高中化學(xué)解題中建模思想的應(yīng)用

陳仙玉

摘 要：在化學(xué)解題中，建模思想有著重要的作用，將復(fù)雜問題簡單化，拓展學(xué)生的思維，加深學(xué)生化學(xué)知識掌握.因此，作為高中化學(xué)教師，應(yīng)當(dāng)有效利用建模思想，明確解題方向和思路，保證學(xué)生解題效率和質(zhì)量.分析了建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用策略.

關(guān)鍵詞：建模思想;應(yīng)用策略;高中化學(xué)

中圖分類號：G632?? 文獻標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2022）04-0133-03

高中化學(xué)解題中，引導(dǎo)學(xué)生正確利用建模思想，對題目中的信息進行提煉，有效利用題目條件解題，實現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化，加深知識理解和掌握，提高學(xué)生知識利用能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng).因此，作為高中化學(xué)教師，在解題教學(xué)中，注重建模思想的引入，引入建模思想，對化學(xué)問題進行分析和解答，提高學(xué)生解題效果和質(zhì)量.

1 氧化還原模型在解題中的應(yīng)用

氧化還原反應(yīng)模型是高中化學(xué)的重要模型.運用該模型解題的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確地判斷氧化劑與還原劑、氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物.注重得失電子守恒的應(yīng)用.

例1 已知將一定量的氯氣通入100mL 6mol/L的氫氧化鈉溶液中恰好完全反應(yīng).產(chǎn)物可能有

NaClO3、NaClO、NaCl，其中NaClO3的物質(zhì)的量濃度和溫度高低有關(guān)，則以下說法正確的是（? ）.

A.反應(yīng)后溶液中c（Cl-）∶c（ClO-）∶c（ClO3-）=6∶6∶1

B.被氫氧化鈉溶液吸收的氯氣的物質(zhì)的量為0.3mol

C.反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量可能為0.4mol

D.反應(yīng)后溶液中c（NaCl）≤0.5mol/L

解析 設(shè)NaCl、NaClO、NaClO3物質(zhì)的量分別amol、bmol、cmol.由氧化還原反應(yīng)模型可知，反應(yīng)中電子守恒，即b+5c=a，有鈉元素守恒可知a+b+c=6mol/L×0.1L=0.6mol.A項不符合電子守恒規(guī)律，錯誤;B項，有生成的產(chǎn)物可知，鈉原子與氯原子的個數(shù)比為1∶1，因此，被氫氧化鈉溶液吸收的氯氣的物質(zhì)的量為0.6mol/2=0.3mol，正確;C項，NaCl為還原產(chǎn)物，若轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，則所生成0.4mol NaCl，將a=0.4mol代入，可得b=

0.15mol，c=0.05mol，有符合題意的解，正確;D項，分析可知2a=0.6+0.4c，當(dāng)產(chǎn)物中NaClO3越多，NaCl的物質(zhì)的量越多，當(dāng)產(chǎn)物中只有NaCl和NaClO3時，NaCl的物質(zhì)的量達(dá)到最大，此時a=5c，a+c=0.6mol，則a=0.5mol，對應(yīng)的物質(zhì)的量濃度為0.5mol/0.1L=5mol、L，即，c（NaCl）≤5mol/L，錯誤.綜上選擇BC.

2 晶體模型在解題中的應(yīng)用

高中化學(xué)教學(xué)中，晶體知識是重要的知識內(nèi)容，晶體題型是常見的題目類型，在解題中，對學(xué)生邏輯思維和空間能力具有一定的要求，要求學(xué)生能夠根據(jù)題目意思和條件，構(gòu)建相應(yīng)的晶體模型，分析其晶體結(jié)構(gòu)，利用有價值的信息，結(jié)合晶體模型解答問題.

例2 在晶體結(jié)構(gòu)的化學(xué)研究中，X射線是一種的重要的方式，[MxFey（CN）z]是一種藍(lán)色晶體，在其結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)e2+和Fe3+在其頂點位置據(jù)，互不相鄰，棱上是CN-，其晶體中的陰離子晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，下列表述正確的是（? ）.

A.此晶體屬于原子晶體

B.M離子在立方體面心位置，呈現(xiàn)+2價

C.M離子在立方體體心位置，呈+1價

D.晶體的化學(xué)式MFe2（CN）2，且M是+1價.

解析 對于A選項中，此結(jié)構(gòu)有陰陽離子，所以晶體屬于離子晶體，A錯誤.根據(jù)給出的晶體結(jié)構(gòu)模型可以得出，F(xiàn)e2+和Fe3+在其頂點位置，其對應(yīng)的個數(shù)則是1/2，CN-在其棱上，則其對應(yīng)的個數(shù)是3，通過這樣的分析可以得出M、Fe、CN-的個數(shù)比是x∶2∶6，根據(jù)晶體化合價，陰離子所帶負(fù)電荷數(shù)為-6+3+2=-1，得出晶體的化學(xué)式是

MFe2（CN）6，所以得出x=1，且M是+1價，因此B項錯誤.因為鐵離子和亞鐵例子的個數(shù)是1/2，就是說兩個晶胞有一個M+，因此C選項錯誤.通過這樣的分析可以得出D選項正確.

3 溶解平衡模型在解題中的應(yīng)用

高中化學(xué)教學(xué)中，溶解平衡是重要的知識點，也是學(xué)生解題中的難點.在高中化學(xué)中，涉及到的溶液比較多，化學(xué)反應(yīng)也比較多，因此，針對溶解平衡問題，常常把握不好解題方式，不利于學(xué)生順利解題.在實際的解題教學(xué)中注重模型思想的引入，傳授學(xué)生解題技巧，提高學(xué)生解題效率.

例3 在廢水中加入一些硫化物，可以獲得CuS、ZnS納米粒子，在常溫狀態(tài)下，H2S的Ka1=1.3×10-7，Ka2=7.1×10-15，當(dāng)溶液達(dá)到平衡狀態(tài)時，圖2所示即離子濃度關(guān)系，下列表達(dá)中不正確的是（? ）.

A.Kap（CuS）的數(shù)量級為10-37

B.a點的CuS溶液屬于不飽和溶液

C.向p的溶液中加入少量NaS固體，溶液組成從p向q移動

D.H2S+Zn2+ZnS+2H+平衡常數(shù)非常大，反應(yīng)趨向于完全

解析 根據(jù)溶解平衡模型進行分析，c（Cu2+）=10-18mol/L時，c（S2-）=10-18.3，所以Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2-）=10-36.3，其數(shù)量級是10-37，A正確.結(jié)合A項進行分析，a點時的離子濃度是10-37，小于Ksp（CuS），可以得出溶液為不飽和溶液，所以B正確.P點時的溶液中添加NaS固體，溶液

c（s2-）增加，則c（Cu2+）減小，所以，C選項正確.結(jié)合題設(shè)中給出的條件，結(jié)合平衡常數(shù)進行計算，得出平衡常數(shù)是30，其數(shù)值并不大，反應(yīng)并沒有趨于完全，因此，D選項錯誤.

4 化學(xué)平衡模型在解題中的應(yīng)用

在高中化學(xué)解題中應(yīng)用化學(xué)平衡模型時應(yīng)注重把握可逆反應(yīng)的規(guī)律，即反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物.同時注重運用勒夏特列原理以及三行式分析相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系，求解除相關(guān)參數(shù).

例4 在體積可變的密閉容器中加入mmol X（g）和1 mol Y（g）發(fā)生反應(yīng)：

X（g）+Y（g）nZ（g）

5min后測得Y的轉(zhuǎn)化率為50%，反應(yīng)后混合氣體的密度為反應(yīng)前混合氣體密度的2/3，則m∶n不可能為（? ）.

A.1∶4?? B.1∶3??? C.1∶2?? D.2∶5

解析 由化學(xué)平衡模型可知平衡時X、Y、Z的物質(zhì)的量分別為（m-50%m）mol=0.5mmol，（1-1×50%）mol=0.5mol，1mol×50%×n=0.5nmol，由反應(yīng)后混合氣體的密度為反應(yīng)前混合氣體密度的2/3，可知（1+m）/0.5m+0.5+0.5n=2/3，解得n=2m+2，則當(dāng)m取1mol、2mol、3mol、4mol時，對應(yīng)n的值為4、6、8、10mol，則m∶n不可能為1∶2，選擇C項.

5 核外電子排布模型在解題中的應(yīng)用在高中化學(xué)教學(xué)中，核外電子分布是重要的知識內(nèi)容，也是學(xué)生認(rèn)識微觀世界的重要方式.因此，面對核外電子分布問題，教師需要引導(dǎo)學(xué)生利用模型思想，構(gòu)建具體形象的模型，利用模型將微觀事物展示出來，幫助學(xué)生更好地分析和解答問題.

例5 根據(jù)相關(guān)的研究表明，核外電子的能量與電子所在的層數(shù)和能級有著直接關(guān)系，同時，核外電子數(shù)目和核外電荷數(shù)對其能量也有著很大的影響.氬原子和硫離子的核外電子分布相同，即1s22s22p63s23p6，下述表述中正確的是（? ）.

A.在1s能級上，兩個粒子有著同樣的電子能量

B.在3p能級，兩個粒子的電子到電子核的距離一樣

C.當(dāng)發(fā)生電子跳躍的情況時，兩個粒子產(chǎn)生不同的光譜

D.兩個粒子都屬于8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此有著相同的化學(xué)性質(zhì)

解析 在此題解答時， 根據(jù)題目內(nèi)容構(gòu)建相應(yīng)的核外電子排布模型，結(jié)合模型進行分析，雖然兩個粒子電子分布一樣，但是，其核外電荷數(shù)量不同，電子能量自然不同，A錯誤.在相同的3p能級上，氬原子核外電荷大，對電子吸引力大，距離原子核更近，B錯誤.電子的能量不同，其電子躍遷時，產(chǎn)生的光譜也不相同，C正確.硫離子得到電子之后，其是電子為8的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，失電子能力強，因此，兩者有著不同的還原性，D錯誤.

6 原電池模型在解題中的應(yīng)用

在原電池解題中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)涉及到的知識內(nèi)容，利用模型思想，構(gòu)建合適的化學(xué)模型，對問題進行分析，明確解題思路，提高學(xué)生的解題能力.

例6 如圖4所示，圖中展示的是一種新型可控電池-鋰水電池的工作原理圖，下述表達(dá)中不正確的是（? ）.

A.碳極發(fā)生的反應(yīng)是：

2H2O+2e-H2↑+2OH-

B.有機電解質(zhì)和水溶液相互之間不能互換

C.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，產(chǎn)生22.4 L氫氣需要正極消耗14 g的鋰

D.此種裝置，提供電能的同時，獲得清潔氫氣

解析 通過對圖形進行分析，根據(jù)其原理圖，構(gòu)建相應(yīng)的原電池模型，碳極上有氫氣產(chǎn)出，為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，其電極方程式是

2H2O+2e-H2↑+2OH-

因此，A選項正確.鋰和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣和氫氧化鋰，鋰和有機電解質(zhì)不發(fā)生反應(yīng).因此，兩者不同互換，B正確.根據(jù)鋰和水的化學(xué)反應(yīng)方程式，判斷鋰電極是負(fù)極，可以計算要獲得標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L氫氣，消耗鋰的質(zhì)量是14 g，C錯誤.通過對裝置做出分析，裝置能夠產(chǎn)生電能，還可以產(chǎn)生氫氣，D選項正確.

參考文獻：

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[責(zé)任編輯：季春陽]