例析高中化學(xué)解題中的數(shù)形結(jié)合思想

江西省贛州市贛縣中學(xué)(341100) 湯業(yè)高 ●

例析高中化學(xué)解題中的數(shù)形結(jié)合思想

江西省贛州市贛縣中學(xué)(341100) 湯業(yè)高 ●

數(shù)形結(jié)合思想是培養(yǎng)學(xué)生結(jié)解題思維、提升學(xué)生綜合素質(zhì)的關(guān)鍵學(xué)習(xí)方法，也是一種可以快速提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率策略．高中化學(xué)題目中有時(shí)候要求學(xué)生對(duì)題中所包含的各種信息進(jìn)行分析，并將之分解成幾個(gè)常見(jiàn)的化學(xué)題型進(jìn)行解答，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生結(jié)題能力的提升．因此本文在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上通過(guò)列舉數(shù)形結(jié)合思想在解答高中化學(xué)選擇題中的幾個(gè)具體案例系統(tǒng)的介紹了數(shù)形結(jié)合的結(jié)題策略，希望對(duì)于高中化學(xué)學(xué)科教育的發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義．

高中化學(xué);數(shù)形結(jié)合思想;策略;發(fā)展

數(shù)形結(jié)合思想是一項(xiàng)重要的解題策略，可以將復(fù)雜抽象的化學(xué)題目簡(jiǎn)單化、具體化，通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的圖例或圖形就將題目創(chuàng)設(shè)的化學(xué)情境具體的表述出來(lái)，方便學(xué)生對(duì)題目進(jìn)行剖析，幫助學(xué)生開(kāi)闊思路，從而尋找最簡(jiǎn)單的解題途徑．

一、數(shù)形結(jié)合思想在化學(xué)平衡問(wèn)題中的應(yīng)用

化學(xué)平衡問(wèn)題是高中化學(xué)考試中常見(jiàn)的題型，也是數(shù)形結(jié)合思想應(yīng)用面積最廣的一類考試題型．根據(jù)不同過(guò)程的反應(yīng)時(shí)間以及反應(yīng)始、終的各物質(zhì)的狀態(tài)就可以直觀的了解化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行情況，進(jìn)而判斷出現(xiàn)化學(xué)平衡的點(diǎn)．如例1所示:

例1 在可逆反應(yīng)H2(g)+ I2(g幑幐) 2HI(g)中在一定條件下反應(yīng)混合物中各組分的濃度(mol/L)與時(shí)間(t/min)的關(guān)系如圖1所示，則根據(jù)圖像可知在平衡狀態(tài)下H2的轉(zhuǎn)化率為( )

解析 由圖1我們可以直觀的看出，在t1時(shí)刻正好達(dá)到反應(yīng)平衡的時(shí)候，在該時(shí)刻下H2的濃度由原來(lái)的0．4mol/L下降到了 0．2mol/L，I2的濃度由0．3mol/L下降到了0．1mol/L，HI的濃度由0mol/L上升到了0．4mol/L，在反應(yīng)容器容積不變的情況下反應(yīng)物與生成物之間的濃度變化之比正好等于反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的量之比．在t1時(shí)刻之后該反應(yīng)處于反應(yīng)平衡狀態(tài)，正反應(yīng)與逆反應(yīng)的速率相同，因而各物質(zhì)沒(méi)有濃度變化．顯而易見(jiàn)的是H2的反應(yīng)部分與總的物質(zhì)的量之比為0．5，故轉(zhuǎn)化率為50%，選擇C選項(xiàng)．

二、數(shù)形結(jié)合思想在晶體結(jié)構(gòu)判斷中問(wèn)題中的應(yīng)用

晶體結(jié)構(gòu)判斷也是高中化學(xué)試題中的一種常見(jiàn)題型．常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)主要有離子晶體、共價(jià)晶體、原子晶體以及金屬晶體等四種晶體．各種晶體之中的原子或是離子之間由不同的化學(xué)鍵相連接，而化學(xué)鍵又有離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵等之分．?dāng)?shù)形結(jié)合的解題思想可以直觀的查看晶體結(jié)構(gòu)以此來(lái)解決化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)以及化學(xué)反應(yīng)之中的諸多問(wèn)題，同時(shí)也可以通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)判斷物質(zhì)的類型甚至是物質(zhì)的基本化學(xué)性質(zhì)．

例2 以下幾種晶體結(jié)構(gòu)中，哪種晶體所代表的物質(zhì)易溶于水且其水溶物可以作為電的良導(dǎo)體?

解析 在晶體結(jié)構(gòu)A中，兩個(gè)原子交替占據(jù)了立方體的定點(diǎn)以及中心的位置，每黑色圓球代表的原子可以同時(shí)吸附6個(gè)白球代表的原子，而每個(gè)白球代表的原子又可以同時(shí)吸附6個(gè)黑色圓球代表的原子．因此根據(jù)課本知識(shí)可知這是一種典型的離子晶體的晶體結(jié)構(gòu)，眾所周知大部分的離子晶體如NaCl，MgCl2，以及CuCl2等極易溶于水，且其水溶液導(dǎo)電性能良好，因此A選項(xiàng)正確．B選項(xiàng)中的晶體結(jié)構(gòu)中立方體的定點(diǎn)以及面心內(nèi)都有一個(gè)同類型的原子，每個(gè)原子又通過(guò)共價(jià)鍵與兩個(gè)其他種類的原子結(jié)合成分子，同時(shí)每一個(gè)分子周圍有距離相等的12個(gè)同種分子，因此這種晶體結(jié)構(gòu)代表共價(jià)鍵分子，如CO2．CO2易溶于水，但是其水溶液導(dǎo)電性能很差，因此B選型不符題意．C選項(xiàng)中的物質(zhì)為SiO2，屬于原子晶體，Si原子與O原子構(gòu)成一個(gè)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)Si原子與四個(gè)O原子形成一個(gè)正四面體，每一個(gè)O原子又與兩個(gè)Si原子相連．

三、數(shù)形結(jié)合在化學(xué)雜化軌道理論中的應(yīng)用

經(jīng)典的原子軌道雜化理論認(rèn)為，一個(gè)原子在與其他原子結(jié)合形成分子的過(guò)程中，該原子外層電子的軌道不再是簡(jiǎn)單的s和p軌道，而是兩個(gè)相鄰的軌道原子軌道進(jìn)行重新混合再重新分配，形成一種新的電子軌道．由于軌道雜化理論相對(duì)來(lái)說(shuō)比較抽象，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中難以理解，因此就必須借助數(shù)形結(jié)合的思想和方法加以解釋．

如圖2所示為甲烷(CH4)的原子軌道雜化示意圖，中心為一個(gè)C原子，C原子的四個(gè)單電子分別占據(jù)一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道，而H原子只有一個(gè)三電子，占據(jù)s軌道．由于分子是由一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道雜化而來(lái)，所以又被稱為sp3雜化軌道．根據(jù)圖像來(lái)記住雜化后的分子結(jié)構(gòu)，可以幫助解決雜化軌道相關(guān)的一些化學(xué)問(wèn)題．

綜上所述，數(shù)形結(jié)合思想是高中化學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)中常用的一種基本方法，他可以實(shí)現(xiàn)抽象概念或是抽象過(guò)程與實(shí)際圖形的相互結(jié)合，可以有效的幫助學(xué)生理解課本知識(shí)，從根本上掌握反化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和反應(yīng)原理，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生良好的思維能力和解題能力至關(guān)重要．高中化學(xué)教師應(yīng)該做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新自己的教學(xué)理念，針對(duì)不同的化學(xué)情境采用不同的數(shù)形結(jié)合方法幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)效率．

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