高中化學(xué)建模解題方法及其應(yīng)用

姜文敬

【摘要】文章首先介紹了高中化學(xué)建模解題方式的含義及使用步驟，進(jìn)而分析了幾種常見高中化學(xué)題目建模法解題的途徑。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué)；建模解題；方法；應(yīng)用

高中化學(xué)是我們每一位高中生都必須認(rèn)真學(xué)習(xí)的學(xué)科，但是高中化學(xué)又是一門極其抽象的學(xué)科，我們在學(xué)習(xí)的過程中往往會覺得很多題目的反應(yīng)過程過于復(fù)雜，知識解題思緒混亂。而面對這些問題的最佳解題方式便是建模法，通過建模法將復(fù)雜繁瑣的化學(xué)反應(yīng)簡易化和清晰化，進(jìn)而達(dá)到易于解題的效果。

一、高中化學(xué)建模解題方式的含義及使用步驟

（一）建模解題方法的含義

高中化學(xué)建模解題法指的是使用建構(gòu)模式的方式，解決實(shí)際問題的一種高中化學(xué)解題方式。根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)的分類原理觀察，可以將實(shí)際問題通過概括和抽象處理之后，將其轉(zhuǎn)化為模型給以表達(dá)出來；然后再利用所掌握的化學(xué)題目解題的方法和知識對建立的模型進(jìn)行進(jìn)一步分析；最后再將模型給以推廣，通過類比的方式實(shí)現(xiàn)一類問題的解答[1]。

（二）建模解題方法的解題步驟

在高中化學(xué)建模法的應(yīng)用解題步驟上分為以下幾個(gè)部分。對實(shí)際問題進(jìn)行審題—抽象、概括—建立模型—模型解讀—分析模型—解答模型問題—解決實(shí)際問題[2]。

二、常見高中化學(xué)題目建模法解題分析

（一）建構(gòu)等效化學(xué)式模型

例一：已知現(xiàn)有KCl和NaCl的混合物，在該混合物中a%為Cl元素質(zhì)量，求該混合物中K、Na的質(zhì)量占比各為多少？

首先對題目進(jìn)行觀察，混合溶液中求兩個(gè)陽離子的質(zhì)量比，其陰離子為一種元素，對陽離子的質(zhì)量進(jìn)行觀察K為39，Na為23，可知K比Na大16，而16剛好是O的分子量，所以可以將K使用Na和O進(jìn)行代替，即將KCl，建模等效為NaClO，如圖1所示。

然后在建立的模型內(nèi)進(jìn)行題目的解答。去100g作為研究的對象，將NaCl視為一個(gè)整體，故此可以在混合溶液中的各個(gè)元素含量有n（K）=n（O），n（NaCl）=n（Cl）。

因此K的含量比K%=（100-58.5a/35.5）/16，Na的含量等于1減去K的含量比和Cl的含量比，為Na%=1-a%-K%。

這類混合溶液的問題，在高中化學(xué)中是十分常見的一類問題，文章所舉的例題是較為簡單的一道題，是實(shí)際的題目中可能溶液中含有的元素成分更為復(fù)雜，甚至還可能會在混合后發(fā)生一些反應(yīng)。我們在解決這類問題時(shí)，需要重點(diǎn)找到溶液中固定不變的元素含量，并且找到其他元素含量之間的系數(shù)關(guān)系，建模法是解決該類問題的有效解題方式之一，其可以很大程度上將一些復(fù)雜的計(jì)算步驟給以避免，出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性更低。但是建模法也并不是唯一的解題方式，也不一定是最佳的解題方式，還需要我們面對實(shí)際題目時(shí)，根據(jù)題目的具體情況選擇最佳的解題方式[3]。

（二）建構(gòu)等效化學(xué)反應(yīng)過程模型

例二：已知有10毫升的鹽酸溶液，其摩爾濃度為0.001mol/L，此時(shí)向該鹽酸溶液中倒入相同濃度的氨水，直至溶液的濃度達(dá)到pH=7，請問以下關(guān)系式正確的有（）

A c（Cl-）﹥C（OH-）>c（NH4+）>C（H+）

B c（NH4+）=c（Cl-）>c（H+）=c（OH-）

C V（總）<20毫升

D V（總）>20毫升

面對該類題型我們在解答時(shí)也可以首先考慮使用建模法的方式進(jìn)行解題。我們可以清楚10毫升的鹽酸溶液，其摩爾濃度為0.001mol/L，如果加入10毫升的氨水溶液，其摩爾濃度也為0.001mol/L，那么兩者會出現(xiàn)完全的反應(yīng)，所以最后生成的NH4Cl，故此溶液呈現(xiàn)酸性，因此需要達(dá)到pH=7，就需要繼續(xù)向溶液中加入氨水溶液，因此必然氨水溶液的體積大于鹽酸溶液，因此兩者混合的總體積必然大于二倍鹽酸溶液體積，大于20毫升，因此D選項(xiàng)正確，C錯(cuò)誤。然后我們就可以將整個(gè)反應(yīng)過程進(jìn)行等效的建模，具體反應(yīng)模型過程見圖2.

然后對剩余的兩項(xiàng)選項(xiàng)進(jìn)行觀察，其中A選項(xiàng)c（Cl-）﹥C（OH-）>c（NH4+）>C（H+），溶液中陰離子總數(shù)不可能大于陽離子總數(shù)，因此為錯(cuò)誤選項(xiàng)。然后對建模構(gòu)成進(jìn)行觀察，可知在溶液中必有c（Cl-）+C（OH-）=c（NH4+）+C（H+）。而最后溶液又呈中性，所以C（OH-）=C（H+），c（Cl-）=c（NH4+），而顯然最后生成溶液為NH4Cl，所以c（Cl-和c（NH4+）必然會大于C（OH-）和C（H+），因此B選項(xiàng)c（NH4+）=c（Cl-）>c（H+）=c（OH-）正確，最后正確答案為B、D。

這類元素單質(zhì)及化合物在高中化學(xué)知識體系中，也是考察很多的一個(gè)知識點(diǎn)，并且該類題型的難度一般較大，在高考的選擇題中屬于中上難度的題目。而這類題型最大的特點(diǎn)便是反應(yīng)十分復(fù)雜，并且元素之間的關(guān)系也多，而這也是建模法應(yīng)用其中的原因，可以通過使用建模清晰將反映過程表示出來，進(jìn)而對化學(xué)反應(yīng)的過程進(jìn)行直觀的表達(dá)，對我們解決該類問題很有效果。

結(jié)束語：

高中化學(xué)建模解題法指的是使用建構(gòu)模式的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)際問題解答的一種高中化學(xué)解題方式。文章以自己在化學(xué)學(xué)習(xí)中的感觸為背景，簡易闡述了建構(gòu)等效化學(xué)式模型、建構(gòu)等效化學(xué)反應(yīng)過程模型兩種建模法的應(yīng)用途徑，希望可以給更多的同學(xué)以感觸和啟迪。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊鎰濤，周鑫.幾種建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].理科考試研究（高中版），2016，23（2）：88.

[2]劉宗華.初探在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中運(yùn)用建模思想[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)（教學(xué)研究），2014，20（26）：99-100.

[3]鄭大江.建模思想在高中化學(xué)選擇題中的應(yīng)用[J].理科考試研究（高中版），2013，20（6）：57-58.