作圖法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

袁全興

作圖法指的是針對(duì)一類具有較復(fù)雜化學(xué)背景的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)和高中化學(xué)習(xí)題，通過(guò)簡(jiǎn)單的圖示表達(dá)，完成化學(xué)問(wèn)題以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的解題過(guò)程，幫助學(xué)生以題面內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)要求為基礎(chǔ)，聯(lián)想相關(guān)化學(xué)知識(shí)、清晰認(rèn)識(shí)題面文本意思.在作圖法的實(shí)施操作過(guò)程中，學(xué)生可以通過(guò)對(duì)過(guò)程進(jìn)行標(biāo)記、定格，將復(fù)雜度較高的化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，從而增加問(wèn)題被解決的可能性.

一、高中化學(xué)中作圖法的應(yīng)用依據(jù)及應(yīng)用意義

通常情況下，學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)的理解認(rèn)知包含兩個(gè)層面：形象思維認(rèn)知和抽象思維認(rèn)知，相比于抽象思維認(rèn)知而言，學(xué)生們對(duì)于形象思維認(rèn)知的接受度相對(duì)更高.而作圖法恰恰可以滿足高中化學(xué)知識(shí)的形象化展示需求，采取具備形象性的表達(dá)工具以及問(wèn)題表現(xiàn)形式，通過(guò)圖形、圖像、圖示、符號(hào)等頗具形象性的元素，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)起作圖法解題的思維.通過(guò)作圖法在高中化學(xué)解題過(guò)程中的實(shí)踐成果可以看出，作圖法憑借其生動(dòng)性、直觀性、整體性等特征，對(duì)于學(xué)生快速找到問(wèn)題解答方法有很大幫助.也就是說(shuō)，作圖法給學(xué)生帶來(lái)的不僅僅是高中化學(xué)問(wèn)題的解答成果，更為學(xué)生基于高中化學(xué)知識(shí)的問(wèn)題解答能力的培養(yǎng)提供了有利條件，幫助學(xué)生形成高效的化學(xué)問(wèn)題解答的思維模式.

具有化學(xué)特色的作圖法的表現(xiàn)形式主要為關(guān)系圖，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理制作相應(yīng)化學(xué)參數(shù)和相關(guān)變量之間的關(guān)系圖示，以供學(xué)生分析化學(xué)問(wèn)題所用.高中化學(xué)中所應(yīng)用的作圖法具有數(shù)形結(jié)合的典型特征，可以清晰、直觀、生動(dòng)地反映出化學(xué)反應(yīng)的已知量和未知量之間存在的關(guān)聯(lián)性.可以說(shuō)，作圖法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用增強(qiáng)了高中化學(xué)課程教學(xué)的巧妙性、在一定程度上提升了高中化學(xué)課程的教學(xué)效率.

二、以實(shí)例展示作圖法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用效果

例1 將等物質(zhì)的量的鋁分別放入相同體積的硫酸溶液和氫氧化鈉溶液中發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)釋放出的氣體在同等標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的體積比為5∶6.已知硫酸溶液的濃度為2mol/L，氫氧化鈉溶液的濃度為2mol/L，硫酸溶液和氫氧化鈉溶液的體積均為150ml.請(qǐng)問(wèn)，鋁與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)所釋放出來(lái)的氣體的物質(zhì)的量為多少？

上述問(wèn)題可以采用折線圖方法進(jìn)行解答：硫酸與氫氧化鈉反應(yīng)完全所需要的鋁的物質(zhì)的量，按照題意可知分別為0.2mol和0.3mol，反應(yīng)釋放的氫氣的物質(zhì)的量分別為0.3mol和0.45mol.因此，可以繪制圖示如下：

根據(jù)電子守恒原理可以判斷，圖中oa段內(nèi)，鋁的物質(zhì)的量在0-0.2mol（包括0.2mol）范圍內(nèi)時(shí)，硫酸和氫氧化鈉溶液由化學(xué)反應(yīng)所釋放出來(lái)的氫氣的量相同，與題意不符;在bd段內(nèi)，鋁的物質(zhì)的量大于等于0.3mol時(shí)，釋放出來(lái)的氫氣的體積比為3∶5，與題意不符;在ab段內(nèi)，鋁的物質(zhì)的量在0.2-0.3mol（包含0.3mol）范圍內(nèi)，硫酸溶液反應(yīng)徹底，氫氧化鈉溶液會(huì)有剩余，與題意相符.可設(shè)鋁與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)釋放出x mol氫氣，根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)系列出如下等式：

（2mol×150mL÷1000L/mL）x=5/6

可得x=0.36mol，也就是說(shuō)鋁與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)所釋放出來(lái)的氣體的物質(zhì)的量為0.36mol.

例2 托盤天平兩側(cè)放置相同裝有等量的稀硫酸的燒杯，稀硫酸中含硫酸a mol，天平此時(shí)平衡.分別向兩側(cè)燒杯中加入x g和y g鋁，待化學(xué)反應(yīng)完全后，其中一只燒杯中的金屬有剩余，天平此時(shí)仍舊保持平衡狀態(tài)，判斷x與y的關(guān)系.

上述問(wèn)題同樣可以采用折線圖方法進(jìn)行解答：無(wú)論金屬鐵還是金屬鋁，其與稀硫酸反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體僅為氫氣，因此，發(fā)生反應(yīng)完全的金屬的質(zhì)量分別為56a和18a.結(jié)合算與金屬反應(yīng)的對(duì)應(yīng)量的關(guān)系作圖如下：

圖像清晰顯示，在oa段內(nèi)，鐵和鋁均有所剩余，與題意不符;在bc段內(nèi)，鐵和鋁均沒有剩余，同樣與題意不符;在ab（包括b點(diǎn)）段內(nèi)，有一種金屬剩余，與題意相符.因此18a

可以解得x與y的關(guān)系為：27x/28=y-2a，即為答案.

基于上述兩個(gè)化學(xué)問(wèn)題實(shí)例應(yīng)用作圖法的展示可以清晰看出，作圖法在解決以高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)為背景的、復(fù)雜程度相對(duì)較高的高中化學(xué)問(wèn)題中，具有相對(duì)廣泛的應(yīng)用以及較好的應(yīng)用效果.因此，未來(lái)對(duì)于作圖法在高中化學(xué)課堂中的應(yīng)用頻率可以進(jìn)一步增加，從而逐步引導(dǎo)學(xué)生自主解答化學(xué)問(wèn)題、形成高中化學(xué)課程的自主學(xué)習(xí)模式.

三、對(duì)于未來(lái)作圖法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用的建議

第一，適當(dāng)拓寬作圖法在高中化學(xué)中的應(yīng)用范圍，相關(guān)教師需要將此種教學(xué)手段以及解題方法的使用領(lǐng)域從高中化學(xué)教材中抽離出來(lái)，更多的尋找課本內(nèi)容相關(guān)的生活中的化學(xué)現(xiàn)象.在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，有助于學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容參與熱情的提升.

第二，從應(yīng)用對(duì)象上進(jìn)一步擴(kuò)展作圖法的解答內(nèi)容，從課程安排方面保障作圖法在高中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的連貫性，有助于學(xué)生解決問(wèn)題能力的養(yǎng)成.

四、結(jié)語(yǔ)

在高中化學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，作圖法的應(yīng)用頻率并不低，其在日常的課堂進(jìn)程中常被教師應(yīng)用，但此種方法的優(yōu)勢(shì)顯然并未被高中學(xué)生真正意識(shí)到，因此，作圖法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用力度還需要進(jìn)一步加強(qiáng).