例析高中化學解題中的數形結合思想

江西省贛州市贛縣中學(341100) 湯業高 ●

例析高中化學解題中的數形結合思想

江西省贛州市贛縣中學(341100) 湯業高 ●

數形結合思想是培養學生結解題思維、提升學生綜合素質的關鍵學習方法，也是一種可以快速提升學生學習效率策略．高中化學題目中有時候要求學生對題中所包含的各種信息進行分析，并將之分解成幾個常見的化學題型進行解答，從而實現學生結題能力的提升．因此本文在現實的基礎上通過列舉數形結合思想在解答高中化學選擇題中的幾個具體案例系統的介紹了數形結合的結題策略，希望對于高中化學學科教育的發展有一定的指導意義．

高中化學;數形結合思想;策略;發展

數形結合思想是一項重要的解題策略，可以將復雜抽象的化學題目簡單化、具體化，通過幾個簡單的圖例或圖形就將題目創設的化學情境具體的表述出來，方便學生對題目進行剖析，幫助學生開闊思路，從而尋找最簡單的解題途徑．

一、數形結合思想在化學平衡問題中的應用

化學平衡問題是高中化學考試中常見的題型，也是數形結合思想應用面積最廣的一類考試題型．根據不同過程的反應時間以及反應始、終的各物質的狀態就可以直觀的了解化學反應的進行情況，進而判斷出現化學平衡的點．如例1所示:

例1 在可逆反應H2(g)+ I2(g幑幐) 2HI(g)中在一定條件下反應混合物中各組分的濃度(mol/L)與時間(t/min)的關系如圖1所示，則根據圖像可知在平衡狀態下H2的轉化率為( )

解析 由圖1我們可以直觀的看出，在t1時刻正好達到反應平衡的時候，在該時刻下H2的濃度由原來的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，在反應容器容積不變的情況下反應物與生成物之間的濃度變化之比正好等于反應方程式中各物質的量之比．在t1時刻之后該反應處于反應平衡狀態，正反應與逆反應的速率相同，因而各物質沒有濃度變化．顯而易見的是H2的反應部分與總的物質的量之比為0．5，故轉化率為50%，選擇C選項．

二、數形結合思想在晶體結構判斷中問題中的應用

晶體結構判斷也是高中化學試題中的一種常見題型．常見的晶體結構主要有離子晶體、共價晶體、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鍵相連接，而化學鍵又有離子鍵、共價鍵、金屬鍵等之分．數形結合的解題思想可以直觀的查看晶體結構以此來解決化學晶體結構以及化學反應之中的諸多問題，同時也可以通過晶體結構判斷物質的類型甚至是物質的基本化學性質．

例2 以下幾種晶體結構中，哪種晶體所代表的物質易溶于水且其水溶物可以作為電的良導體?

解析 在晶體結構A中，兩個原子交替占據了立方體的定點以及中心的位置，每黑色圓球代表的原子可以同時吸附6個白球代表的原子，而每個白球代表的原子又可以同時吸附6個黑色圓球代表的原子．因此根據課本知識可知這是一種典型的離子晶體的晶體結構，眾所周知大部分的離子晶體如NaCl，MgCl2，以及CuCl2等極易溶于水，且其水溶液導電性能良好，因此A選項正確．B選項中的晶體結構中立方體的定點以及面心內都有一個同類型的原子，每個原子又通過共價鍵與兩個其他種類的原子結合成分子，同時每一個分子周圍有距離相等的12個同種分子，因此這種晶體結構代表共價鍵分子，如CO2．CO2易溶于水，但是其水溶液導電性能很差，因此B選型不符題意．C選項中的物質為SiO2，屬于原子晶體，Si原子與O原子構成一個立體網狀結構，每個Si原子與四個O原子形成一個正四面體，每一個O原子又與兩個Si原子相連．

三、數形結合在化學雜化軌道理論中的應用

經典的原子軌道雜化理論認為，一個原子在與其他原子結合形成分子的過程中，該原子外層電子的軌道不再是簡單的s和p軌道，而是兩個相鄰的軌道原子軌道進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來說比較抽象，學生們在學習過程中難以理解，因此就必須借助數形結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C原子，C原子的四個單電子分別占據一個s軌道和三個p軌道，而H原子只有一個三電子，占據s軌道．由于分子是由一個s軌道和三個p軌道雜化而來，所以又被稱為sp3雜化軌道．根據圖像來記住雜化后的分子結構，可以幫助解決雜化軌道相關的一些化學問題．

綜上所述，數形結合思想是高中化學教學和學習中常用的一種基本方法，他可以實現抽象概念或是抽象過程與實際圖形的相互結合，可以有效的幫助學生理解課本知識，從根本上掌握反化學反應過程和反應原理，這對于培養學生良好的思維能力和解題能力至關重要．高中化學教師應該做到與時俱進，不斷更新自己的教學理念，針對不同的化學情境采用不同的數形結合方法幫助學生提升學習效率．

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