對比研究法的解題模型在高三化學(xué)無機(jī)綜合題解題中的應(yīng)用

余銘潔

摘要：高三的專題復(fù)習(xí)，不是簡單地對高一、高二新課的知識性重復(fù)，而是在對所學(xué)知識的整合、歸納的基礎(chǔ)上對知識的靈活應(yīng)用，是把知識作為一種解決具體情境問題的一種工具。雖然高三的學(xué)生對對比研究的解題模型有了一定的認(rèn)識，但只局限于兩種同類物質(zhì)的對比研究，對比主體非常有限，難以達(dá)到有效解題的目的。因此，筆者以實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)教學(xué)為例，就如何在高三化學(xué)無機(jī)綜合題解題中應(yīng)用對比研究法進(jìn)行了相關(guān)探究，以期提出一種比較科學(xué)的、實(shí)用性較強(qiáng)、易于操作的解題模型。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);對比研究法;解題模型

一、對比研究法

對比法是解決問題的一種有效方法。教師可以采用對比法設(shè)計(jì)習(xí)題，讓學(xué)生在對比中加深對各概念、原理的理解。通過對比研究，可以有效促進(jìn)學(xué)生對相近、易混淆知識的辨析。教師應(yīng)該從高一開始滲透物質(zhì)之間通性（相似性）和特性的學(xué)習(xí)。如，在必修二學(xué)習(xí)元素周期表和元素周期律的時(shí)候，采用對比研究法，將必修一所學(xué)的一些物質(zhì)的性質(zhì)，應(yīng)用到對未知物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測和學(xué)習(xí)中，開始未知世界物質(zhì)的學(xué)習(xí)旅程。通過新舊知識的對比研究，讓學(xué)生更快地掌握陌生的新知識，在化學(xué)學(xué)習(xí)中起到非常重要的作用。通過對比研究，讓學(xué)生對化學(xué)記憶內(nèi)容進(jìn)行了有序的調(diào)整，降低學(xué)生記憶知識的難度，提升學(xué)生的思維能力。

二、構(gòu)建對比研究法的解題模型。并應(yīng)用在無機(jī)綜合題的解題中

（一）近幾年高考實(shí)驗(yàn)題題型考查角度分析

1.以教科書中的實(shí)驗(yàn)為原型，考查學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能和分析能力;2.以元素化合物知識為考查形式，考查學(xué)生的信息分析能力，解決陌生問題的能力;3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以探究為核心，考查學(xué)生的遷移能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力;4.通過“實(shí)驗(yàn)綜合性探究題”的形式，考查學(xué)生整合信息的能力。

對歷年實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)題目基本以陌生的物質(zhì)制備或者性質(zhì)的探究作為考查載體。對比歷年的試題，雖然載體和呈現(xiàn)形式差別很大，但是考點(diǎn)基本相似，考查內(nèi)容與課本和平時(shí)的題目的關(guān)系緊密，通過研究，建立對比研究法的解題模型，突破以陌生物質(zhì)為載體的高考無機(jī)綜合題解題能力考查，是高效備考的關(guān)鍵。

（二）對比研究思維模型的構(gòu)建

1.通過陌生信息，建立對比研究法思維模型、快速地進(jìn)行解題

以2018年全國乙卷第26題為例，該試題考查陌生物質(zhì)醋酸亞鉻[（CH3COO），cr·2H2O]的制備，試題的陌生度大——物質(zhì)陌生、裝置陌生，題目以信息形式呈現(xiàn)，在緊張的考試中，如果學(xué)生沒有迅速形成高效的解題思維模型，會因?yàn)槟吧a(chǎn)生畏難情緒。然而通過分析不難發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)是以Fe（OH），制備為原型。

在備考中，若以氫氧化亞鐵的備考的分析，形成制備易氧化物質(zhì)的解題思維模型，并在考試時(shí)以物質(zhì)性質(zhì)為聯(lián)系點(diǎn)，快速建立關(guān)系進(jìn)行對比研究，用熟悉的解題模型快速解決陌生的題目。具體解題思路如下：

題目信息分析：醋酸亞鉻是一種難溶于冷水、易溶于酸、易氧化的磚紅色晶體。

該題出現(xiàn)的研究對象醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·2H2O]屬于陌生物質(zhì)，也無法通過周期表和物質(zhì)的類別，快速地找出可以進(jìn)行對比的熟悉物質(zhì)。對于此類物質(zhì)的解決，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注其提供的信息，通過提供的信息，找出相似物質(zhì)進(jìn)行對比遷移，這種物質(zhì)不局限于與陌生物質(zhì)的元素周期表位置和物質(zhì)類別;通過信息獲取，符合對比的物質(zhì)，在課本中聯(lián)想到的是氫氧化亞鐵制備的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。（易氧化不溶于水的物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)）

通過對比研究，將醋酸亞鉻晶體的制備與氫氧化亞鐵的制備聯(lián)系起來，那么題目當(dāng)中涉及的很多問題都可以參考?xì)溲趸瘉嗚F制備時(shí)研究的問題進(jìn)行解答。例如題目中煮沸的目的是除氧，反應(yīng)方程式為液液不加熱，產(chǎn)生氫氣的作用是為了產(chǎn)生壓強(qiáng)將溶液壓人其他，d中的缺點(diǎn)聯(lián)想到敞開體系的氫氧化亞鐵容易被氧化的問題，考生還可以擴(kuò)展思維，利用氫氧化亞鐵采用有機(jī)物液封的方法解決這個(gè)問題。以上對比研究的方法，在解決陌生情境下陌生度較大的無機(jī)綜合體題非常有效。通過題目建立在無氧環(huán)體系中，兩種液體通過壓強(qiáng)差進(jìn)行混合制備易氧化物質(zhì)的思維模型，快速找到氫氧化亞鐵的關(guān)聯(lián)點(diǎn)對比研究。

近幾年高考題目經(jīng)常以探索科學(xué)前沿，新技術(shù)領(lǐng)域和新物質(zhì)為命題背景，給出問題情境，提示少量必要信息，以信息題為形式，考查考生的信息獲取并處理信息的能力，學(xué)生利用研究對比的解題模型，在獲取信息后，迅速從題外找到用于對比的物質(zhì)，這種物質(zhì)是熟悉的，可以是課本中出現(xiàn)的物質(zhì)，也可以是平時(shí)習(xí)題出現(xiàn)的一些高頻物質(zhì)。找出兩種對比物質(zhì)的相類似的性質(zhì)，利用熟悉物質(zhì)解決陌生物質(zhì)問題。相似對比，降低題目的陌生度。這種解題模型，體現(xiàn)考生應(yīng)用信息解決問題的綜合能力。這種高考題型源于命題專家對科學(xué)家研究問題的思維模式進(jìn)行解讀，并且將這種方法滲透到試題中去，通過試題來考查和訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維能力。這能很好地解決學(xué)生死記硬背不能掌握的知識和高考中出現(xiàn)學(xué)生感覺困難的新物質(zhì)和沒見過的反應(yīng)問題。

在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，對比研究的思維模型是一種非常重要的解題模型，可以應(yīng)用在各大板塊的內(nèi)容中，是突破學(xué)習(xí)重難點(diǎn)的一種重要模型。例如同周期同主族元素的學(xué)習(xí)對比，同類物質(zhì)的對比;建立在掌握分類法的基礎(chǔ)上，對知識進(jìn)行對比記憶、對比分析，從而解決問題。對于很多學(xué)生，對于對比研究的思路形成中，要將對比的對象從同類物質(zhì)的對比，學(xué)生在建立物質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性非常有限。

2.以物質(zhì)類別作為對比研究依據(jù)，建立解決此類陌生物質(zhì)的思維模型

例如，2016年全國乙卷第27題，元素鉻（cr）在溶液中主要以Cr（藍(lán)紫色）、Cr（OH）4（綠色）、Cr2O7（橙紅色）、CrO4（黃色）等形式存在，Cr（OH）3為難溶于水的灰藍(lán)色固體。（1）Cr與A1的化學(xué)性質(zhì)相似。在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，可觀察到的現(xiàn)象是——。

對于本題目的分析，Cr與Al的化學(xué)性質(zhì)相似，所以兩者可以建立對比關(guān)系，利用已有的對于Al的認(rèn)識，來解決題目中陌生的Cr的問題。利用題目給出的元素鉻在溶液中的不同離子形態(tài)時(shí)的顏色，Cr（OH）3為難溶于水灰藍(lán)色固體與Cr（OH）3的化學(xué)性質(zhì)相似等信息。對比遷移，解決了陌生環(huán)境下的陌生物質(zhì)。學(xué)生對于這些信息的處理，對比利用Al（OH）3難溶性及兩性特點(diǎn)，即可找出解題思路，快速解決問題。抓住答案的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：溶液先變淺，后變綠色，先析出沉淀后溶解。這是對學(xué)生對比遷移能力的充分考查。

3.以周期表作為對比研究依據(jù)

以2015全國卷I第27題（6）為例：單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學(xué)方程式表示制備過程__。

很多考生會根據(jù)題目提供的信息，寫出3Mg+2H3BO3=2B+3Mg（OH）2的錯(cuò)誤答案;而題目中涉及的硼元素，根據(jù)周期表的位置，與鋁同族，在做題時(shí)應(yīng)該與鋁進(jìn)行對比遷移，得出硼酸（H3BO3）性質(zhì)類比Al（OH）3;受熱易脫水分解，然后結(jié)合題意知，金屬鎂置換出單質(zhì)硼。即①2H3BO3=B2O3+3H2O，②B2O3+3Mg=2B+3MgO;這種對比遷移的根據(jù)是周期表位置，這是一種常見的對比研究方法，對比的依據(jù)是同族，或者對角線原則，將陌生的物質(zhì)與課本中涉及的物質(zhì)進(jìn)行對比，由熟悉到陌生，降低難度。

4.多方位建立對比研究

在考查陌生主體物質(zhì)中，一般以類別建立聯(lián)系較為常見，直接對比，在學(xué)習(xí)物質(zhì)的過程中常用的一種方法，例如學(xué)習(xí)SO2的性質(zhì)時(shí)與同是酸性氧化物的CO2作對比。在建立對比研究法解題模型時(shí)。對比對象之間不局限在同類物質(zhì)，可以通過同價(jià)態(tài)建立聯(lián)系，氧化性還原性建立聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)裝置圖建立聯(lián)系。

（三）對比研究法對于習(xí)題選擇的指導(dǎo)

高考注重對考生信息獲取、思維能力的考查，所以在平時(shí)備考中，側(cè)重學(xué)生思維模型的構(gòu)建，在平時(shí)的習(xí)題選擇中，多思考如何在習(xí)題中滲透對比研究法解題模型。通過習(xí)題，讓學(xué)生熟練掌握這種方法并加以應(yīng)用，提高解決問題的能力。

對于對比，不僅要關(guān)注研究對象性質(zhì)本身的相似性，更不能忽視研究對象與對比物質(zhì)的差異性，這種差異性往往是解決問題的關(guān)鍵。例如，對于草酸（H2C2O4）的認(rèn)識，我們都會聯(lián)系到碳酸（H2CO3），從而分析草酸這種二元弱酸的性質(zhì)，對于草酸對應(yīng)的草酸鈣，也經(jīng)常與碳酸鈣對比解決問題，但是對于草酸和碳酸，從價(jià)態(tài)的分析草酸中的碳元素為+3價(jià)，所以草酸和草酸鹽都具備還原性。這一點(diǎn)與碳酸和碳酸鹽不同，而這個(gè)問題也經(jīng)常作為解決問題的關(guān)鍵。所以對于對比研究法，找出的研究對象和陌生物質(zhì)之間，相似之處可以作為對陌生物質(zhì)的熟悉化，進(jìn)而解決一些通性問題，而對于兩者之間的差異，有目的地選擇題目，體現(xiàn)對思維形成的一種強(qiáng)化。

例如，以2019年廣州市一測第26題為例：二氧化釩（VO2）是一種新型熱敏材料。+4價(jià)的釩化合物在弱酸性條件下易被氧化。實(shí)驗(yàn)室以V2O5為原料合成用于制備的氧釩（Ⅳ）堿式碳酸銨晶體，過程如下：

（2）步驟i中生成VOCl2的同時(shí)生成一種無色無污染的氣體，該化學(xué)方程式為__。也可用濃鹽酸與V2O5來制備VOCl2溶液，該法的缺點(diǎn)是__。（有氯氣生成，污染空氣）

對比濃鹽酸和N2H4·2HCl進(jìn)行解題，通過物質(zhì)的用途對比研究得出，兩種物質(zhì)做還原劑升價(jià)的元素不同，從而得出產(chǎn)物的不同，分析的出污染性角度大題。類似的對比思維例如（13全國1）第27題，可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點(diǎn)是__。（有氯氣生成，污染較大）

通過對比研究，在課本中的原型是氯氣的制備原理，濃HCl做還原劑，氧化產(chǎn)物為氯氣，而對比其他陌生物質(zhì)，氧化產(chǎn)物的污染性是答題的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。所以陌生物質(zhì)的性質(zhì)對比，應(yīng)該從價(jià)態(tài)的升降與熟悉的對比物質(zhì)建立聯(lián)系，是建立解題模型的關(guān)鍵點(diǎn)。

對學(xué)生的能力訓(xùn)練，題目選擇除了對于已有知識的考查，能強(qiáng)化學(xué)生對于物質(zhì)關(guān)聯(lián)性的敏感度，在提取信息后，能夠快速找到對比的物質(zhì)，并通過物質(zhì)的對比研究，快速形成解題思路，并規(guī)范解答;還要注重對于開放性題目的設(shè)計(jì)，強(qiáng)化學(xué)生在完成題目時(shí)能夠?qū)︻}目涉及的問題發(fā)散思維，能夠根據(jù)不同的解題需要，從不同角度找出對比主體，進(jìn)一步形成解決陌生度大的物質(zhì)的能力和思維。在題目的延伸教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生嘗試自主設(shè)計(jì)對應(yīng)的題目，通過設(shè)計(jì)題目對解題模型有更深層次的理解和應(yīng)用。

學(xué)生通過對研究方法的掌握，并熟練應(yīng)用這種思維模型進(jìn)行快速讀題、解題，并以這種思維模型為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)題目。這是對學(xué)生解決問題能力的一種提升。學(xué)生建立對比研究的解題模型，在解決具體陌生情景問題時(shí)有法可尋。

三、建立對比研究法思維的一般解題模型