基于化學(xué)核心素養(yǎng)的思維模型建構(gòu)

徐舒寧

摘 要：依據(jù)中學(xué)鹽類水解教學(xué)實(shí)際，結(jié)合課標(biāo)中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”及“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的素養(yǎng)要求和思維模型建構(gòu)的相關(guān)文獻(xiàn)，從溶液混合的分類、特殊用量關(guān)系、平衡常數(shù)以及圖像中的特殊點(diǎn)等視角，探尋微粒在水溶液中的行為，進(jìn)行鹽類水解相關(guān)模型的建構(gòu)實(shí)踐，以幫助學(xué)生快速解決問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：鹽類水解;思維建模;特殊用量

鹽類的水解是對(duì)平衡知識(shí)的延伸，從不同鹽類的水溶液呈現(xiàn)的不同酸堿性，通過(guò)微觀視角分析粒子間的相互作用，從而深刻認(rèn)識(shí)鹽類水解的本質(zhì)及規(guī)律?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》[1]對(duì)“鹽類的水解”的相關(guān)內(nèi)容提出如下要求：（1）能從化學(xué)平衡的角度認(rèn)識(shí)鹽類水解的原理，通過(guò)探究對(duì)氯化鐵水解的促進(jìn)或抑制說(shuō)明影響鹽類水解程度的主要因素，發(fā)展學(xué)生平衡觀。（2）能從微觀視角，通過(guò)泡沫滅火器、鋁鹽和鐵鹽的凈水作用等，認(rèn)識(shí)鹽類水解的關(guān)鍵是弱酸根離子、弱堿陽(yáng)離子的變化，發(fā)展學(xué)生的微粒觀和守恒觀。（3）選取學(xué)生熟悉的弱酸根離子和弱堿陽(yáng)離子，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注對(duì)應(yīng)弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)的對(duì)比、電離平衡常數(shù)與水解平衡常數(shù)的轉(zhuǎn)化，深刻體會(huì)不同離子水解程度的大小。

從近些年高考化學(xué)試卷來(lái)看，水解與電離平衡圖像題是高考命題專家的最愛(ài)。而在檢索到的有關(guān)鹽類水解的文獻(xiàn)中，不少學(xué)者對(duì)該部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)教學(xué)做了一些有益的探索，比如對(duì)水解平衡圖像題的認(rèn)知模型的建構(gòu)，將圖像與pH、pOH、粒子濃度等相結(jié)合形成坐標(biāo)系[2]，培養(yǎng)學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，分析和解決化學(xué)問(wèn)題的能力。然而教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”素養(yǎng)的缺失，對(duì)鹽溶液中的微粒觀念淡薄，無(wú)法動(dòng)態(tài)理解鹽類水解時(shí)微觀粒子間的相互作用。同時(shí)缺乏“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)，在分析多溶質(zhì)體系中弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解及其相互影響關(guān)系上存在著較大的困難。因此，筆者認(rèn)為，在此部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)教學(xué)中應(yīng)從物質(zhì)的分類、反應(yīng)類型的辨識(shí)、物質(zhì)間的定量關(guān)系、圖像歸類等角度幫助學(xué)生建立解題思維模型，以提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，幫助學(xué)生克服解題時(shí)存在的思維阻礙。

一、建構(gòu)物質(zhì)混合模型，看清化學(xué)問(wèn)題實(shí)質(zhì)

在鹽類水解的復(fù)習(xí)教學(xué)中，溶液混合類型的題目比較常見(jiàn)。有的混合后兩物質(zhì)之間并沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但有的物質(zhì)混合之后會(huì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，然后再分析水溶液中存在的弱電解質(zhì)的電離及鹽類的水解問(wèn)題。因此，在對(duì)具體的溶液混合類題型的復(fù)習(xí)教學(xué)中，應(yīng)該要引導(dǎo)學(xué)生將溶液的混合類型建構(gòu)成模型，化抽象為具體，從而認(rèn)清化學(xué)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。溶液的混合類型可通過(guò)以下模型來(lái)展現(xiàn)：

二、架構(gòu)物質(zhì)間的用量比模型，培養(yǎng)學(xué)生的定量思維

在與鹽類水解有關(guān)的溶液混合反應(yīng)型的題目中，在已知信息里有時(shí)會(huì)給出各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度和溶液的體積;有時(shí)題目中會(huì)先呈現(xiàn)出某一種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度和體積，而后給出圖形坐標(biāo)系，用橫坐標(biāo)的變化來(lái)表示所添加的另一種反應(yīng)物的使用量，通過(guò)坐標(biāo)中某幾個(gè)特殊用量下所得溶液的pH讓學(xué)生判斷溶液中存在的溶質(zhì)，并進(jìn)一步分析離子濃度的前后變化與大小關(guān)系。而學(xué)生對(duì)此類題型由于缺乏相應(yīng)的認(rèn)知模型，思維固化，簡(jiǎn)單利用書中所學(xué)的碎片化知識(shí)進(jìn)行解題，導(dǎo)致找不到解題的切入點(diǎn)，得分率比較低。因此，筆者認(rèn)為，在此類題型的講解中應(yīng)該需要讓學(xué)生看清題目中的幾個(gè)特殊用量，尤其是這幾個(gè)特殊用量下所隱藏的常見(jiàn)的物質(zhì)間的比例關(guān)系，通過(guò)架構(gòu)物質(zhì)間的用量比模型，樹(shù)立物質(zhì)反應(yīng)中的定量意識(shí)，分析混合后溶液中的溶質(zhì)成分，培養(yǎng)學(xué)生定量分析化學(xué)反應(yīng)的能力，并讓學(xué)生學(xué)會(huì)建構(gòu)模型、使用模型。

三、構(gòu)建平衡常數(shù)模型，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維

有了物質(zhì)間用量比模型的建構(gòu)，學(xué)生就可以很清楚地分析出混合后的水溶液中所含的物質(zhì)及其相互之間的比例關(guān)系，為進(jìn)一步分析溶液中所含微粒濃度的大小關(guān)系奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，在模型建構(gòu)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，最后所得的水溶液中，有時(shí)溶質(zhì)中只含某種易水解的鹽，有時(shí)是鹽與酸或鹽與堿的混合物，有時(shí)又是易水解的正鹽與其酸式鹽的混合物，而有時(shí)還可以是鹽與鹽的混合物。因此，要想解決溶液中微粒濃度大小關(guān)系的對(duì)比問(wèn)題，就需要學(xué)生能夠?qū)λ帷A、鹽及酸式鹽的性質(zhì)有清晰的認(rèn)識(shí)，知道哪些酸或堿存在電離平衡，哪些鹽存在水解平衡，尤其要學(xué)會(huì)利用弱酸根離子或弱堿陽(yáng)離子的水解平衡常數(shù)與其對(duì)應(yīng)弱酸或弱堿的電離平衡常數(shù)的大小關(guān)系或相互之間關(guān)系式的換算來(lái)對(duì)比分析弱電解質(zhì)與其對(duì)應(yīng)鹽的混合溶液中弱電解質(zhì)的電離程度和其對(duì)應(yīng)鹽的水解程度的大小問(wèn)題，進(jìn)而判斷出溶液中離子濃度的大小關(guān)系。

四、解構(gòu)滴定圖像模型，提高學(xué)生的解題效率

在近些年的高考化學(xué)試題中，水解與電離平衡的坐標(biāo)圖像題不斷推陳出新，。如何能夠讓學(xué)生快速、準(zhǔn)確而又有效地解出此類試題成為許多一線教師重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。正如分析多溶質(zhì)體系中弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解及其相互影響關(guān)系上建構(gòu)的用量比模型那樣，圖像問(wèn)題的分析更需要讓學(xué)生看清幾個(gè)特殊用量下所隱藏的常見(jiàn)的物質(zhì)間的比例關(guān)系，樹(shù)立定量意識(shí)，因此關(guān)注圖像上的特殊點(diǎn)是最好的解決問(wèn)題的切入點(diǎn)。目前常見(jiàn)的圖像有酸堿中和滴定曲線、微粒分布曲線、對(duì)數(shù)圖像等，而圖像上的特殊點(diǎn)主要有起點(diǎn)、半等點(diǎn)、中性點(diǎn)（常溫下pH=7）、恰好完全反應(yīng)點(diǎn)、過(guò)量點(diǎn)等[3]。

除此以外，學(xué)生要能夠通過(guò)對(duì)圖像上特殊點(diǎn)的分析得出對(duì)應(yīng)點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)，并結(jié)合縱坐標(biāo)的變化趨勢(shì)，如溶液的pH變化、微粒的濃度變化、微粒濃度比值的變化、微粒所占的百分?jǐn)?shù)變化等，尤其在近幾年的高考復(fù)習(xí)中要特別關(guān)注對(duì)數(shù)與濃度的轉(zhuǎn)化關(guān)系，從而進(jìn)一步分析出溶液中水的電離程度的變化、鹽類的水解程度的變化、弱電解質(zhì)電離程度的變化及其相互之間的大小關(guān)系等，進(jìn)而得出微粒濃度的大小關(guān)系，進(jìn)行平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算以及守恒表達(dá)式的書寫等。

總而言之，鹽類的水解部分是高中化學(xué)教學(xué)中的重要概念，也是學(xué)生感覺(jué)難度比較大的考點(diǎn)，對(duì)應(yīng)題型呈現(xiàn)出來(lái)的綜合性比較大，時(shí)常與弱電解質(zhì)的電離部分進(jìn)行融合考查。而題目中往往以圖像分析題居多，并富含比較大的信息量，對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用要求較高。因此，教師在平時(shí)對(duì)此部分的習(xí)題進(jìn)行講解時(shí)，要多通過(guò)對(duì)溶液混合分類模型、比例模型、平衡常數(shù)與微粒濃度大小關(guān)系模型以及圖像模型的建構(gòu)，讓學(xué)生在解題中學(xué)會(huì)重點(diǎn)關(guān)注并分析特殊用量下水溶液中所包含的微粒及其相互之間的濃度大小關(guān)系，讓學(xué)生學(xué)會(huì)“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”。讓學(xué)生多從微觀視角分析化學(xué)反應(yīng)原理，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)。引導(dǎo)學(xué)生在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)會(huì)建構(gòu)模型，將知識(shí)、題目情境和解題思維有效結(jié)合。學(xué)會(huì)利用模型來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，從而看清問(wèn)題實(shí)質(zhì)。同時(shí)在模型的應(yīng)用過(guò)程中還要注意引導(dǎo)學(xué)生多注意審題，將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移應(yīng)用，將題目中呈現(xiàn)的信息與所構(gòu)建的模型進(jìn)行融合運(yùn)用。

當(dāng)然已建構(gòu)出來(lái)的模型也并不是十分完美，新題目還在不斷涌現(xiàn)，題目情境也在不斷翻新，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的考查也更加靈活，同時(shí)具有一定的隱蔽性。因此，要求教師和學(xué)生在日常的做題和講題中解題思維還需要不斷深入，還需在平時(shí)各類試題的訓(xùn)練中不斷補(bǔ)充和完善模型，只有這樣才能讓建構(gòu)出來(lái)的模型具有可持續(xù)性的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）.北京：人民教育出版社，2018.

[2]范東旭、吳林.水解電離平衡圖像題解題模型建構(gòu)及教學(xué)啟示[N].中學(xué)生導(dǎo)報(bào)，2020-06-16.

[3]邢泰宇.離子圖像題的教學(xué)思考：2017年全國(guó)新課標(biāo)I卷第13題分析[J].化學(xué)教學(xué)，2018（3）：82.