摘 要:化學(xué)圖像題作為一種直觀考查化學(xué)知識的方式,一直都是高考化學(xué)中的熱點和難點.圖像題的解題過程不僅是培養(yǎng)學(xué)生能力的過程,也是發(fā)散思維的過程,有利于提高學(xué)生“證據(jù)推理和模型認知”的核心素養(yǎng).本文基于“證據(jù)推理和模型認知”的核心素養(yǎng),以分布分數(shù)圖像為例,分析了一些常見的圖像,給出了圖像題備考的策略.
關(guān)鍵詞:高考化學(xué);證據(jù)推理與模型認知;圖像題;分布分數(shù)
中圖分類號:G632"" 文獻標(biāo)識碼:A"" 文章編號:1008-0333(2025)04-0128-04
圖像題是高考化學(xué)試題中必不可少的組成部分,不僅考查同學(xué)們對化學(xué)基礎(chǔ)知識的掌握程度,而且還側(cè)重考查觀察、想象、分析、綜合應(yīng)用知識的能力,因此備受高考化學(xué)命題人的青睞,同時也是學(xué)生感到最棘手的一類題[1].題目的信息量大、難度大,側(cè)重考查“四翼”中的“綜合性”和“應(yīng)用性”[2].本文對兩道高考真題進行深入剖析,試圖找到解決這種問題的一般思路和解題方法.
1 “證據(jù)推理與模型認知”的含義及在高考化學(xué)試題中的體現(xiàn)
“證據(jù)推理與模型認知”是指能夠?qū)ξ镔|(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)進行一定的分析,提出假設(shè)并加以論證的核心素養(yǎng);是指能夠理清觀點,假設(shè)以及論據(jù)之間的關(guān)系,并建立邏輯關(guān)系模型的核心素養(yǎng);是指能夠熟練運用模型去解釋化學(xué)現(xiàn)象的核心素養(yǎng)[3].
“證據(jù)推理與模型認知”在高考化學(xué)中的考查主要體現(xiàn)在化學(xué)圖像題中,旨在重點考查學(xué)生對圖像的分析與整合能力,以及學(xué)生通過觀看圖像解決問題的能力.這就要求學(xué)生必須具備一定的“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng),并能夠利用該素養(yǎng)熟練解決相關(guān)化學(xué)圖像問題.
2 以分布分數(shù)圖像為例研究“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)
分布系數(shù)是指一定型體的平衡濃度占相關(guān)型體濃度之和的百分比,它取決于該酸堿物質(zhì)的性質(zhì)和溶液的酸度,與其總濃度(又稱分析濃度)無關(guān),各種型體的分布系數(shù)之和為1.借助分布系數(shù)圖像考查粒子濃度的相關(guān)知識是近幾年高考的熱點題型,該類題目的解題關(guān)鍵是正確判斷溶液中溶質(zhì)的成分及其量的關(guān)系,以及離子的電離程度和水解程度的大小,在復(fù)習(xí)備考中應(yīng)特別關(guān)注.
2.1 分布分數(shù)與兩性物質(zhì)的結(jié)合
(2022·遼寧卷)甘氨酸(NH2CH2COOH)是人體必需氨基酸之一.在25 ℃時,NH+3CH2COOH、NH+3CH2COO-和NH2CH2COO-的分布分數(shù)[δ(NH+3CH2COOH)=(c(NH+3CH2COOH)/c(NH+3CH2COOH)+c(NH+3CH2COO-)+c(NH2CH2COO-)]與溶液pH關(guān)系如圖1所示.
下列說法錯誤的是(" ).
A.甘氨酸具有兩性
B.曲線c代表NH2CH2COO-
D.c2(NH+3CH2COO-)lt;c(NH+3CH2COOH)·c(NH2CH2COO-)
答案:D
點評 如今的高考試題越來越注重對兩性物質(zhì)的考查.對于兩性物質(zhì)學(xué)生首先要看懂它的電離和水解的過程,其次要找準(zhǔn)圖像上交點的含義和發(fā)生的反應(yīng).在此基礎(chǔ)上靈活運用數(shù)學(xué)變形,找到復(fù)雜數(shù)學(xué)關(guān)系背后的化學(xué)原理.
2.2 分布分數(shù)與多種化學(xué)情境的結(jié)合
(2024·湖北卷) CO2氣氛下,Pb(ClO4)2溶液中含鉛物種的分布如圖2所示.縱坐標(biāo)(δ)為組分中鉛占總鉛的質(zhì)量分數(shù).已知c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1,pKa1(H2CO3)=6.4、pKa2(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1.下列說法錯誤的是(" ).
A.pH=6.5時,溶液中c(CO2-3)lt;c(Pb2+)
B.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)時,c(Pb2+)lt;1.0×10-5 mol·L-1
C.pH=7時,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]lt;
2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(ClO-4)
D.pH=8時,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3會溶解
答案:D
點評 C項很容易聯(lián)想到電荷守恒c(H+)+2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]=c(OH-)+2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(ClO-4).由于此時pH=7,則有
c(H+)=c(OH-),所以有2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]=+2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(ClO-4),但是在CO2 氣氛下,再加上Pb2+的水解,Pb(ClO4)2溶液也呈酸性,如果溶液為中性的話,必須加入堿性物質(zhì).于是上述等式為c(Na+)+2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]=2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(ClO-4),自然也就有2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]lt;2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(ClO-4)成立.如果從含鉛物種和ClO-4物料守恒角度分析就有一種“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”的感覺了.當(dāng)然,這道題的情境沒有強調(diào)室溫下,因此pH=7不一定為中性,氫離子與氫氧根濃度大小也不能定,不夠嚴(yán)謹,為人詬病.
D選項中,由于NaHCO3溶液呈堿性,結(jié)合圖形很容易想到堿性增強,促進PbCO3溶解,其實這是考生的思維定勢.加入少量NaHCO3(S)并不會明顯增大溶液的PH.反而增大了溶液的c(CO2-3),不但不會促進PbCO3溶解,甚至?xí)龠MPbCO3的生成.從圖像上看要使PbCO3溶解,可以把pH調(diào)到7以下,讓含鉛物種主要以Pb2+離子形式存在,也可以把pH調(diào)到9以上,讓含鉛物種主要以Pb(CO3)2-2離子形式存在.查閱資料可得,飽和NaHCO3溶液的pH為8~8.5,pH隨溫度變化不是很明顯.而飽和Na2CO3溶液的pH為10~11.因此加入少量NaHCO3固體讓PbCO3溶解是比較難的.
3 備考策略及教學(xué)啟示
高考試題對于學(xué)生核心素養(yǎng)的考查越發(fā)嚴(yán)格,重點考查學(xué)生通過圖像觀察進行信息加工與處理的能力.因此,在日常教學(xué)中,教師要注重為學(xué)生樹立圖像思想,發(fā)展學(xué)生的“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng),幫助學(xué)生更好地處理圖像問題[4].
3.1 強基固本,夯實化學(xué)知識
化學(xué)知識是學(xué)生解決相關(guān)化學(xué)試題的前提,學(xué)生化學(xué)知識的掌握程度基本上決定了學(xué)生的成績與能力水平.因此,在進行化學(xué)學(xué)科的教學(xué)時,教師要注重對化學(xué)教材進行分析,對不同的知識采取不同的教學(xué)方法,幫助學(xué)生夯實化學(xué)知識,在學(xué)生具備扎實化學(xué)知識的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生形成“證據(jù)推理與模型認知”的學(xué)科素養(yǎng).
3.2 提升能力,培養(yǎng)核心素養(yǎng)
學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)方面所展現(xiàn)出來的能力是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的前提和保障,核心素養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科中的重要組成部分,決定了學(xué)生在面對化學(xué)圖像題時,是否能夠透過圖像分析與處理相關(guān)數(shù)據(jù).因此在進行相關(guān)知識的講解時,教師要注重培養(yǎng)學(xué)生分析圖像信息的能力,縮短學(xué)生分析圖像的時間,引導(dǎo)學(xué)生在處理化學(xué)圖像問題時將數(shù)據(jù)信息與學(xué)科知識相結(jié)合進行處理.
3.3 學(xué)科遷移,強化數(shù)形結(jié)合
數(shù)形結(jié)合是處理數(shù)學(xué)幾何問題時常用到的數(shù)學(xué)思維,它可以幫助學(xué)生利用圖形處理相關(guān)數(shù)學(xué)問題.現(xiàn)如今,許多化學(xué)題目中也融入了數(shù)學(xué)圖像,要求學(xué)生利用相關(guān)數(shù)學(xué)知識輔助作答.因此教師在進行化學(xué)科目的教學(xué)時,要注重在教學(xué)過程中強化學(xué)生的數(shù)形結(jié)合思想,培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)形結(jié)合思想解決問題的能力,幫助學(xué)生更好地解決化學(xué)圖像問題.
3.4 厘清過程,重視定量分析
上述展示的這兩道題都是高考真題.不進行定量計算,學(xué)生猶如“霧里看花”,容易掉“坑”.而避“坑”的最好辦法,就是不能“想當(dāng)然”,而是通過定量計算來進行判斷才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論.學(xué)生在厘清化學(xué)過程的基礎(chǔ)上,這些定量計算也都是化學(xué)基本原理的應(yīng)用.因此,日常教學(xué)中教師應(yīng)加大學(xué)生從定量視角分析化學(xué)問題的訓(xùn)練,讓學(xué)生“撥開云霧見青天”.
4 結(jié)束語
通過以上兩道題的深入分析,我們不難發(fā)現(xiàn),如今的試題越發(fā)重視學(xué)生核心素養(yǎng)的考查.因此,教師要充分意識到“證據(jù)推理與模型認識”學(xué)科素養(yǎng)的重要性.在日常的教學(xué)中,應(yīng)結(jié)合實際例題,引導(dǎo)學(xué)生加深對圖像題的理解與認識,以便讓學(xué)生提升通過圖像挖掘、提取與應(yīng)用已知信息的能力,掌握關(guān)于圖像題的解題思路,以此來提升學(xué)生的圖像理解能力與解題能力.事實上,只要掌握了一定的規(guī)律和方法,這種題就可以很快地解決.
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