基于思維導圖的問題解決思維模型的建構

岳慶先

摘要： 以電解質溶液問題為例，介紹電解質溶液的知識體系圖像，建構常見相關問題的思維導圖和解題的思維模型，并給出基于思維導圖的問題解決思維模型示例，具有一定實效性。

關鍵詞： 思維導圖； 思維模型； 電解質溶液； 化學教學探討

文章編號： 1005-6629（2018）4-0081-06 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

電解質溶液基本原理是高中化學最基礎、最核心的教學內容之一[1]，其中水溶液中的離子平衡在高考選擇題中屬于必考內容，試題主要考查弱電解質的電離平衡，溶液pH的含義與計算，溶液pH及微粒濃度的大小比較，溶液中微粒濃度的關系，難溶電解質的溶解平衡，Ksp的含義與計算等。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、應用信息分析問題和解決問題，綜合性強，難度較大。表1是近五年對某省考生關于全國理科綜合能力測試中電解質溶液圖像問題的答題抽樣調查情況[2～5]。

表1 某省高考近5年電解質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的答題情況很不理想， 2017年的13題難度系數低至0.4！調研顯示很多考生并不是對電解質知識不理解，而是對考查知識出現的形式感到陌生，找不到解決問題的切入點，解題不知如何下手。

思維導圖又叫心智圖[6]，是由英國“記憶之父”東尼·博贊在上世紀60年代發明的思維工具，它運用圖文并重的技巧，將各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現出來，把主題關鍵詞與圖像、顏色等建立關聯，是一種表達發散性思維的有效圖形工具。將這種思維工具應用于高三復習備考，可以幫助考生快速理順知識之間的邏輯關系，快速判斷解決問題的思考角度和方向，快速調用解決問題所需知識，提高復習備考效率。

1 電解質溶液知識體系的建構

中學研究的大都是電解質的水溶液。水作為一種溶劑，本身發生自身電離，但自身電離的程度很小，溫度一定時其電離的[H+]與[OH-]的乘積是一個常數。在溶劑水中加入電解質可以形成電解質溶液。如果是弱電解質，則存在弱電解質的電離平衡，其電離程度的大小可以用電離平衡常數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與水電離的H+或OH-結合生成弱電解質而使溶液呈酸性或堿性；如果是難溶電解質，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，則電解質溶液之間可能會發生離子反應。電解質在水溶液中的這些行為，構成了電解質一章的知識體系，如圖1所示[7]。

圖1 電解質溶液知識體系

2 電解質溶液圖像題解題思維模型的建構

2.1 電解質溶液中的三大守恒關系

守恒觀是學習電解質溶液需要形成的基本觀念[8]，分析、判斷電解質溶液中各種微粒之間的關系時，靈活掌握三大守恒關系對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 表

2.2 電解質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系曲線，考查知識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系及相關理論知識，以室溫時等濃度的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-pH圖像

這類題目以各組分的物質的量分數隨pH的變化繪制圖像，考查不同階段離子濃度的關系及電離常數的計算等知識，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-pH圖像解題思維模型

3 解題思維模型示例

例1 （17新課標全國卷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系如圖2所示。下列敘述錯誤的是（ ）。

A.Ka2（H2X）的數量級為10-6

B.曲線N表示pH與lgc（HX-）c（H2X）

的變化關系

C.NaHX溶液中c（H+）>c（OH-），

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

解析： 題目以一元強堿和二元弱酸的滴定圖像為載體，考查考生的識圖、判斷平衡常數、定點時離子濃度大小的比較等綜合能力，其創意是繪

圖2 例1題圖

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

圖3 例1解題思維導圖

答案： D

例2 （17新課標全國卷 Ⅱ 12）改變 0.1mol·L-1

二元弱酸H2A

溶液的pH，溶液中的H2A、

HA-、 A2-

的物質的量分數δ（X）

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

下列敘述錯誤的是（ ）。

A.pH=1.2時， c（H2A）=c（HA-）

B.lg[K2（H2A）]=-4.2

C.pH=2.7時， c（HA-）>c（H2A）=c（A2-）

D. pH=4.2時， 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隨pH變化的圖像為載體，考查讀圖、定點時微粒濃度的關系、平衡常數的判斷等綜合應用能力，立意新穎，構思巧妙，其解題思維模型如圖5。

答案： D

圖4 例2題圖

圖5 例2解題思維導圖

例3 （16新課標全國Ⅰ卷12）298K時，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%，下列有關敘述正確的是（ ）。

圖6 例3題圖

A.該滴定過程應該選擇酚酞作為指示劑

B.M點對應的鹽酸體積為20.0mL

C.M點處的溶液中c（NH+4）=c（Cl-）=c（H+）=c（OH-）

D.N點處的溶液中pH<12

解析： 題目以鹽酸滴定氨水為題材，圍繞電解質溶液中的離子反應以及中和滴定曲線，涉及中和滴定中指示劑的選擇和方程式的簡單計算、弱電解質的電離平衡和電離度的相關計算、電解質溶液中的守恒問題及pH的計算等綜合知識，考查考生的知識遷移水平、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解題思維導圖

高三化學復習備考中，在練習中要多思考，多總結，多反思。考生如果能建構起每個章節的知識體系，總結歸納常見考點的問題解決思維模型，理順解決問題的思考角度和方法，就可以跳出題海戰術的魔咒，使復習備考事半功倍，更有實效性。

參考文獻：

[1][8]王云生.關于電解質溶液教學若干問題的探討[J].化學教學， 2017，（10）： 40～42.

[2]河南省招生辦公室.2016河南省普通高考試卷評析[M].鄭州： 河南科學技術出版社， 2017： 156.

[3]河南省招生辦公室.2015河南省普通高考試卷評析[M].鄭州： 河南科學技術出版社， 2016： 154.

[4]河南省招生辦公室.2014河南省普通高考試卷評析[M].鄭州： 河南科學技術出版社， 2015： 154.

[5]河南省招生辦公室.2013河南省普通高考試卷評析[M].鄭州： 河南科學技術出版社， 2014： 154.

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

[7]王明召主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理[M].濟南： 山東科學技術出版社， 2010： 73～106.