構建思維模型 提升化學方程式教學質量

羅炳杰

（廈門市大同中學，福建 廈門 361003）

學生書寫方程式時往往缺乏思路不知所措甚至胡亂書寫，主要原因是結構、概念、原理及規律等知識孤立開來沒有整合，造成死記硬背不知所以然，書寫時顧此失彼。為此，筆者認為化學方程式教學的關鍵是構建認知模型，運用模型書寫化學方程式。

一、構建分類模型，以分類觀指導化學方程式書寫

書寫化學方程式要整體把握。其思維模型為：反應方向（反應能否進行）→反應條件→物質和能量變化→反應限度→反應規律等。通過此思維模型固化書寫化學方程式步驟，避免書寫方程式時顧此失彼、漏洞百出。

元素化合物性質的學習，通常采取分類法。其思維模型為：物質的一般通性→物質的氧化還原性→物質的特殊性。如學習SO2的性質按照以下步驟：酸性氧化物的通性→SO2的氧化性和還原性→SO2的特性（漂白性）。烴的化學性質，其思維模型為：結構→通性（加成、取代、氧化）→特性，烴的衍生物，其各類物質之間轉化模型為：烷烴→鹵代烴→醇→醛→酸→酯，此模型反映了官能團的氧化順序，有機物官能團命名順序以及它們之間的轉化關系，通過分類模型指導各類物質化學性質的學習，有利于形成知識網絡，促進知識的組織化、結構化。

二、構建規律模型，以規律指導化學方程式書寫

化學反應通常按照以下六種不同分類方法，分別是基本反應類型（化合、分解、置換、分解）、氧化還原反應與非氧化還原反應、可逆反應與不可逆反應、放熱反應與吸熱反應、離子反應與非離子反應、自發與非自發反應等，如何幫助學生快速認知不同物質間的化學反應，可構建以下不同的思維模型。

1.復分解反應模型——“三強制取三弱”

“三強”之一是“強酸”制取弱酸。強酸與弱酸鹽反應制取弱酸和強酸鹽，“強酸”是相對而言，其模型為：“強酸”+鹽→弱酸+新鹽，根據酸的Ka大小，常見弱酸其排列順序（或提供質子的能力）為：H2C2O4>H2SO3>H3PO4>HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO>HCN>Al(OH)3，其離子結合質子能力的順序為：。知道了不同酸的酸性強弱順序，就可舉一反三書寫“強酸”制取弱酸的方程式。

例如，SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2↑ (H2SO3>H2CO3)；

對于處在H2CO3與之間的酸，無論CO2通入多少其鹽均生成等。

“三強”之二是“強堿”制取弱堿。“強堿”與鹽反應生成弱堿和新鹽，“強堿”是相對而言，其模型為：“強堿”+鹽→弱堿+新鹽，依據堿Ksp大小，常見弱堿其排列順序為：Mg(OH)2>NH3·H2O>Fe(OH)2>Zn(OH)2>Cu(OH)2>Al(OH)3>Fe(OH)3,根據堿性順序可書寫化學方程式或離子方程式。例如，3NH3·H2O+AlCl3=Al(OH)3↓+3NH4Cl；Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，其離子反應方程式：。

“三強”之三是“易溶”制取難溶。“易溶鹽”與鹽反應生成更難溶鹽和新鹽，“易溶鹽”是相對而言，其模型為：“易溶鹽”+鹽→難溶鹽+另一種新鹽，依據難溶鹽K sp大小排序，其順序為：AgCl>AgBr>AgI;MnS>FeS>ZnS>PbS>CuS>HgS。

例如，AgCl(S)+Br-(aq)=AgBr(S)+Cl-(aq)；FeS(S)+Hg2+(aq)=HgS(S)+Fe2+(aq),“三強制三弱”即“強酸”制取弱酸；“強堿”制取弱堿；“易溶鹽”制取難溶鹽；“三強”制“三弱”的本質是K越大，反應越完全。通過模型整合了酸和堿的強弱順序以及難溶鹽的溶解性順序，方便快速書寫復分解反應方程式。

2.氧化還原反應模型——“二強制取二弱”

“二強制二弱”即：反應物的氧化性比氧化產物的氧化性強；反應物的還原性比還原產物的還原性強，其模型為：強氧化劑+強還原劑→弱氧化劑+弱還原劑，常見氧化劑物質順序：F2>>Cl2>HNO3（濃）>HNO3（稀）>H2SO4（濃）>Br2>Fe3+>Cu2+>I2>S>H+>Fe2+；F2>O2>Cl2>Br2>I2>S；Ag+>Cu2+>(H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+,常見還原劑順序：S2->Fe2+>Br->Cl-以及金屬活動順序，根據上述氧化還原性強弱順序，可快速書寫以下方程式，例如：2Fe3++Cu=2Fe+Cu2+;Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+；16H++2Mn2++5Cl2↑+8H2O,物質的氧化還原性由本性所決定，同時還與濃度大小有關。運用模型快速判斷發生氧化還原反應可能性，并指導陌生氧化還原反應的書寫。

3.其他常見反應模型

化學反應基本類型常用不同的模型來表示，如復分解反應用以下模型：AB+CD=AD+CB表示，對于化合反應用以下模型：A+B+C→D，對于具體一些反應還可再具體化，如，酸性氧化物制取酸反應模型：酸性氧化物+H2O=生成對應可溶性酸（對應是指化合價不變），例如，SO3+H2O=H2SO4；SO2+H2O=H2SO3；P2O5+3H2O=2H3PO4；SiO2+H2O≠H2SiO3。堿性氧化物制取堿反應模型有：堿性氧化物+H2O=生成對應的可溶性堿（化合價不變），例如，Na2O+H2O=2NaOH；CaO+H2O=Ca(OH)2；BaO+H2O=Ba(OH)2；Fe2O3+3H2O≠2Fe(OH)3。

酸性氧化物與相應酸式鹽間的相互轉化，其模型為：鹽＋相應的酸=酸式鹽，例如，Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3；Na2SO3+H2O+CO2=2NaHSO3；Na2S+H2S=2NaHS。酸式鹽鹽＋相應的酸，例如，2NaHCO3+CO2↑；CaCO3，通過以上模型能將不同章節的化學方程整合成一個模型，促進知識間的聯系。

三、構建綜合轉化模型，融會貫通化學反應

為了進一步熟練主干知識，融會貫通各物質之間的關系，樹立元素觀、守恒觀、變化觀等觀念，通過不同模型將各物間聯系起來，鞏固各物質的性質，可采用不同的模型。如：模型1（直線型1）、模型2（置換型）、模型3（交叉型）、模型4（三角型）將物質間的轉化關系表示出來。

模型1中，當X為O2時：；當 X為 CO2時：；當 X 為強酸時：CO2；當X 為強堿時：；當 X 為鐵時：Cl2→FeCl3→FeCl2。

例1：2Mg+CO2=2MgO+C；

通過不同的模型，鞏固元素及其化合物的主干知識，并對不能一步實現反應歸納，如H2S（或S）不能一步轉化為SO2；如NH3（或N2）不能一步轉化為NO2；SiO2、Fe2O3、Al2O3、CuO等物質不能與水反應等。