高中化學(xué)解題中建模思想的應(yīng)用

林 花

(福建省南平市建陽(yáng)第二中學(xué),福建 南平 354200)

在高中化學(xué)解題教學(xué)中,教師除傳授一些常規(guī)解題方法外,還要注重建模思想的應(yīng)用,增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)理論知識(shí)的理解,提升他們應(yīng)用建模思想解題的意識(shí).引領(lǐng)學(xué)生借助建模思想把復(fù)雜、繁瑣的化學(xué)反應(yīng)變得簡(jiǎn)易化與清晰化,讓他們從中找到簡(jiǎn)便的解題方法,使其積累更多解題經(jīng)驗(yàn).

1 運(yùn)用晶體模型高效解答化學(xué)試題

高中化學(xué)教師在解題實(shí)踐中,應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生以認(rèn)真閱讀題目?jī)?nèi)容與仔細(xì)審題為基本前提,根據(jù)題意建立晶體模型,使其深入分析晶體模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu),找到有價(jià)值的信息,讓他們結(jié)合晶體模型解題[1].

例1[MxFey(CN)z]是一種藍(lán)色晶體,在其結(jié)構(gòu)中Fe2+與Fe3+均位于頂點(diǎn)的位置,且是相鄰與互補(bǔ)的關(guān)系,棱上均是CN-,該晶體中陰離子晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示,以下說(shuō)法中正確的為( ).

A.該晶體是原子晶體

B.M離子在立方體面心位置,是+2價(jià)

C.M離子在立方體面心位置,是+1價(jià)

D.該晶體的化學(xué)式是MFe2(CN)6,其中M為+1價(jià)

圖1 [MxFey(CN)z]中陰離子晶胞結(jié)構(gòu)

分析解答這道題目時(shí),學(xué)生讀完題目?jī)?nèi)容以后,結(jié)合文字描述及插圖可以建立出晶體模型,并深度研究晶體模型的內(nèi)部情況,尋求有用信息,最終順利完成解題,找到正確選項(xiàng).

詳解A選項(xiàng),本結(jié)構(gòu)中含有陰陽(yáng)兩種離子,所以該晶體是離子晶體,故錯(cuò)誤;B選項(xiàng),根據(jù)圖像能夠看到Fe2+與Fe3+均在該模型的頂點(diǎn)位置,對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)均為1/2,CN-在棱上,對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)為3,據(jù)此得到M、Fe、CN三者的個(gè)數(shù)之比為x∶2∶6,結(jié)合晶體化合價(jià)可知陰離子帶的負(fù)電荷數(shù)是-6+2+3=-1,則晶體化學(xué)式是MFe2(CN)6,所以x=1,且M是+1價(jià),B錯(cuò)誤;C選項(xiàng),M離子在立方體體心,是+1價(jià),C選項(xiàng)是錯(cuò)誤的;而通過(guò)以上綜合分析,可以判斷出D選項(xiàng)是正確的.

2 采用平衡模型精準(zhǔn)解答化學(xué)試題

在計(jì)算同化學(xué)平衡參數(shù)有關(guān)的試題時(shí),教師需提示學(xué)生注意列出三段式,設(shè)出參數(shù),根據(jù)題目信息建立與求解方程,也可以讓他們結(jié)合極限思維展開分析和求解,使其解題效率更高[2].

A.1∶4 B.1∶3 C.1∶2 D.2∶5

分析由于本題中發(fā)生的是一個(gè)互逆反應(yīng),所以可以直接使用化學(xué)平衡模型,并結(jié)合勒夏特列原理分析相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系,從而求得相應(yīng)的數(shù)值.

3 應(yīng)用建模思想解答電子排布試題

核外電子排布類題目較為抽象和難懂,教師在講授理論知識(shí)過(guò)程中,要帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)真觀察、分析和研究具體排布規(guī)律,使其深度理解原子核外電子排布模型,幫助他們奠定解題基礎(chǔ).教師要著重講解物質(zhì)化學(xué)式計(jì)算中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)的相關(guān)知識(shí),指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行解題練習(xí),讓他們學(xué)會(huì)運(yùn)用建模思想解答該類試題[3].

例3以下有關(guān)中心原子雜化軌道類型和分子幾何構(gòu)型說(shuō)法不正確的是( ).

A.在PCl3中P原子sp3雜化,分子幾何構(gòu)型為三角錐形

B.在BCl3中B原子sp2雜化,分子幾何構(gòu)型為平面三角形

C.在CS2中C原子sp雜化,分子幾何構(gòu)型為直線形

D.在H2S中S原子sp雜化,分子幾何構(gòu)型為直線形

分析學(xué)生應(yīng)該先把中心原子價(jià)層的具體電子對(duì)數(shù)計(jì)算出來(lái),精準(zhǔn)確定弧對(duì)電子與雜化類型,得到相應(yīng)的分子幾何構(gòu)型,再結(jié)合核外電子排布模型展開思考和分析,最終找到說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng).

詳解A選項(xiàng),通過(guò)計(jì)算得出中心原子價(jià)層的電子對(duì)為4,弧對(duì)電子為1,雜化類型為sp3,分子幾何構(gòu)型為三角錐形,所以正確;在B選項(xiàng)中,通過(guò)計(jì)算得出中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,弧對(duì)電子為0,雜化類型為sp2,分子幾何構(gòu)型為平面三角形,正確;在C選項(xiàng)中,通過(guò)計(jì)算中心原子價(jià)層電子對(duì)為2,弧對(duì)電子為0,雜化類型為sp雜化,分子幾何構(gòu)型為直線形,正確;在D選項(xiàng)中,通過(guò)計(jì)算中心原子價(jià)層電子對(duì)為4,弧對(duì)電子為2,雜化類型為sp3雜化,分子幾何構(gòu)型為V形,故是錯(cuò)誤的,則正確答案就是D選項(xiàng).

4 應(yīng)用建模思想解答電學(xué)化學(xué)試題

高中化學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用建模思想處理電學(xué)化學(xué)試題時(shí),要讓學(xué)生先根據(jù)電解液與電極材料精準(zhǔn)找到原電池的正極與負(fù)極,再結(jié)合氧化反應(yīng)相關(guān)知識(shí)找到相應(yīng)的方程式,讓他們利用原電池模型進(jìn)行分析,由此完成解題.

A.當(dāng)電池工作時(shí),負(fù)極為鋁,正極為石墨

B.當(dāng)電池工作時(shí),有機(jī)陽(yáng)離子往鋁電極方向進(jìn)行移動(dòng)

C.當(dāng)電池工作時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:

D.電池充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)是:

圖2 鋁離子電池的放電工作原理圖

分析解答本道題目時(shí),學(xué)生可以通過(guò)聯(lián)系原電池以及電解池模型,迅速判斷各個(gè)選項(xiàng)中的說(shuō)法,準(zhǔn)確判斷出各個(gè)選項(xiàng)中說(shuō)法的正與誤.

詳解對(duì)于A選項(xiàng),當(dāng)電池工作時(shí),負(fù)極為活性電極鋁,正極為石墨,故正確;在B選項(xiàng)中,當(dāng)電池工作時(shí),有機(jī)陽(yáng)離子往正極方向移動(dòng),即為往石墨電極方向進(jìn)行移動(dòng),所以不正確;在C選項(xiàng)中,當(dāng)電池工作時(shí),負(fù)極為鋁,負(fù)極反應(yīng)式正如選項(xiàng)中給出的一樣,所以是正確的;對(duì)于D選項(xiàng),電池充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極的反應(yīng)式與選項(xiàng)所給一樣,也是正確的.綜合起來(lái)正確答案是B選項(xiàng).

5 應(yīng)用氧化還原模型解答化學(xué)試題

在高中化學(xué)解題教學(xué)中,教師可引領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用氧化還原模型進(jìn)行解題,關(guān)鍵之處在于他們能夠準(zhǔn)確判斷出一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)物質(zhì),同時(shí)要關(guān)注電子守恒定律的配合使用,使其借助氧化還原反應(yīng)的規(guī)律與性質(zhì)順利、高效地完成解題[4].

例5把一定量的氯氣通入到100 mL 6 mol/L的氫氧化鈉溶液中剛好能夠全部反應(yīng),生成物可能是氯化鈉、次氯酸鈉、氯酸鈉,其中鋁酸鈉的物質(zhì)的量濃度受到溫度高低的影響,那么下列說(shuō)法正確的有( ).

B.被氫氧化鈉溶液所吸收的氯氣的物質(zhì)的量是0.3 mol

C.在該化學(xué)反應(yīng)中,轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量可能是0.4 mol

D.在反應(yīng)后的溶液中c(NaCl)≤0.5 mol/L

分析題目中是一個(gè)典型的氧化還原反應(yīng),可直接應(yīng)用氧化還原模型進(jìn)行分析,根據(jù)氧化反應(yīng)相關(guān)知識(shí)完成解題.