基于思維導(dǎo)圖的問題解決思維模型的建構(gòu)

岳慶先

摘要： 以電解質(zhì)溶液問題為例，介紹電解質(zhì)溶液的知識(shí)體系圖像，建構(gòu)常見相關(guān)問題的思維導(dǎo)圖和解題的思維模型，并給出基于思維導(dǎo)圖的問題解決思維模型示例，具有一定實(shí)效性。

關(guān)鍵詞： 思維導(dǎo)圖； 思維模型； 電解質(zhì)溶液； 化學(xué)教學(xué)探討

文章編號(hào)： 1005-6629（2018）4-0081-06 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

電解質(zhì)溶液基本原理是高中化學(xué)最基礎(chǔ)、最核心的教學(xué)內(nèi)容之一[1]，其中水溶液中的離子平衡在高考選擇題中屬于必考內(nèi)容，試題主要考查弱電解質(zhì)的電離平衡，溶液pH的含義與計(jì)算，溶液pH及微粒濃度的大小比較，溶液中微粒濃度的關(guān)系，難溶電解質(zhì)的溶解平衡，Ksp的含義與計(jì)算等。這類試題大多以圖像為載體，要求考生從圖像中獲取信息、整合信息、應(yīng)用信息分析問題和解決問題，綜合性強(qiáng)，難度較大。表1是近五年對(duì)某省考生關(guān)于全國理科綜合能力測試中電解質(zhì)溶液圖像問題的答題抽樣調(diào)查情況[2～5]。

表1 某省高考近5年電解質(zhì)溶液圖像試題得分情況一覽表

表中顯示，考生涉及這部分知識(shí)的答題情況很不理想， 2017年的13題難度系數(shù)低至0.4！調(diào)研顯示很多考生并不是對(duì)電解質(zhì)知識(shí)不理解，而是對(duì)考查知識(shí)出現(xiàn)的形式感到陌生，找不到解決問題的切入點(diǎn)，解題不知如何下手。

思維導(dǎo)圖又叫心智圖[6]，是由英國“記憶之父”東尼·博贊在上世紀(jì)60年代發(fā)明的思維工具，它運(yùn)用圖文并重的技巧，將各級(jí)主題的關(guān)系用相互隸屬與相關(guān)的層級(jí)圖表現(xiàn)出來，把主題關(guān)鍵詞與圖像、顏色等建立關(guān)聯(lián)，是一種表達(dá)發(fā)散性思維的有效圖形工具。將這種思維工具應(yīng)用于高三復(fù)習(xí)備考，可以幫助考生快速理順知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，快速判斷解決問題的思考角度和方向，快速調(diào)用解決問題所需知識(shí)，提高復(fù)習(xí)備考效率。

1 電解質(zhì)溶液知識(shí)體系的建構(gòu)

中學(xué)研究的大都是電解質(zhì)的水溶液。水作為一種溶劑，本身發(fā)生自身電離，但自身電離的程度很小，溫度一定時(shí)其電離的[H+]與[OH-]的乘積是一個(gè)常數(shù)。在溶劑水中加入電解質(zhì)可以形成電解質(zhì)溶液。如果是弱電解質(zhì)，則存在弱電解質(zhì)的電離平衡，其電離程度的大小可以用電離平衡常數(shù)Ka或電離度α表示；如果是可以水解的鹽，則鹽電離的某些離子會(huì)與水電離的H+或OH-結(jié)合生成弱電解質(zhì)而使溶液呈酸性或堿性；如果是難溶電解質(zhì)，則在溶液中存在沉淀溶解平衡；如果是兩種或兩種以上的電解質(zhì)，則電解質(zhì)溶液之間可能會(huì)發(fā)生離子反應(yīng)。電解質(zhì)在水溶液中的這些行為，構(gòu)成了電解質(zhì)一章的知識(shí)體系，如圖1所示[7]。

圖1 電解質(zhì)溶液知識(shí)體系

2 電解質(zhì)溶液圖像題解題思維模型的建構(gòu)

2.1 電解質(zhì)溶液中的三大守恒關(guān)系

守恒觀是學(xué)習(xí)電解質(zhì)溶液需要形成的基本觀念[8]，分析、判斷電解質(zhì)溶液中各種微粒之間的關(guān)系時(shí)，靈活掌握三大守恒關(guān)系對(duì)快速分析解決問題非常重要。三大守恒的思維模型如表2所示。

表2 三大守恒的思維模型

續(xù) 表

2.2 電解質(zhì)圖像的讀圖思維模型

2.2.1 酸（堿）稀釋曲線

這類題目通常繪出的是溶液pH隨加入水的體積變化的關(guān)系曲線，考查知識(shí)與解決問題的思維模型如表3所示。

表3 酸（堿）稀釋圖像的解題思維模型

2.2.2 酸堿滴定曲線

這類題目往往以滴定過程中pH隨酸（堿）的體積變化繪制曲線，考查滴定過程中不同階段離子濃度的關(guān)系及相關(guān)理論知識(shí)，以室溫時(shí)等濃度的NaOH溶液滴定HA溶液為例，這種圖像的思維模型如表4所示。

表4 酸堿滴定圖像的解題思維模型

2.2.3 分布系數(shù)-pH圖像

這類題目以各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的變化繪制圖像，考查不同階段離子濃度的關(guān)系及電離常數(shù)的計(jì)算等知識(shí)，以某二元弱酸H2A

與NaOH溶液的滴定為例，這類圖像的思維模型如表5所示。

表5 分布系數(shù)-pH圖像解題思維模型

3 解題思維模型示例

例1 （17新課標(biāo)全國卷Ⅰ13）常溫下將NaOH溶液添加到己二酸（H2X）溶液中，混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖2所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）。

A.Ka2（H2X）的數(shù)量級(jí)為10-6

B.曲線N表示pH與lgc（HX-）c（H2X）

的變化關(guān)系

C.NaHX溶液中c（H+）>c（OH-），

D.當(dāng)混合溶液呈中性時(shí)，c（Na+）>c（HX-）>c（X2-）>c（H+）=c（OH-）

解析： 題目以一元強(qiáng)堿和二元弱酸的滴定圖像為載體，考查考生的識(shí)圖、判斷平衡常數(shù)、定點(diǎn)時(shí)離子濃度大小的比較等綜合能力，其創(chuàng)意是繪

圖2 例1題圖

出了溶液pH隨離子濃度比值對(duì)數(shù)的變化曲線，情境陌生度高，題目綜合性強(qiáng)，難度大。該題的思維模型如圖3。

圖3 例1解題思維導(dǎo)圖

答案： D

例2 （17新課標(biāo)全國卷 Ⅱ 12）改變 0.1mol·L-1

二元弱酸H2A

溶液的pH，溶液中的H2A、

HA-、 A2-

的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)δ（X）

隨pH的變化如圖4所示[已知δ（X）=c（X）c（H2A）+c（HA-）+c（A2-）]。

下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）。

A.pH=1.2時(shí)， c（H2A）=c（HA-）

B.lg[K2（H2A）]=-4.2

C.pH=2.7時(shí)， c（HA-）>c（H2A）=c（A2-）

D. pH=4.2時(shí)， c（HA-）=c（A2-）=c（H+）

解析： 題目以二元弱酸H2A溶液中各組成成分的分布系數(shù)隨pH變化的圖像為載體，考查讀圖、定點(diǎn)時(shí)微粒濃度的關(guān)系、平衡常數(shù)的判斷等綜合應(yīng)用能力，立意新穎，構(gòu)思巧妙，其解題思維模型如圖5。

答案： D

圖4 例2題圖

圖5 例2解題思維導(dǎo)圖

例3 （16新課標(biāo)全國Ⅰ卷12）298K時(shí)，在20.0mL 0.10mol·L-1

氨水中滴入0.10mol·L-1

的鹽酸，溶液的pH與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖6所示。已知0.10mol·L-1氨水的電離度為1.32%，下列有關(guān)敘述正確的是（ ）。

圖6 例3題圖

A.該滴定過程應(yīng)該選擇酚酞作為指示劑

B.M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鹽酸體積為20.0mL

C.M點(diǎn)處的溶液中c（NH+4）=c（Cl-）=c（H+）=c（OH-）

D.N點(diǎn)處的溶液中pH<12

解析： 題目以鹽酸滴定氨水為題材，圍繞電解質(zhì)溶液中的離子反應(yīng)以及中和滴定曲線，涉及中和滴定中指示劑的選擇和方程式的簡單計(jì)算、弱電解質(zhì)的電離平衡和電離度的相關(guān)計(jì)算、電解質(zhì)溶液中的守恒問題及pH的計(jì)算等綜合知識(shí)，考查考生的知識(shí)遷移水平、從圖中提取信息及分析問題、解決問題的能力。其解題思維模型如圖7。

答案： D

圖7 例3解題思維導(dǎo)圖

高三化學(xué)復(fù)習(xí)備考中，在練習(xí)中要多思考，多總結(jié)，多反思。考生如果能建構(gòu)起每個(gè)章節(jié)的知識(shí)體系，總結(jié)歸納常見考點(diǎn)的問題解決思維模型，理順解決問題的思考角度和方法，就可以跳出題海戰(zhàn)術(shù)的魔咒，使復(fù)習(xí)備考事半功倍，更有實(shí)效性。

參考文獻(xiàn)：

[1][8]王云生.關(guān)于電解質(zhì)溶液教學(xué)若干問題的探討[J].化學(xué)教學(xué)， 2017，（10）： 40～42.

[2]河南省招生辦公室.2016河南省普通高考試卷評(píng)析[M].鄭州： 河南科學(xué)技術(shù)出版社， 2017： 156.

[3]河南省招生辦公室.2015河南省普通高考試卷評(píng)析[M].鄭州： 河南科學(xué)技術(shù)出版社， 2016： 154.

[4]河南省招生辦公室.2014河南省普通高考試卷評(píng)析[M].鄭州： 河南科學(xué)技術(shù)出版社， 2015： 154.

[5]河南省招生辦公室.2013河南省普通高考試卷評(píng)析[M].鄭州： 河南科學(xué)技術(shù)出版社， 2014： 154.

[6]李猛.思維導(dǎo)圖大全集[M].北京： 中國華僑出版社， 2010： 1.

[7]王明召主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].濟(jì)南： 山東科學(xué)技術(shù)出版社， 2010： 73～106.