摘 要:高三復(fù)習(xí)階段,教師應(yīng)科學(xué)合理地引導(dǎo)學(xué)生將建構(gòu)模型的解題方法應(yīng)用到高三難理解且復(fù)雜的化學(xué)題中,使容易混淆、抽象的問題變得具體化、圖示化與簡單化,讓學(xué)生更容易分析題目的實(shí)質(zhì),掌握解題技巧,深度提高高三化學(xué)的復(fù)習(xí)效果.
關(guān)鍵詞:建構(gòu)模型;深度復(fù)習(xí);解題應(yīng)用;高中化學(xué)
中圖分類號:G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1008-0333(2023)22-0142-04
在高三化學(xué)復(fù)習(xí)階段,學(xué)生形成建構(gòu)模型的思維,不僅能夠提高解題速度,同時也能夠更好地規(guī)范解題思路.高中化學(xué)建模解題法是一種經(jīng)過系統(tǒng)總結(jié)后得出的比較完整的高中化學(xué)的解題方式,指的是使用建構(gòu)模型的方式來解決化學(xué)實(shí)踐中遇到的實(shí)際問題.筆者從近幾年福建高考中必考的四種題型進(jìn)行闡述.
1 明確試題模式,建立思維模型,提升解題能力——工業(yè)流程題
1.1 明確工業(yè)流程題基本模式(如圖1所示)
1.2 建立解題思維模型
(1)審題頭:一抓化工生產(chǎn)或提純的目的;二抓原料、雜質(zhì)、產(chǎn)品的成分.
(2)析流程(題干):結(jié)合題干信息、補(bǔ)充信息、設(shè)問信息分析,抓三條思維主線[1]:
①元素轉(zhuǎn)化線(跟蹤每種元素去向)
根據(jù)元素守恒轉(zhuǎn)化思維,跟蹤每種元素去向及其轉(zhuǎn)化方式,中心元素肯定會走到最后,雜質(zhì)元素需在過程中除去,基本上每一種雜質(zhì)元素都要除去.
②價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變線(關(guān)注所加試劑作用)
分析元素的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變,判斷所加試劑的目的,是提供反應(yīng)氛圍(酸、堿介質(zhì)或調(diào)節(jié)pH)的作用,還是作氧化劑、還原劑.通過價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變來判斷反應(yīng)類型:氧化還原還是非氧化還原,從而正確書寫陌生化學(xué)方程式.
③實(shí)驗(yàn)操作線(明確除雜分離方法)
關(guān)注目標(biāo)物質(zhì)在轉(zhuǎn)化流程中的每一步操作步驟,分析雜質(zhì)的除去方法,得到目標(biāo)產(chǎn)物的方法等.
(3)解問題(題尾):帶著設(shè)問有針對性地看流程,準(zhǔn)確解答.
典例1 粉煤灰是火電廠的大宗固廢.以某電廠的粉煤灰為原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提鋁的工藝流程如圖2所示.
粉煤灰提鋁的工藝流程圖
回答下列問題:
(1)“浸出”時適當(dāng)升溫的主要目的是,Al2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為.
(2)“浸渣”的主要成分除殘余Al2O3外,還有.實(shí)驗(yàn)測得,5.0 g粉煤灰(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)經(jīng)浸出、干燥后得到3.0 g“浸渣”(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%),Al2O3的浸出率為.
(3)“沉鋁”時,體系中三種物質(zhì)的溶解度曲線如圖3所示,加入K2SO4沉鋁的目的是,“沉鋁”的最佳方案為.
2 結(jié)合知識模型,應(yīng)用建構(gòu)模型的思維解題——氧化還原反應(yīng)方程式的書寫氧化還原反應(yīng)方程式的書寫是福建高考必考題,該考向的命題題型有選擇題和非選擇題兩種,主要從氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念、規(guī)律及應(yīng)用;方程式的書寫與配平;電子守恒法計(jì)算等這些方面的考查.
建立解題思維模型如圖6所示.
典例2 三元鋰電池的正極材料中含有大量有價(jià)值的金屬元素(可表示為LiCo1-x-yMnxNiyO2),還含有鋁箔、炭和有機(jī)粘結(jié)劑等雜質(zhì).用廢舊正極材料回收鉀、鎳、鈷、錳等金屬的流程如圖7所示.
(節(jié)選)沉錳時,需先加入適量K2S2O8,將部分Mn2+氧化成MnO-4,沉錳時生成MnO2的離子方程式為.
解題思路如圖8所示.
3 巧妙運(yùn)用構(gòu)建模型思想,提高解題效率——化學(xué)平衡圖像題
學(xué)會分析化學(xué)平衡圖像是高考中的重難點(diǎn)知識.圖像中涉及的信息非常多,如溫度、壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率、百分含量、投料比、產(chǎn)率等,分析時一定注意分析圖像涉及的物理量含義.
模型建構(gòu)分析——解化學(xué)平衡圖像的一般思路如圖9所示.
典例3 對于可逆反應(yīng)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑,其余條件不變,在323 K和343 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖10所示.下列敘述錯誤的是().
A.a(chǎn)、b處反應(yīng)速率大小:va>vb
B.343 K時反應(yīng)的平衡常數(shù)約為0.02
C.在343 K下要提高SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率,可增大體系壓強(qiáng)
D.在323 K下要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間,可選用更高效的催化劑
根據(jù)“先拐先平,數(shù)值大”規(guī)律,由圖像信息,a點(diǎn)所在線先拐先平衡,所以溫度高、速率快,即是343 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率曲線,含b點(diǎn)線為323 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率曲線.a、b處SiHCl3轉(zhuǎn)化率相同,則容器中SiHCl3的濃度相同,溫度高的曲線對應(yīng)反應(yīng)速率快,a點(diǎn)速率大于b點(diǎn),A正確;由題圖可知,343 K時SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率為22%,設(shè)起始SiHCl3(g)濃度為1 mol·L-1,則有三段式:
則343 K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c平(SiH2Cl2)·c(SiCl4)c2(SiHCl3)=(0.11 mol·L-1)2(0.78 mol·L-1)2≈0.02,B正確;該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡不移動,平衡轉(zhuǎn)化率不變,C錯誤;使用催化劑可以增大反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間,D正確.答案:C.
4 精準(zhǔn)把握命題動向,滲透模型建構(gòu)理論——可充電新型電池題
為使學(xué)生掌握電化學(xué)習(xí)題的解題技巧,應(yīng)注重為學(xué)生深入地剖析原電池與電解池原理的不同以及內(nèi)在聯(lián)系,使學(xué)生對原電池、電解池模型有更為深入地把握與理解[2],為解可充電新型電池做好鋪墊,同時灌輸相關(guān)的解題技巧.此類題型主考方向是選擇題,命題角度主要有:
典例4 我國科研團(tuán)隊(duì)提出一種新型陰離子電極材料—Cu3(PO4)2的水系雙離子電池,該電池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2為電極,其工作原理如圖12所示.
D.為消除第一次放電的不可逆,可將Cu3(PO4)2徹底放電轉(zhuǎn)化為Cu2O后在充電
解析 a極Cu3(PO4)2中銅的化合價(jià)從+2價(jià)變?yōu)?,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),可判斷a為正極,b為負(fù)極,故A選項(xiàng)正確;銅反應(yīng)時包括了第一次放電和第二次放電,對應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為0.2 mol e-,得到1.44 g Cu2O,即0.01 mol Cu2O,對應(yīng)轉(zhuǎn)移了0.02 mol e-,所以一共轉(zhuǎn)移0.22 mol e-,故B選項(xiàng)正確;充電時,電極b是陰極,得到電子,錳元素化合價(jià)降低,電極反應(yīng)為Na0.44-xMnO2+xNa++xe-Na0.44MnO2,故C項(xiàng)錯誤;Cu3(PO4)2徹底放電轉(zhuǎn)化為 Cu2O后再充電,又可生成Cu3(PO4)2,故D項(xiàng)正確.答案:C.
參考文獻(xiàn):
[1]李鳳根.談?wù)劯呖蓟瘜W(xué)工藝流程題的解題策略[J].試題與研究,2018(08):120.
[2] 申延法.建模思想下的高中化學(xué)解題技巧[J].數(shù)理化解題研究,2021(31):103-104.
[責(zé)任編輯:季春陽]
收稿日期:2023-05-05
作者簡介:楊曉棠(1990.5-),女,福建省浦城人,本科,中學(xué)一級教師,從事高中化學(xué)教學(xué)研究.
基金項(xiàng)目:本文系2021年福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目“基礎(chǔ)教育研究專項(xiàng)”課題“基于模型認(rèn)知的高三化學(xué)深度復(fù)習(xí)教學(xué)實(shí)踐研究”的階段性研究成果(課題編號:JSZJ21166)