作圖法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用研究

陳淑惠

(福建省平和第一中學(xué) 363700)

在高中化學(xué)解題中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)面臨著各種各樣抽象的化學(xué)問(wèn)題，但由于學(xué)生的空間想象能力有限，無(wú)法快速、有效地解答問(wèn)題，這就需要教師幫助學(xué)生找到更加方便、易懂的解題方法.其中，作圖法就是應(yīng)用性較強(qiáng)的解題方法，學(xué)生可以借助圖像分析化學(xué)問(wèn)題，從而直觀地尋找到化學(xué)解題的出路.因此，本文將結(jié)合高中化學(xué)有關(guān)知識(shí)，具體談?wù)勛鲌D法的應(yīng)用方式.

一、作圖法在高中化學(xué)原子核外電子的排布問(wèn)題中的應(yīng)用

原子核外電子排布是高中化學(xué)的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，也是化學(xué)考試經(jīng)常涉及的問(wèn)題.但是，原子核外電子排布知識(shí)點(diǎn)較為抽象，與之相關(guān)的化學(xué)問(wèn)題也變得抽象起來(lái)，如果學(xué)生缺乏良好的空間想象以及邏輯推理思維，將很難進(jìn)行有關(guān)問(wèn)題的解答.其中，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)結(jié)合一些原子結(jié)構(gòu)示意圖，以探究核外電子排布的一般規(guī)律，從而掌握其存在的規(guī)律及特點(diǎn)，進(jìn)而尋找到解題的思路與方向.

如以下題目為例：某元素(核電荷數(shù)小于20)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的a(1

分析這道化學(xué)題目涉及到核外電子排布的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生回答問(wèn)題時(shí)需要按照電子層數(shù)進(jìn)行分析討論.但是，在此過(guò)程中，如果學(xué)生只會(huì)冥思苦想不懂得結(jié)合實(shí)際的原子結(jié)構(gòu)示意圖，也將無(wú)法得出問(wèn)題的答案.同時(shí)，對(duì)于一些想象能力較弱的學(xué)生，也建議他們花費(fèi)一些時(shí)間，利用作圖法先畫(huà)出一個(gè)原子結(jié)構(gòu)示意模型，如圖1所示：

圖1

然后，結(jié)合相關(guān)的原子結(jié)構(gòu)示意圖，利用假設(shè)法對(duì)電子層數(shù)進(jìn)行分析.其中，學(xué)生可以假設(shè)該原子核外有3或者4個(gè)電子層，并按照上述示意圖畫(huà)出相應(yīng)的電子層，再根據(jù)題目中給出的條件：最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的a(18)，但是從核外電子的排布規(guī)律來(lái)看，這種計(jì)算結(jié)果不符合核外電子排布規(guī)律.所以，學(xué)生可以很快的否定這個(gè)答案.那么學(xué)生可以轉(zhuǎn)變思路，假設(shè)該原子核外有2個(gè)電子層，得出最外層電子數(shù)為2a(2a<8)，這個(gè)假設(shè)符合核外電子的排布規(guī)律，所以可以求出核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為2a+2.

二、作圖法在高中化學(xué)反應(yīng)速率問(wèn)題中的應(yīng)用

每當(dāng)學(xué)生遇到復(fù)雜的化學(xué)問(wèn)題時(shí)，都會(huì)失去解題的興趣和信心.這是因?yàn)榛瘜W(xué)題目往往比較冗長(zhǎng)，而且提及到的數(shù)據(jù)信息多，讓學(xué)生一時(shí)之間摸不著頭腦，抓不住題目的重點(diǎn)信息，從而降低了學(xué)生的解題積極性.其中，在解答化學(xué)反應(yīng)速率有關(guān)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生經(jīng)常會(huì)看到題目中存在比較多的反應(yīng)方程式和數(shù)據(jù)信息，那么學(xué)生就需要結(jié)合一些有效的方法，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加以區(qū)分和利用，才能有效解答出問(wèn)題的答案.

分析在這道化學(xué)反應(yīng)速率題目中，學(xué)生需要從化學(xué)反應(yīng)前、中以及后幾個(gè)階段，展開(kāi)逐步地分析與探究，才能有序地尋找到問(wèn)題的答案.同時(shí)，學(xué)生也要懂得利用這道題目的化學(xué)方程式，從而在化學(xué)反應(yīng)中尋找到解題的突破口.其中，在進(jìn)行分階段探討化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，學(xué)生可以利用作圖法的形式，繪制相關(guān)的數(shù)據(jù)分析圖(如圖2所示)表(見(jiàn)表1)，以更為直觀地尋找到化學(xué)問(wèn)題的答案.

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)：

表1

那么根據(jù)上述的圖表，學(xué)生可以直觀地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的分析與探究，從而得出：v(H2)=2 mol÷0.5 L÷5 min=0.8 mol/(L·min)

CO的轉(zhuǎn)化率=(1 mol÷2 mol)×100%=50%

可見(jiàn)，在分析化學(xué)反應(yīng)速率題目時(shí)，學(xué)生應(yīng)該懂得結(jié)合一些作圖法，如繪制具體的圖表，以將數(shù)據(jù)分析進(jìn)行歸納和匯總，從而更好地引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)問(wèn)題地分析與探究，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的繪制圖表的習(xí)慣，最終提升學(xué)生的化學(xué)解題能力.

三、作圖法在高中化學(xué)溶液的酸堿性問(wèn)題中的應(yīng)用

溶液的酸堿性也是高中化學(xué)的一個(gè)比較重要的知識(shí)點(diǎn)，而看似簡(jiǎn)單的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)，卻在實(shí)際的問(wèn)題解答中讓學(xué)生感覺(jué)到困擾.首先，學(xué)生不懂得抓住題目的關(guān)鍵點(diǎn)；其次，學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析不夠透徹，導(dǎo)致解題的失敗.最后，受到傳統(tǒng)固有思維的束縛，不懂得結(jié)合圖像等形象直觀地解題方式來(lái)解答問(wèn)題，促使解題陷入困境.

以下面這道化學(xué)溶液酸堿性問(wèn)題為例：在這道題目中，使用AG來(lái)表述溶液的酸堿度，其中AG的定義為AG=lg(c(H+)c(OH-)),那么下列哪些說(shuō)法是正確的？

(1)在25℃時(shí)，若溶液呈現(xiàn)中性，其pH=7,AG=1.

(2)在25℃時(shí)，若溶液呈現(xiàn)酸性，其pH<7,AG<0.

(3)在25℃時(shí)，若溶液呈現(xiàn)堿性，其pH>7,AG>0.

(4)在25℃時(shí)，若溶液的pH與AG的換算公式為AG=2.

分析對(duì)于該道化學(xué)問(wèn)題，由AG=lg(c(H+)×c(OH-)),學(xué)生可以懂得其與數(shù)學(xué)中的常用對(duì)數(shù)函數(shù)y=logx有相似之處，那么學(xué)生則需要根據(jù)題意，利用作圖法畫(huà)出AG的縱坐標(biāo)圖，如圖3所示：

圖3

根據(jù)上述坐標(biāo)圖像，學(xué)生可以得到：當(dāng)溶液呈現(xiàn)中性，c(H+)c(OH-)=1，那么pH=7,AG=0，所以(1)問(wèn)是錯(cuò)誤的；當(dāng)溶液呈現(xiàn)酸性，c(H+)c(OH-)>1，那么pH<7,AG>0，所以(2)的表述也是錯(cuò)誤的；當(dāng)溶液呈現(xiàn)堿性，c(H+)c(OH-)<1，那么pH>7,AG<0，所以(3)的表述也是錯(cuò)誤的；那么剩下的也只有(4)的表述是正確的，所以學(xué)生可以快速地尋找出答案為(4).通過(guò)這種直觀地作圖法，學(xué)生也可以快速、簡(jiǎn)潔地分析化學(xué)溶液的酸堿性問(wèn)題，使得學(xué)生的空間思維以及作圖能力都有所提升.

綜上所述，作圖法是高中化學(xué)解題教學(xué)的一種重要方法，且具有一定的生動(dòng)性和形象性的特點(diǎn)，非常適用于抽象的化學(xué)問(wèn)題解答.在本文中，主要結(jié)合了一些具體的高中化學(xué)問(wèn)題，如原子核外電子排布、化學(xué)反應(yīng)速率以及溶液酸堿性等問(wèn)題，對(duì)作圖法展開(kāi)了適當(dāng)?shù)姆治?，以期引?dǎo)學(xué)生體會(huì)作圖法的應(yīng)用價(jià)值.