數(shù)學(xué)思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

鄒振強

摘 要：文章以2022年廣東化學(xué)高考卷為例，分別從分類思想、化歸思想、數(shù)形結(jié)合思想、符號化思想四個方面，具體闡述了數(shù)學(xué)思想在高中化學(xué)解題教學(xué)中的具體應(yīng)用，旨在為數(shù)學(xué)思想在高中化學(xué)解題教學(xué)中的應(yīng)用提供一些借鑒經(jīng)驗.

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)思想；解題教學(xué)；高中化學(xué)

中圖分類號：G632?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2023）34-0133-03

數(shù)學(xué)思想在高中化學(xué)解題教學(xué)中的應(yīng)用能夠幫助學(xué)生靈活分析化學(xué)問題、多角度思考解題方法，從中總結(jié)出化學(xué)解題的規(guī)律與方法，提升學(xué)生的解題能力.高中化學(xué)教師要在解題教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想的培養(yǎng)，打破學(xué)生的單科思維限制，促使其能夠運用數(shù)學(xué)思想正確解出化學(xué)習(xí)題.

1 運用分類思想歸類剖析化學(xué)真題

分類思想是指將對象按照一定的標準進行分類，然后對不同類型的對象進行性質(zhì)及特點的分析.高中化學(xué)教師要認識到分類思想的重要性，引導(dǎo)學(xué)生在歸類中有針對性地剖析不同對象，清晰化地呈現(xiàn)學(xué)生思考問題的角度.

例1 中華文明源遠流長，在世界文明中獨樹一幟，漢字居功至偉.隨著時代發(fā)展，漢字被不斷賦予新的文化內(nèi)涵，其載體也發(fā)生相應(yīng)變化.下列載體主要由合金材料制成的是（? ）.

在這道題解題中教師可以帶領(lǐng)學(xué)生對四個選項的化學(xué)本質(zhì)進行分類.其中選項A獸骨主要以獸類的骨頭為主，而骨頭的主要成分是碳酸鈣，因此可以將其歸類為鈣質(zhì)物；選項B青銅器是金屬元素銅與其他金屬元素如錫、鉛等組成的金屬混合物，因此可以將其歸類為金屬混合物；選項C紙張中70%以上的成分是纖維素，因此可將其歸類為纖維產(chǎn)品；而選項D液晶顯示屏是一種以液晶為材料的顯示器，液晶的主要成分是水和其他溶劑，因此液晶屬于不帶有金屬性質(zhì)的化合物.運用分類思想，學(xué)生可以在解題過程中對四個選項進行化學(xué)性質(zhì)的分類定義.而題目中的“合金材料”是指帶有金屬成分及具有金屬特性的物質(zhì)，可以得出只有選項B青銅器符合合金材料的定義，由此可以得出B青銅器為正確答案.2 運用化歸思想化難為簡解答真題

化歸思想是指將有難度的化學(xué)問題轉(zhuǎn)化歸結(jié)為另一個容易解決或者有固定解決方法的問題.將化歸思想運用到高中化學(xué)的解題教學(xué)中能夠促進學(xué)生思維的靈活轉(zhuǎn)換，幫助學(xué)生避開認知中的短板，促使其能夠以迂回的方式尋得問題的解決方法，將化學(xué)真題化難為簡［1］.

例2 甲～戊均為短周期元素，在元素周期表中的相對位置如圖1所示.戊的最高價氧化物對應(yīng)的水化物為強酸.下列說法不正確的是（? ）.

A. 原子半徑：丁＞戊＞乙

B. 非金屬性：戊＞丁＞丙

C. 甲的氫化物遇氯化氫一定有白煙產(chǎn)生

D. 丙的最高價氧化物對應(yīng)的水化物一定能與強堿反應(yīng)

在這道習(xí)題中學(xué)生通過審題只能通過圖形明確甲、乙、丙、丁、戊五種元素在周期表中的位置關(guān)系，卻不能具體了解這五種元素是哪些元素.教師可以帶領(lǐng)學(xué)生運用化歸思想將未知的元素轉(zhuǎn)化為已知的元素，然后具體分析每個選項.這樣學(xué)生就可以避開未知元素這一認知短板，變通對問題的認知角度.根據(jù)題目中“戊的最高價氧化物對應(yīng)的水化物為強酸”可以假設(shè)強酸為高氯酸，那么戊則為元素Cl，由此可以推論出甲、乙、丙、丁分別為N、F、P、S.假設(shè)強酸為硫酸，那么戊則為元素S，甲、乙、丙、丁分別為C、O、Si、P.根據(jù)原子半徑變化規(guī)律中可知五種原子半徑中丙＞丁＞戊＞乙且丙＞甲.由此可知A選項正確.根據(jù)元素周期表中元素非金屬性同周期從左向右逐漸增強，同主族從上到下逐漸減弱可知戊＞丁＞丙，故選項B正確；通過化歸思想可知甲可能是N也可能是C，因此甲的氫化物可能是氨也可能是甲烷、乙烷，只有氨才會在遇到氯化氫時一定產(chǎn)生白煙，而甲烷、乙烷遇氯化氫時則不會有白煙產(chǎn)生，所以C選項錯誤；丙的最高價氧化物對應(yīng)的水化物可能是硅酸也可能磷酸，無論是哪種都一定會與強堿反應(yīng)，因此D選項也正確，所以這道題最終的答案為C.

3 運用數(shù)形結(jié)合思想轉(zhuǎn)化真題信息

數(shù)形結(jié)合思想是將單純的數(shù)量關(guān)系與空間圖形結(jié)合在一起，借助空間圖形的直觀性展現(xiàn)相關(guān)的數(shù)量問題.將數(shù)形結(jié)合思想應(yīng)用到高中化學(xué)的教學(xué)中，能夠以空間圖形的形式直觀展示化學(xué)物質(zhì)之間的數(shù)量變化關(guān)系，抑或從已知的空間圖形中量化真題信息，挖掘出有用的數(shù)量關(guān)系［2］.

例3 恒容密閉容器中，反應(yīng)

BaSO4（s）+4H2（g）BaS（s）+4H2O（g）

在不同溫度下達平衡時，各組分的物質(zhì)的量（n）如圖2所示.下列說法正確的是（? ）.

A.該反應(yīng)的ΔH＜0

B.a為n（H2O）隨溫度的變化曲線

C.向平衡體系中沖入惰性氣體，平衡不移動

D.向平衡體系中加入BaSO4，H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大

學(xué)生在解這道化學(xué)題的過程中就要運用數(shù)形結(jié)合思想.這道題目中大量的信息都隱藏在圖表中.學(xué)生需要通過圖形中的線條走向挖掘其中的數(shù)值及數(shù)量關(guān)系，這樣才能具體判斷每個選項的正誤.通過觀察圖形可以發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，氫氣的量在逐漸減少，而平衡則正向移動，說明這個反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，也就是說ΔH＞0，所以選項A錯誤；通過觀察圖形可知在恒容密閉容器中隨著溫度的升高氫氣平衡式的物質(zhì)的量減少，則平衡隨著溫度升高正向移動，水蒸氣的量也在逐漸增加，a曲線表示的物質(zhì)的量并沒有因為溫度的變化而產(chǎn)生變化，所以B的說法也是錯誤的；題干中已經(jīng)給出容器為恒容密閉容器，因此向容器中充入惰性氣體不會改變各種物質(zhì)的濃度，平衡也不會移動，所以C選項正確；BaSO4是固體同樣不能改變其濃度，平衡也不會移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率不會改變，所以D選項同樣錯誤.A和B選項是這道題目中的最大干擾項，運用數(shù)形結(jié)合思想教師帶領(lǐng)學(xué)生轉(zhuǎn)化了真題中的主要信息，排除了這兩個最大干擾項后得出正確答案C.

4 運用符號化思想分析化學(xué)本質(zhì)

符號化思想是指運用特定的符號表示量的變化及量與量之間的演變關(guān)系等.在高中化學(xué)解題教學(xué)中，應(yīng)用符號化思想能夠以微觀的形態(tài)展示化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)變化，幫助學(xué)生從微觀角度深度理解化學(xué)變化探究化學(xué)的內(nèi)在平衡.高中化學(xué)教師要重視符號化思想在化學(xué)真題，特別是關(guān)于方程式中的解題應(yīng)用.

例4 下列關(guān)于Na的化合物之間轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是（? ）.

A.堿轉(zhuǎn)化為酸式鹽：

OH-+2H++CO2-3HCO-3+2H2O

B.堿轉(zhuǎn)化為兩種鹽：

2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O

C.過氧化物轉(zhuǎn)化為堿：

2O2-2+2H2O4OH-+O2↑

D.鹽轉(zhuǎn)化為另一種鹽：

Na2SiO3+2H+H2SiO3↓+2Na+

這道題主要考查學(xué)生對離子方程式的正確書寫.離子方程式便是以符號的形式表達化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的本質(zhì).在這道化學(xué)題的解題過程中，教師要帶領(lǐng)學(xué)生運用符號化思想去探究運用化學(xué)符號正確表達化學(xué)現(xiàn)象的方法.題目中根據(jù)“堿可以轉(zhuǎn)化成酸式鹽”，可以聯(lián)想到將足量CO2注入到氫氧化鈉溶液中，那么正確的離子方程式應(yīng)為CO2+OH-HCO-3，因此A選項錯誤；根據(jù)“堿轉(zhuǎn)化為兩種鹽”，可以聯(lián)想到在氫氧化鈉溶液中通入氯氣可以生成NaCl和NaClO兩種鹽，其正確的離子方程式應(yīng)為Cl2+2OHCl-+ClO-+H2O，所以B選項正確；鈉的過氧化物為Na2O2，它與水可以反應(yīng)生成NaOH，但是在離子方程式中Na2O2不能被拆成離子，所以C選項錯誤；硅酸鈉溶于水則是鹽轉(zhuǎn)化為另一種鹽的體現(xiàn)，Na2SiO3應(yīng)以離子的形式體現(xiàn)在離子方程式中，因此選項D也是錯誤的.在這道真題的解題過程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生以符號化思想結(jié)合化學(xué)現(xiàn)象剖析了化學(xué)的本質(zhì).根據(jù)題干及選項中的提示，教師帶領(lǐng)學(xué)生對化學(xué)現(xiàn)象進行了再現(xiàn)，組織學(xué)生運用正確的離子方程式具體表現(xiàn)了化學(xué)現(xiàn)象中出現(xiàn)的本質(zhì)變化［3］.這個過程中學(xué)生運用符號化思想分析了化學(xué)的本質(zhì)，探索出了本體的正確答案.

參考文獻：

［1］ 張乾豐，劉玉榮，來俊軍.數(shù)學(xué)極限思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.化學(xué)教學(xué)，2021（05）：85-90.

［2］ 赫娜.數(shù)學(xué)思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2019（02）：57-58.

［3］ 余淑華.數(shù)學(xué)思想和方法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用［J］.時代教育，2016（14）：155.

［責(zé)任編輯：季春陽］