對比研究法的解題模型在高三化學無機綜合題解題中的應用

余銘潔

摘要：高三的專題復習，不是簡單地對高一、高二新課的知識性重復，而是在對所學知識的整合、歸納的基礎上對知識的靈活應用，是把知識作為一種解決具體情境問題的一種工具。雖然高三的學生對對比研究的解題模型有了一定的認識，但只局限于兩種同類物質的對比研究，對比主體非常有限，難以達到有效解題的目的。因此，筆者以實驗專題復習教學為例，就如何在高三化學無機綜合題解題中應用對比研究法進行了相關探究，以期提出一種比較科學的、實用性較強、易于操作的解題模型。

關鍵詞：高中化學;對比研究法;解題模型

一、對比研究法

對比法是解決問題的一種有效方法。教師可以采用對比法設計習題，讓學生在對比中加深對各概念、原理的理解。通過對比研究，可以有效促進學生對相近、易混淆知識的辨析。教師應該從高一開始滲透物質之間通性（相似性）和特性的學習。如，在必修二學習元素周期表和元素周期律的時候，采用對比研究法，將必修一所學的一些物質的性質，應用到對未知物質性質的預測和學習中，開始未知世界物質的學習旅程。通過新舊知識的對比研究，讓學生更快地掌握陌生的新知識，在化學學習中起到非常重要的作用。通過對比研究，讓學生對化學記憶內容進行了有序的調整，降低學生記憶知識的難度，提升學生的思維能力。

二、構建對比研究法的解題模型。并應用在無機綜合題的解題中

（一）近幾年高考實驗題題型考查角度分析

1.以教科書中的實驗為原型，考查學生的基本實驗操作技能和分析能力;2.以元素化合物知識為考查形式，考查學生的信息分析能力，解決陌生問題的能力;3.實驗設計以探究為核心，考查學生的遷移能力和實驗設計能力;4.通過“實驗綜合性探究題”的形式，考查學生整合信息的能力。

對歷年實驗題進行分析，發現題目基本以陌生的物質制備或者性質的探究作為考查載體。對比歷年的試題，雖然載體和呈現形式差別很大，但是考點基本相似，考查內容與課本和平時的題目的關系緊密，通過研究，建立對比研究法的解題模型，突破以陌生物質為載體的高考無機綜合題解題能力考查，是高效備考的關鍵。

（二）對比研究思維模型的構建

1.通過陌生信息，建立對比研究法思維模型、快速地進行解題

以2018年全國乙卷第26題為例，該試題考查陌生物質醋酸亞鉻[（CH3COO），cr·2H2O]的制備，試題的陌生度大——物質陌生、裝置陌生，題目以信息形式呈現，在緊張的考試中，如果學生沒有迅速形成高效的解題思維模型，會因為陌生而產生畏難情緒。然而通過分析不難發現，該實驗是以Fe（OH），制備為原型。

在備考中，若以氫氧化亞鐵的備考的分析，形成制備易氧化物質的解題思維模型，并在考試時以物質性質為聯系點，快速建立關系進行對比研究，用熟悉的解題模型快速解決陌生的題目。具體解題思路如下：

題目信息分析：醋酸亞鉻是一種難溶于冷水、易溶于酸、易氧化的磚紅色晶體。

該題出現的研究對象醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·2H2O]屬于陌生物質，也無法通過周期表和物質的類別，快速地找出可以進行對比的熟悉物質。對于此類物質的解決，應該重點關注其提供的信息，通過提供的信息，找出相似物質進行對比遷移，這種物質不局限于與陌生物質的元素周期表位置和物質類別;通過信息獲取，符合對比的物質，在課本中聯想到的是氫氧化亞鐵制備的經典實驗。（易氧化不溶于水的物質的制備實驗）

通過對比研究，將醋酸亞鉻晶體的制備與氫氧化亞鐵的制備聯系起來，那么題目當中涉及的很多問題都可以參考氫氧化亞鐵制備時研究的問題進行解答。例如題目中煮沸的目的是除氧，反應方程式為液液不加熱，產生氫氣的作用是為了產生壓強將溶液壓人其他，d中的缺點聯想到敞開體系的氫氧化亞鐵容易被氧化的問題，考生還可以擴展思維，利用氫氧化亞鐵采用有機物液封的方法解決這個問題。以上對比研究的方法，在解決陌生情境下陌生度較大的無機綜合體題非常有效。通過題目建立在無氧環體系中，兩種液體通過壓強差進行混合制備易氧化物質的思維模型，快速找到氫氧化亞鐵的關聯點對比研究。

近幾年高考題目經常以探索科學前沿，新技術領域和新物質為命題背景，給出問題情境，提示少量必要信息，以信息題為形式，考查考生的信息獲取并處理信息的能力，學生利用研究對比的解題模型，在獲取信息后，迅速從題外找到用于對比的物質，這種物質是熟悉的，可以是課本中出現的物質，也可以是平時習題出現的一些高頻物質。找出兩種對比物質的相類似的性質，利用熟悉物質解決陌生物質問題。相似對比，降低題目的陌生度。這種解題模型，體現考生應用信息解決問題的綜合能力。這種高考題型源于命題專家對科學家研究問題的思維模式進行解讀，并且將這種方法滲透到試題中去，通過試題來考查和訓練學生的科學思維能力。這能很好地解決學生死記硬背不能掌握的知識和高考中出現學生感覺困難的新物質和沒見過的反應問題。

在高中化學學習中，對比研究的思維模型是一種非常重要的解題模型，可以應用在各大板塊的內容中，是突破學習重難點的一種重要模型。例如同周期同主族元素的學習對比，同類物質的對比;建立在掌握分類法的基礎上，對知識進行對比記憶、對比分析，從而解決問題。對于很多學生，對于對比研究的思路形成中，要將對比的對象從同類物質的對比，學生在建立物質之間的關聯性非常有限。

2.以物質類別作為對比研究依據，建立解決此類陌生物質的思維模型

例如，2016年全國乙卷第27題，元素鉻（cr）在溶液中主要以Cr（藍紫色）、Cr（OH）4（綠色）、Cr2O7（橙紅色）、CrO4（黃色）等形式存在，Cr（OH）3為難溶于水的灰藍色固體。（1）Cr與A1的化學性質相似。在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，可觀察到的現象是——。

對于本題目的分析，Cr與Al的化學性質相似，所以兩者可以建立對比關系，利用已有的對于Al的認識，來解決題目中陌生的Cr的問題。利用題目給出的元素鉻在溶液中的不同離子形態時的顏色，Cr（OH）3為難溶于水灰藍色固體與Cr（OH）3的化學性質相似等信息。對比遷移，解決了陌生環境下的陌生物質。學生對于這些信息的處理，對比利用Al（OH）3難溶性及兩性特點，即可找出解題思路，快速解決問題。抓住答案的3個關鍵點：溶液先變淺，后變綠色，先析出沉淀后溶解。這是對學生對比遷移能力的充分考查。

3.以周期表作為對比研究依據

以2015全國卷I第27題（6）為例：單質硼可用于生成具有優良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程__。

很多考生會根據題目提供的信息，寫出3Mg+2H3BO3=2B+3Mg（OH）2的錯誤答案;而題目中涉及的硼元素，根據周期表的位置，與鋁同族，在做題時應該與鋁進行對比遷移，得出硼酸（H3BO3）性質類比Al（OH）3;受熱易脫水分解，然后結合題意知，金屬鎂置換出單質硼。即①2H3BO3=B2O3+3H2O，②B2O3+3Mg=2B+3MgO;這種對比遷移的根據是周期表位置，這是一種常見的對比研究方法，對比的依據是同族，或者對角線原則，將陌生的物質與課本中涉及的物質進行對比，由熟悉到陌生，降低難度。

4.多方位建立對比研究

在考查陌生主體物質中，一般以類別建立聯系較為常見，直接對比，在學習物質的過程中常用的一種方法，例如學習SO2的性質時與同是酸性氧化物的CO2作對比。在建立對比研究法解題模型時。對比對象之間不局限在同類物質，可以通過同價態建立聯系，氧化性還原性建立聯系，實驗裝置圖建立聯系。

（三）對比研究法對于習題選擇的指導

高考注重對考生信息獲取、思維能力的考查，所以在平時備考中，側重學生思維模型的構建，在平時的習題選擇中，多思考如何在習題中滲透對比研究法解題模型。通過習題，讓學生熟練掌握這種方法并加以應用，提高解決問題的能力。

對于對比，不僅要關注研究對象性質本身的相似性，更不能忽視研究對象與對比物質的差異性，這種差異性往往是解決問題的關鍵。例如，對于草酸（H2C2O4）的認識，我們都會聯系到碳酸（H2CO3），從而分析草酸這種二元弱酸的性質，對于草酸對應的草酸鈣，也經常與碳酸鈣對比解決問題，但是對于草酸和碳酸，從價態的分析草酸中的碳元素為+3價，所以草酸和草酸鹽都具備還原性。這一點與碳酸和碳酸鹽不同，而這個問題也經常作為解決問題的關鍵。所以對于對比研究法，找出的研究對象和陌生物質之間，相似之處可以作為對陌生物質的熟悉化，進而解決一些通性問題，而對于兩者之間的差異，有目的地選擇題目，體現對思維形成的一種強化。

例如，以2019年廣州市一測第26題為例：二氧化釩（VO2）是一種新型熱敏材料。+4價的釩化合物在弱酸性條件下易被氧化。實驗室以V2O5為原料合成用于制備的氧釩（Ⅳ）堿式碳酸銨晶體，過程如下：

（2）步驟i中生成VOCl2的同時生成一種無色無污染的氣體，該化學方程式為__。也可用濃鹽酸與V2O5來制備VOCl2溶液，該法的缺點是__。（有氯氣生成，污染空氣）

對比濃鹽酸和N2H4·2HCl進行解題，通過物質的用途對比研究得出，兩種物質做還原劑升價的元素不同，從而得出產物的不同，分析的出污染性角度大題。類似的對比思維例如（13全國1）第27題，可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是__。（有氯氣生成，污染較大）

通過對比研究，在課本中的原型是氯氣的制備原理，濃HCl做還原劑，氧化產物為氯氣，而對比其他陌生物質，氧化產物的污染性是答題的一個關鍵點。所以陌生物質的性質對比，應該從價態的升降與熟悉的對比物質建立聯系，是建立解題模型的關鍵點。

對學生的能力訓練，題目選擇除了對于已有知識的考查，能強化學生對于物質關聯性的敏感度，在提取信息后，能夠快速找到對比的物質，并通過物質的對比研究，快速形成解題思路，并規范解答;還要注重對于開放性題目的設計，強化學生在完成題目時能夠對題目涉及的問題發散思維，能夠根據不同的解題需要，從不同角度找出對比主體，進一步形成解決陌生度大的物質的能力和思維。在題目的延伸教學時，引導學生嘗試自主設計對應的題目，通過設計題目對解題模型有更深層次的理解和應用。

學生通過對研究方法的掌握，并熟練應用這種思維模型進行快速讀題、解題，并以這種思維模型為指導，設計題目。這是對學生解決問題能力的一種提升。學生建立對比研究的解題模型，在解決具體陌生情景問題時有法可尋。

三、建立對比研究法思維的一般解題模型