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《化學式與化合價》重難點分析
一、化學式
主要包括化學式的概念、化學式的意義、化學式的寫法規(guī)律、化學式的讀法規(guī)律、化學式與數(shù)字的關系等五個核心問題。具體如下：
1．化學式的概念：用元素符號和數(shù)字的組合表示物質組成的式子。
2．化學式表示的意義，應分為如下兩種情況：
（1）由分子構成的物質，如水、二氧化碳等，其化學式可以表示4種含義：①這種物質，②這種物質有哪些元素構成，③該物質的一個分子，④該物質的一個分子中所含各種元素的原子個數(shù)。
（2）由原子構成的物質，如金屬銅等，其化學式仍然可以表示：①這種物質，②表示這種物質有哪些元素構成。但是不再表示③該物質的一個分子，④該物質的一個分子中所含各種元素的原子個數(shù)；而能直接表示該物質的一個原子。
另外，當化學式前面出現(xiàn)計量數(shù)的時候，化學式就只有微觀意義了，如2H2只表示2個氫分子，2Cu只表示2個銅原子。
教學在教學中一定要注意：不要將問題絕對化，如：（1）有的老師說“所有的化學式都像水分子一樣具有4種含義”，這樣老師就犯了“以偏概全”的邏輯性錯誤。（2）還有老師給學生講“只有純凈物才能書寫化學式”，針對這個問題，教材P83是這樣說的“每種純凈物質的組成是固定不變的，所以表示每種物質組成的化學式只有一個”，老師們仔細辨析上述兩種說法并不是一個意思，一定不要曲解教材的意思，并對學生強化這種不正確的理解？老師們翻閱一下高中的教材，那些高分子化合物都是混合物，但是也在用化學式表示，只不過它們的化學式中含有“n”，說明它們的組成不是固定的而已。所以，特別建議教師在教學中一定要注意別把問題絕對化，要給學生在后續(xù)學習中留有知識發(fā)展的空間。
3．化學式的寫法
初中化學教材上，對于化學式的書寫規(guī)則是按照“物質組成”?分類的視角進行歸納總結的，見下表：
物質類別
化學式寫法
單質
稀有氣體
用元素符號表示，如He、Ar。
金屬
習慣上用元素符號表示，如Cu、C、P等。
固態(tài)非金屬
氣體非金屬
在元素符號的右下角表示分子中所含原子數(shù)的數(shù)字，如H2、O2等。
氧化物
氧的元素符號寫在右邊，另一種元素的符號寫在左邊，如CO2、H2O等。
由金屬元素與非金屬元素組成的物質
一般把金屬的元素符號寫在左邊，非金屬的元素符號寫在右邊；如果有原子團的，一般把原子團寫在后面。如NaCl、NaNO3等。
需要注意的問題：在初中階段只是讓學生初步認識物質是由微觀粒子構成的，有的由分子構成，有的由原子直接構成，還有的由離子構成，從而認識物質的多樣性是由物質的組成和結構造成的；并不要求學生確切掌握哪些物質是由分子、原子、離子構成的。所以在化學式的教學中，建議老師們也不要讓學生從微觀的層面去掌握化學式的書寫規(guī)則，從物質的宏觀組成進行分析討論就夠了。
有的老師在教學中，總結說“稀有氣體、非金屬的固體單質、金屬單質這三類物質都是由原子直接構成的，所以直接用它們的元素符號來表示它們的化學式”，請老師們注意這種說法是有科學性錯誤的。某種物質由哪種微粒構成，要看其晶體中的相互作用的，比如非金屬的固體中，紅磷、白磷、硫等是分子通過分子間相互作用構成的，屬于分子晶體；而金剛石（碳單質的一種）就是碳原子之間通過共價鍵結合而成的，屬于原子晶體。所以同是非金屬固體，它們的結構不同，構成它們的微觀粒子不同。
老師們在教學中進行各種研究，尋找各種幫助學生進行知識記憶的方法，這種精神特別難能可貴，但是一定要建立在知識科學性、準確性的基礎上才是可取的。
4．化學式的讀法（略）
5．化學式與數(shù)字的關系
通過教材P83的討論幫助學生建立起“化學式與其周圍的數(shù)字間的關系”。
教學片段一：問題驅動、任務引領下的概念學習
【環(huán)節(jié)一】情境創(chuàng)設
教師展示一瓶礦泉水（如圖1所示），提出問題：除了用漢字“水”表示之外，還可以用哪些符號來表示？請各小組同學將表示水的方法在白紙上寫（或畫）出來。
教師在學生活動之后，將學生的作品進行展示交流（圖2所示是部分小組的作品）。
學生在交流過程中產(chǎn)生困惑“這些方法中，哪種方法最簡潔？哪種方法能表達出水是由什么組成的呢？”并經(jīng)過討論達成共識——“H2O”是最簡單能表示出水的組成的符號。
教師在學生對“H2O”?的認識基礎上，讓學生通過討論概括總結出化學式的概念，即化學式是用元素符號和數(shù)字的組合來表示物質組成的式子，如“H2O”、“CO2”。
【環(huán)節(jié)二】認識化學式的含義
教師在學生概括總結出化學式概念的基礎上，提出了新的探究問題“化學式能提供給我們哪些信息呢？”并將這一問題轉化為下面的學習任務“請同學們以H2O、CO2為例，結合對實物的認識和分子模型（教師提供了H2O、CO2的分子模型），說說它們所表達得到含義有哪些？”
學生以小組為單位進行討論分析，教師組織學生進行交流表達，并將學生表達的結果，用列表的方式記錄在黑板上：
化學式
H2O
CO2
表達的含義
（1）表示水這種物質；
（2）表示水是由氫元素和氧元素組成；
（3）表示一個水分子；
（4）表示1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構成。
（1）表示二氧化碳；
（2）表示二氧化碳是由碳元素和氧元素組成；
（3）表示一個二氧化碳分子；
（4）表示1個二氧化碳分子由1個碳原子和2個氧原子構成。
教師提出問題：對比H2O、CO2兩個化學式所表達的含義，你有什么發(fā)現(xiàn)？
學生經(jīng)討論得出如下結論：（1）兩個化學式所表達的含義有共同之處，均能表示四種含義，即可以表示一種物質；表示該物質有哪些元素組成；表示該物質的一種分子；表示該物質的一個分子由哪些原子構成。（2）四種含義中既有宏觀意義，也有微觀意義。
此時，學生又產(chǎn)生新的問題：是不是所有的化學式都可以表示這樣四種含義呢？教師在表揚了學生們善于發(fā)現(xiàn)問題的能力的同時，請學生分析化學式“Fe”的含義，并由此讓學生體會“由分子構成的物質的化學式，才能表示該物質的一個分子由哪些原子構成”。
為了進一步讓學生理解化學式的含義，教師又拋出一個問題：“2O2”又表示什么意義呢？學生在教師的引導下，經(jīng)過討論分辨清楚了兩個“2”的含義是不同的，前者表示2個氧氣分子，后者表示每個氧氣分子由2個氧原子構成。此時，教師強調“描述化學式的意義時，應注意區(qū)分化學式前、中不同位置數(shù)字的含義”。
【環(huán)節(jié)三】探究化學式的書寫規(guī)則
教師展示了“藥品說明書中的化學式、空氣質量日報中的化學式、化妝品標簽中的化學式和食用鹽中的化學式”的幾幅圖片，并指出在今后的化學學習中我們還會遇到更多的化學式（展示圖片），化學式是化學世界的通用語言，而每一種物質又有自己專有的化學式。提出問題：我們怎么樣才能正確的書寫出不同物質的化學式呢？這就需要我們認真研究化學式書寫的規(guī)則。
任務：（教師先在黑板上，無規(guī)則地張貼一些化學式的展示卡，如圖3所示）請各組同學仔細觀察黑板上的化學式，找一找化學式在寫法上的規(guī)律，并上臺排列。下面是小組活動的記錄：
第一組：根據(jù)化學式中是否只含有一種元素，將化學式分為兩類，即可以將這些化學式按單質和化合物分開排列（如圖4所示）。
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第二組：（在第一組的分類基礎上）單質還可以再分，并上臺將氧氣、氮氣等雙原子分子的化學式拿出來單獨排列。化合物也可以再分，于是將含兩種元素，且其中一種是氧元素的化合物單獨排列（如圖5所示）。
第三組：（在第二組的分類基礎上）這樣也可以呀！其他同學好像受到了啟發(fā)，認真尋找其他的不同點，機靈的同學甲隨即上臺將金屬、稀有氣體也分開排列（如圖6所示）。
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教師引導學生在對化學式按照物質分類的方法進行分類處理后，進行對比分析，概括總結出部分化學式的書寫規(guī)則：（1）單質的寫法分兩種，一種是用元素符號直接表示，即X；一種是在右下角加數(shù)字（比如2）表示，即。（2）化合物的寫法也分兩種，一種是兩種元素組成的且含有氧元素的，氧元素一般放在右邊，即XnOm；另一種是由金屬和非金屬元素組合的，金屬元素在左邊，非金屬元素在右邊，即XnYm。
教師在肯定了學生探究成果的基礎上，指出：化學式的書寫是建立在實驗的基礎上，有固定組成的純凈物，才能寫出其化學式。在今后的學習中還會遇到更復雜的化學式，但是只要運用分類、比較的方法，也一定會發(fā)現(xiàn)其中的書寫規(guī)則。
【環(huán)節(jié)四】探究化學式的讀法規(guī)則
教師在上述基礎上，又提出問題：請同學們以小組為單位討論這些化學式的讀法有哪些規(guī)律？學生又開始了積極活躍的討論，并得出了下列結論：（1）單質直接讀元素名稱；（2）單質氣體中需要在元素名稱后加“氣”字；（3）氧化物讀法由右向左讀，讀成“氧化某”；（4）金屬與非金屬組合的也是由右向左讀，讀成“某化某”。教師將事先總結好的化學式寫法和讀法規(guī)則在投影上進行展示，使學生形成系統(tǒng)完整的知識體系（如圖7所示）。
為加深對知識的理解，教師用投影展示某出某科學論著中的一個列表（如圖8所示），請學生寫出圖中出現(xiàn)的化學式的名稱。
二、化合價
對于化合價，課程標準并不強調其概念，只是要求學生在理解其含義的基礎上能夠使用化合價就可以了。教學的重點有化合價的標法、化合價的規(guī)律和根據(jù)化合價的簡單計算三個核心知識。
1．化合價的標法：一是用+n（或-n），即正負號在前，數(shù)字在后；二是要標在相應元素符號的正上方。
2．化合價的規(guī)律：
一是化合價的基本規(guī)則：（1）單質中，元素的化合價為0；（2）金屬元素與非金屬元素的化合物中，金屬元素顯正價（且金屬元素一般不顯示負化合價），非金屬元素顯負價；（3）某些元素在不同物質中可以顯示不同的化合價，如鐵元素在三氧化二鐵與四氧化三鐵中分別顯示+2和+3價。
二是幫助學生記憶的化合價之歌：（1）一價鉀鈉氯氫銀，二價氧鈣鋇鋅鎂，三鋁四硅五價磷，鐵二三價碳二四，銅汞一二要記真，二四六價硫中尋，錳有二四六七價，常用元素銘記心，一價氫氧銨二硫碳根（原子團）。（2）一價氯氫鉀鈉銀，二價氧鎂鈣鋇鋅，亞鐵二鋁鐵三，銅汞二價最常見；一價氫氧硝酸根，二價硫酸碳酸根，只有正一是銨根。
3．根據(jù)化合價的簡單計算：一是根據(jù)化學式計算化合價（正向思維），二是根據(jù)化合價推算化學式（逆向思維）。
教學片段二：?以學生活動促進學生思維的發(fā)展
【環(huán)節(jié)一】創(chuàng)設情境，理解化合價的含義
請觀察并討論完成下表中內容，并仔細思考，看看你有什么發(fā)現(xiàn)嗎？
物質的名稱
所含原子（或離子）個數(shù)比
化學式
氯化氫
H:Cl=
HCl
氯化鈣
Ca2+:
Cl-=
CaCl2
硫化銅
Cu:S=
CuS
碳酸鈣
Ca2+:CO32-=
CaCO3
學生經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)：原子個數(shù)比在不同的在不同的化合物中是不一樣的。而且，還有學生發(fā)現(xiàn)氯化鈣、碳酸鈣兩種物質中的離子個數(shù)比是離子所帶電荷數(shù)之比的倒數(shù)（或離子個數(shù)與離子所帶電荷數(shù)成反比）。
【環(huán)節(jié)二】教師講解化合價的含義和表示方法
教師講解：化學上用“化合價”來表示化合物中原子之間相互化合的數(shù)目。表示的方法（并板書在黑板上）：
（1）用+n（或-n）表示化合物中某元素的化合價（注意正負號在前，數(shù)字在后）；
（2）標在相應元素符號的正上方；
（3）注意化合價與離子電荷數(shù)的書寫區(qū)別，比如鎂的化合價，鎂離子的電荷數(shù)是Mg2+（一是表示方法不同，二是標的位置不同）。
【環(huán)節(jié)三】學生閱讀教材，小組討論化合價
教師提出問題：請閱讀教材P85表4-2中常見元素和根的化合價，第一請認真分析研究有什么規(guī)律？第二請思考有什么好的方法可以幫助我們記憶？
學生先獨立閱讀思考，然后小組交流討論，接著教師組織學生交流討論，得出下列結論（并板書黑板上）：
（1）單質中，元素的化合價為0；
（2）金屬元素與非金屬元素的化合物中，金屬元素顯正價（且金屬元素一般不顯示負化合價），非金屬元素顯負價；
（3）某些元素在不同物質中可以顯示不同的化合價，如鐵元素在三氧化二鐵與四氧化三鐵中分別顯示+2和+3價。
同時，學生們將常見元素中具有相同價態(tài)的元素分別找出來放在一起，如+1價、+2價、+3價等的分別有哪些元素，并在教師的指導下進行了歸納總結，形成了記憶化合價的歌謠（或叫順口溜）：一價鉀鈉氯氫銀，二價氧鈣鋇鋅鎂，三鋁四硅五價磷，鐵二三價碳二四，銅汞一二要記真，二四六價硫中尋，錳有二四六七價，常用元素銘記心，一價氫氧銨二硫碳根（原子團）。
此時，教師給學生播放了事先準備好的一段“化合價之歌”的視頻，將枯燥、抽象的化合價規(guī)律轉化為喜聞樂見、興趣盎然的歌曲，增強了學生學習的興趣，也促進了學生學習的有效性。
【環(huán)節(jié)四】根據(jù)化合價推求化學式（略)。
三、相對分子質量的計算
主要包括兩個核心內容：（1）相對分子質量的概念；（2）根據(jù)化學式和相對分子質量進行計算，包括計算相對分子質量、物質組成元素的質量比和物質中某元素的質量分數(shù)。
“相對分子質量”是化學基本概念之一，也是化學計算的基礎。通過大量的課堂觀察，對于類似的概念教學有如下想法，供老師們參考：
（1）“概念”是培養(yǎng)學生抽象、概括思維能力的知識載體，教學中應該給學生創(chuàng)造思維的空間，不應該是“講解（講述）概念+課堂練習”的教學模式。
（2）“講解（講述）概念+課堂練習”的教學模式，能讓學生直接獲得知識結果，然后“照葫蘆畫瓢”地進行模仿，但最終仍然由于學生對概念的不理解，造成運用概念的各種錯誤出現(xiàn)。這可能也是化學計算成為學生學習的難點之一的原因吧。
教學片段三?——?基于知識間邏輯關系的教學設計
【環(huán)節(jié)一】回顧舊知：以水為例，回顧化學式及其含義。
【環(huán)節(jié)二】建構相對分子質量的概念
問題1：H、O兩個原子相比較，哪個的質量更大？說明你判斷的依據(jù)是什么？（目的是回顧相對原子質量的概念）
問題2：O2、H2O兩個分子相比較，哪個的質量更大呢？說明你判斷的依據(jù)。
學生先獨立思考，然后小組討論，教師組織小組間進行交流。學生交流首先得出：O2的相對大小可以用“16×2=32”來表示，H2O的相對大小可以用“1×2+16=18”來表示，從而作出“O2分子比H2O分子的質量更大”的結論。
教師引導學生對剛才的思維過程加以總結，得出“相對分子質量”的概念：化學式中各原子的相對原子質量的總和，就是相對分子質量（符號為Mr）。
問題3：（小組競賽活動）請排列出CO2、H2、N三種分子的相對質量大小的順序（看哪個小組又快有準確）。
通過這個小組競賽活動，加深對相對分子質量概念的理解。
【環(huán)節(jié)三】根據(jù)化學式和相對分子質量的其他計算
教師講述（過渡）：討論不同分子相對質量的大小關系，那么由不同元素構成的分子其內部各元素之間的質量關系又是什么樣的？
問題4：請思考，H2O分子中氫元素、氧元素相對質量的大小關系如何，你可以通過哪些方式將它們的大小關系表示出來？
學生通過談論交流，可以提出下列比較的方法：（1）分子中兩元素的相對質量；（2）分子中兩元素的質量比；（3）分子中兩元素的質量分數(shù)。
教師在組織學生討論交流的過程中，注意糾正學生的錯誤解法，并樹立規(guī)范的解題格式。
教師講述（過濾）根據(jù)化學式和相對分子質量，我們剛才判斷了不同分子相對質量的大小關系，還有由不同元素構成的分子中各元素之間的質量關系，那么我們還可以進行什么其他的計算嗎？
引導學生進行邏輯思維，并得出還可以進行“不同物質中，同種元素的質量關系”的判斷。
問題5：碳酸銨【(NH4)2CO3】與硝酸銨【NH4NO3】是兩種重要的化學肥料，哪種化學肥料中氮元素含量更大呢？
學生通過交流討論得出正確答案。
【評析】
這一教學設計，沒有采用慣常的“講練結合”的教學方法，而是采用了“問題驅動”的教學策略，通過問題的引領，使學生自己建構相關概念以及概念的邏輯關系（如圖9所示）。
圖?9

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