離子反應(yīng)的圖像問題探析

韓建豐 高凌蕊

從化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)出發(fā)統(tǒng)籌研究離子反應(yīng)相關(guān)問題，應(yīng)有“離子反應(yīng)概念群”，主要內(nèi)容包括“離子間的反應(yīng)”“離子反應(yīng)平衡”兩大部分．“離子反應(yīng)的圖像問題”是“離子反應(yīng)概念群”與“圖像分析”結(jié)合的綜合應(yīng)用，是解決實際研究、生產(chǎn)等真實問題的情境載體，最常見的曲線表征有“電導(dǎo)率”“滴定”“沉淀溶解平衡”“分布分?jǐn)?shù)”四大曲線類型．離子反應(yīng)的圖像問題作為“四重表征：宏觀→微觀→符號→曲線”的高階思維應(yīng)用，客觀上存在思考難度，但同時其學(xué)習(xí)進(jìn)階過程也是學(xué)生解決真實問題、發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要機(jī)會．教學(xué)上應(yīng)關(guān)注：在以平衡思想解決學(xué)科問題的高階思維能力運用過程中，完善學(xué)生的離子反應(yīng)觀、平衡觀，提升學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)．化學(xué)學(xué)科的曲線解析模型可概括為“一縱橫，二增減，三輔助，四節(jié)點”，在處理“離子反應(yīng)的圖像問題”時同樣適用，但此部分的“圖像分析”又有新的變化．本文就四大曲線類型的解析教學(xué)進(jìn)行深入探析．

１ 電導(dǎo)率圖像模型

在探究水溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)時，運用數(shù)字化手持技術(shù)可極大增強(qiáng)學(xué)生對微觀、曲線變化的本質(zhì)認(rèn)知水平．例如，電導(dǎo)率傳感器、pH 傳感器、壓強(qiáng)傳感器等融合應(yīng)用助力了曲線圖的呈現(xiàn)，真實反映了化學(xué)反應(yīng)過程中電導(dǎo)率、pH 或壓強(qiáng)的瞬時變化，將抽象的離子反應(yīng)具象化，幫助學(xué)生進(jìn)行知識建構(gòu)或應(yīng)用．電導(dǎo)率是用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù)．當(dāng)在水溶液中發(fā)生離子反應(yīng)時，溶液的電導(dǎo)率可能會發(fā)生變化．教學(xué)中應(yīng)聚焦兩個問題：（１）導(dǎo)致電導(dǎo)率變化的離子反應(yīng)是怎么樣的？ （２）當(dāng)發(fā)生離子反應(yīng)時溶液電導(dǎo)率會發(fā)生什么變化？ 為解決問題，應(yīng)促進(jìn)學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，加深學(xué)生對“物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化”大概念的理解和應(yīng)用．

１.１ 借助電導(dǎo)率變化判斷反應(yīng)發(fā)生

溶液中電導(dǎo)率發(fā)生變化的本質(zhì)是“電荷濃度”降低．例如，電導(dǎo)率發(fā)生劇烈變化則說明因“稀釋或發(fā)生反應(yīng)”導(dǎo)致了溶液中電荷濃度的變化，從而判斷反應(yīng)是否發(fā)生．

例如，應(yīng)用電導(dǎo)率傳感器完成“探究AgCl溶解平衡”的實驗過程，如圖１所示．

５ 模型整合與應(yīng)用

結(jié)合以上四大類型圖像及討論的問題，可用三步整合模型梳理思路：

１）認(rèn)圖像，即全面觀察圖像．首先理解坐標(biāo)的具體含義和數(shù)學(xué)表達(dá)式，確定圖像中各曲線表達(dá)的具體內(nèi)容，再分析各曲線的起點、拐點、終點等點位的意義．

２）識原理，即結(jié)合圖像聯(lián)想離子反應(yīng)及平衡的化學(xué)反應(yīng)原理和規(guī)律．根據(jù)實驗中信息明確涉及的離子方程式，并與相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)合起來，分析出溶質(zhì)、存在形式、量的關(guān)系等，通過數(shù)形結(jié)合解決問題．

３）能整合，即將圖像與離子概念群知識內(nèi)容進(jìn)行整合、遷移與創(chuàng)新，明確解析圖像．在學(xué)生突破“離子反應(yīng)的圖像問題”難點的過程中需要采取循序漸進(jìn)的教學(xué)方式，鼓勵學(xué)生形成獨立自主的學(xué)習(xí)意識，堅持培育學(xué)生堅韌不拔的正確價值觀．

“曲線”將反應(yīng)過程和數(shù)據(jù)處理融為一體，通過圖像進(jìn)行推理判斷，發(fā)展學(xué)生讀圖識表能力，邏輯推理能力及分析問題、解決問題的能力．“離子反應(yīng)的圖像”是探討離子反應(yīng)概念群與其他化學(xué)問題、跨學(xué)科問題的綜合應(yīng)用，幫助學(xué)生建構(gòu)考查形式與思考路徑的聯(lián)系，從而促進(jìn)學(xué)生對“曲線表征”的功能與價值進(jìn)行深度理解與掌握，最終認(rèn)識圖像本質(zhì)、發(fā)展高階思維．除以上四大類型“離子反應(yīng)的圖像”之外，仍有很多曲線的描繪形式，究其本質(zhì)依舊為對“離子反應(yīng)與平衡”本質(zhì)的理解，即萬變不離其宗．

本文系北京市教育學(xué)會“十四五”教育科研２０２２年度課題“基于‘雙減的化學(xué)大單元教學(xué)雙優(yōu)研究”（項目編號：DC２０２２Ｇ０２９）、北京市海淀區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃群體課題“課前和課后學(xué)習(xí)評價設(shè)計與應(yīng)用案例研究”（項目編號：HDQT２０２２０７Ｇ５０）、北京市教育學(xué)會“十四五”教育科研２０２３年度課題“化學(xué)新課標(biāo)落實中指向核心素養(yǎng)提升的大單元教學(xué)研究”（項目編號：DC２０２３Ｇ０２７）的階段性研究成果．