建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用研究

黎發(fā)明

(福建省上杭縣第二中學(xué) 364200)

高中化學(xué)習(xí)題類型復(fù)雜多變，其中部分習(xí)題考查學(xué)生建模思想的應(yīng)用，因此，高中化學(xué)教學(xué)中既要靈活運(yùn)用多種方法為學(xué)生灌輸原子核外電子排布模型、共價(jià)鍵模型、晶體結(jié)構(gòu)模型、原電池模型等，又要為學(xué)生認(rèn)真示范建模思想在解題中的應(yīng)用，使其更好的把握運(yùn)用模型思想解題的技巧與方法.

一、原子核外電子排布模型在解題中的應(yīng)用

原子核外電子排布模型是高中化學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)，是高考的重要考點(diǎn).教學(xué)中為使學(xué)生靈活運(yùn)用原子核外電力排布模型解決相關(guān)問題，既要注重運(yùn)用多媒體技術(shù)為學(xué)生動(dòng)態(tài)展示電子在原子核外的排布、運(yùn)動(dòng)情況，給學(xué)生留下深刻印象，又要為學(xué)生講解相關(guān)的例題，使其更好地理解與掌握電子排布規(guī)律，提高運(yùn)用原子核外電子排布模型解題的靈活性.

例1在元素周期表中一稀有氣體元素原子的最外層電子構(gòu)型為4s24p6，與其同周期的A、B、C、D四種元素，它們的原子最外層電子數(shù)依次為2、2、1、7，其中A、C兩元素原子的次外層電子數(shù)為8，B、D兩元素原子的最外層電子數(shù)為18，E、D兩元素處于同族，且在該組元素中，E的氣體氫化物的沸點(diǎn)最高，則以下說法不正確的是( ).

A.元素C核外電子占據(jù)10個(gè)元素軌道

B. B元素在周期表中的d區(qū)

C.E的氣態(tài)氫化物沸點(diǎn)最高的原因是HE分子間形成氫鍵

D.元素D電子排布式為[Ar]3d104s24p5

根據(jù)題意以及原子核外電子排布模型可知，稀有氣體元素原子的最外層電子構(gòu)型為4s24p6其處于第四周期.A、C兩元素原子的次外層電子數(shù)為8，分別對(duì)應(yīng)Ca、K.B、D兩元素原子的次外層電子數(shù)為18，則對(duì)應(yīng)Zn、Br兩種元素.K的核外電子排布為1s22s22p63s23p64s1，占據(jù)10個(gè)軌道，正確.根據(jù)Zn的核外電子排布其屬于ds區(qū)，B項(xiàng)錯(cuò)誤.E的氣體氫化物為氟化氫，分子存在氫鍵，正確.D項(xiàng)，Br的電子排布式為[Ar]3d104s24p5，正確.綜上只有B項(xiàng)符合題意.

二、共價(jià)鍵模型在解題中的應(yīng)用

為提高學(xué)生應(yīng)用共價(jià)鍵模型解題的能力，教學(xué)中為學(xué)生講解共價(jià)鍵的分類，尤其借助圖表為學(xué)生講解不同共價(jià)鍵之間的區(qū)別，幫助學(xué)生更好的記憶基礎(chǔ)知識(shí).另外，共價(jià)鍵模型涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，教學(xué)中應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問題情境，要求學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識(shí)進(jìn)行解答，鞏固其所學(xué)的同時(shí)，使其更好的把握共價(jià)鍵模型本質(zhì).

例2氰氣的化學(xué)式為(CN)2，結(jié)構(gòu)式為N≡C-C≡N，性質(zhì)和鹵素相似，則以下判斷正確的是( ).

A.在一定條件下可發(fā)生加成反應(yīng)

B.分子中N≡C的鍵長(zhǎng)大于C-C的鍵長(zhǎng)

C.分子中含有2個(gè)σ鍵和4個(gè)π鍵

D.不能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)

該題目考查共價(jià)鍵模型以及學(xué)生的推斷能力.A項(xiàng)，鹵素單質(zhì)能和烯烴等發(fā)生加成反應(yīng)，則根據(jù)已知條件推斷氰氣也能，正確.B項(xiàng)，同一周期元素中，原子半徑隨著原子序數(shù)的增大減小，原子半徑越大其鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，碳原子半徑較氮原子大，因此，N≡C的鍵長(zhǎng)小于C-C的鍵長(zhǎng)，錯(cuò)誤.C項(xiàng)，一個(gè)單鍵為一個(gè)σ鍵，共價(jià)三鍵中含有一個(gè)σ鍵，兩個(gè)π鍵，因此，氰氣分子中含有三個(gè)σ鍵和四個(gè)π鍵，錯(cuò)誤.D項(xiàng)，根據(jù)鹵素性質(zhì)可推斷出氰氣能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，錯(cuò)誤.綜上A項(xiàng)符合題意.

三、晶體結(jié)構(gòu)模型在解題中的應(yīng)用

晶體結(jié)構(gòu)模型對(duì)學(xué)生的空間想象能力要求較高.教學(xué)中為提高學(xué)生運(yùn)用晶體結(jié)構(gòu)模型解題的正確率，既要注重借助多媒體技術(shù)為學(xué)生展示晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使學(xué)生理解與掌握均攤法分析物質(zhì)的化學(xué)式，又要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)新穎的問題情境，在課堂上與學(xué)生一起分析，幫助學(xué)生找到解題思路，掌握相關(guān)的解題技巧，增強(qiáng)運(yùn)用晶體結(jié)構(gòu)模型解題的自信.

例3如圖1為藍(lán)色晶體MxFey(CN)6中的陰離子最小結(jié)構(gòu)單元(圖為該晶體晶胞的八分之一).以下判斷正確的是( ).

圖1

A.該晶體屬于離子晶體，M呈+2價(jià)

B.該晶體屬于分子晶體，化學(xué)式為MFe2(CN)6

C.該晶體中與每個(gè)Fe3+距離相等且最近的CN-為12個(gè)

D.該晶體的一個(gè)晶胞中含有的M+的個(gè)數(shù)為4個(gè)

四、原電池模型在解題中的應(yīng)用

原電池模型是高中化學(xué)的重要模型，對(duì)學(xué)生分析問題的能力要求較高.教學(xué)中為提高學(xué)生運(yùn)用原電池模型解題的靈活性，既要在課堂上為學(xué)生預(yù)留思考、討論的時(shí)間，使學(xué)生掌握原電池的工作原理，搞清楚原電池與電解池之間的區(qū)別與聯(lián)系，又要組織學(xué)生開展專題訓(xùn)練活動(dòng)，使學(xué)生見到更多的原電池，拓展其視野的同時(shí)，使其積累豐富的應(yīng)用原電池模型解題的經(jīng)驗(yàn).

例4某裝置分為四部分(1#～4#)可自供電從低濃度的廢水中回收銅等重金屬如圖2所示,以下判斷正確的是( ).

圖2

A.裝置工作時(shí)，4#室中溶液pH不變

B.X、Y依次為陰離子、陽(yáng)離子選擇性交換膜

D.單位時(shí)間內(nèi)4n(NaBH4)消耗>n(Cu)生成，是由于負(fù)極上有O2析出

建模思想用于解題中可幫助學(xué)生盡快找到解題思路，使學(xué)生少走彎路，提升解題效率，教學(xué)中應(yīng)注重做好化學(xué)模型總結(jié)，為學(xué)生認(rèn)真講解相關(guān)的化學(xué)模型，尤其圍繞相關(guān)習(xí)題為學(xué)生逐一講解不同化學(xué)模型在解題中的應(yīng)用，提高其運(yùn)用模型思想解題的意識(shí)與能力.