态的过程中,帮助学生理解化学方法在这些方面的应用,体会化学知识方法的价值。
上述三类知识的教学,学习目标的达成,实际上是融合在一起的。在教学中不能把它们割裂开来。钠、镁、氯、溴、碘的提取和转化,都要解决富集和转化的问题。但采用了不同的富集手段和转化方法,这些内容与相关元素化合物性质和变化知识密切相关。例如,晒盐富集氯化钠;用石灰、盐酸通过两步反应,得到高浓度氯化镁溶液,再得蒸发脱水得到固体氯化镁;通过食盐卤水得到浓度较高的溴化物溶液;通过海藻的灼烧或浸取得到富含碘化物的原料。又例如,通过电解食盐水,把氯离子氧化为单质,使钠离子转入烧碱溶液;通过电解熔融氯化镁把镁离子还原为金属镁,得到镁合金;用氯气等氧化剂把溴、碘离子氧化成单质,再用热蒸汽吹出溴蒸汽、用结晶或萃取方法分离碘单质。
这些富集、转化方法的选择、应用,是与相应元素化合物知识联系着的。方法选择以性质转化知识的学习为基础,又反过来进一步加深巩固性质转化知识的理解和掌握。
教学过程中,要联系生产实际,讲清基本过程,从相应元素化合物性质特点、所能发生的离子反应、氧化还原反应出发,帮助学生理解、掌握富集与转化的原理。在实际的生产情景中,在这些知识的学习过程中,让学生体会化学知识的应用价值,顺理成章地完成情感、价值观的教育任务。