基于化學核心素養的思維模型建構

徐舒寧

摘 要：依據中學鹽類水解教學實際，結合課標中“宏觀辨識與微觀探析”及“證據推理與模型認知”的素養要求和思維模型建構的相關文獻，從溶液混合的分類、特殊用量關系、平衡常數以及圖像中的特殊點等視角，探尋微粒在水溶液中的行為，進行鹽類水解相關模型的建構實踐，以幫助學生快速解決問題。

關鍵詞：鹽類水解;思維建模;特殊用量

鹽類的水解是對平衡知識的延伸，從不同鹽類的水溶液呈現的不同酸堿性，通過微觀視角分析粒子間的相互作用，從而深刻認識鹽類水解的本質及規律。《普通高中化學課程標準（2017版）》[1]對“鹽類的水解”的相關內容提出如下要求：（1）能從化學平衡的角度認識鹽類水解的原理，通過探究對氯化鐵水解的促進或抑制說明影響鹽類水解程度的主要因素，發展學生平衡觀。（2）能從微觀視角，通過泡沫滅火器、鋁鹽和鐵鹽的凈水作用等，認識鹽類水解的關鍵是弱酸根離子、弱堿陽離子的變化，發展學生的微粒觀和守恒觀。（3）選取學生熟悉的弱酸根離子和弱堿陽離子，引導學生關注對應弱電解質電離平衡常數的對比、電離平衡常數與水解平衡常數的轉化，深刻體會不同離子水解程度的大小。

從近些年高考化學試卷來看，水解與電離平衡圖像題是高考命題專家的最愛。而在檢索到的有關鹽類水解的文獻中，不少學者對該部分內容的復習教學做了一些有益的探索，比如對水解平衡圖像題的認知模型的建構，將圖像與pH、pOH、粒子濃度等相結合形成坐標系[2]，培養學生接受、吸收、整合化學信息的能力，分析和解決化學問題的能力。然而教學實踐中發現，由于學生“宏觀辨識與微觀探析”素養的缺失，對鹽溶液中的微粒觀念淡薄，無法動態理解鹽類水解時微觀粒子間的相互作用。同時缺乏“證據推理與模型認知”素養，在分析多溶質體系中弱電解質的電離、鹽類的水解及其相互影響關系上存在著較大的困難。因此，筆者認為，在此部分內容的復習教學中應從物質的分類、反應類型的辨識、物質間的定量關系、圖像歸類等角度幫助學生建立解題思維模型，以提高學生分析問題和解決問題的能力，幫助學生克服解題時存在的思維阻礙。

一、建構物質混合模型，看清化學問題實質

在鹽類水解的復習教學中，溶液混合類型的題目比較常見。有的混合后兩物質之間并沒有發生化學反應，但有的物質混合之后會發生一定的化學反應，然后再分析水溶液中存在的弱電解質的電離及鹽類的水解問題。因此，在對具體的溶液混合類題型的復習教學中，應該要引導學生將溶液的混合類型建構成模型，化抽象為具體，從而認清化學問題的實質。溶液的混合類型可通過以下模型來展現：

二、架構物質間的用量比模型，培養學生的定量思維

在與鹽類水解有關的溶液混合反應型的題目中，在已知信息里有時會給出各物質的物質的量濃度和溶液的體積;有時題目中會先呈現出某一種物質的物質的量濃度和體積，而后給出圖形坐標系，用橫坐標的變化來表示所添加的另一種反應物的使用量，通過坐標中某幾個特殊用量下所得溶液的pH讓學生判斷溶液中存在的溶質，并進一步分析離子濃度的前后變化與大小關系。而學生對此類題型由于缺乏相應的認知模型，思維固化，簡單利用書中所學的碎片化知識進行解題，導致找不到解題的切入點，得分率比較低。因此，筆者認為，在此類題型的講解中應該需要讓學生看清題目中的幾個特殊用量，尤其是這幾個特殊用量下所隱藏的常見的物質間的比例關系，通過架構物質間的用量比模型，樹立物質反應中的定量意識，分析混合后溶液中的溶質成分，培養學生定量分析化學反應的能力，并讓學生學會建構模型、使用模型。

三、構建平衡常數模型，培養學生的邏輯思維

有了物質間用量比模型的建構，學生就可以很清楚地分析出混合后的水溶液中所含的物質及其相互之間的比例關系，為進一步分析溶液中所含微粒濃度的大小關系奠定了堅實的基礎。然而，在模型建構的過程中發現，最后所得的水溶液中，有時溶質中只含某種易水解的鹽，有時是鹽與酸或鹽與堿的混合物，有時又是易水解的正鹽與其酸式鹽的混合物，而有時還可以是鹽與鹽的混合物。因此，要想解決溶液中微粒濃度大小關系的對比問題，就需要學生能夠對酸、堿、鹽及酸式鹽的性質有清晰的認識，知道哪些酸或堿存在電離平衡，哪些鹽存在水解平衡，尤其要學會利用弱酸根離子或弱堿陽離子的水解平衡常數與其對應弱酸或弱堿的電離平衡常數的大小關系或相互之間關系式的換算來對比分析弱電解質與其對應鹽的混合溶液中弱電解質的電離程度和其對應鹽的水解程度的大小問題，進而判斷出溶液中離子濃度的大小關系。

四、解構滴定圖像模型，提高學生的解題效率

在近些年的高考化學試題中，水解與電離平衡的坐標圖像題不斷推陳出新，。如何能夠讓學生快速、準確而又有效地解出此類試題成為許多一線教師重點關注的問題。正如分析多溶質體系中弱電解質的電離、鹽類的水解及其相互影響關系上建構的用量比模型那樣，圖像問題的分析更需要讓學生看清幾個特殊用量下所隱藏的常見的物質間的比例關系，樹立定量意識，因此關注圖像上的特殊點是最好的解決問題的切入點。目前常見的圖像有酸堿中和滴定曲線、微粒分布曲線、對數圖像等，而圖像上的特殊點主要有起點、半等點、中性點（常溫下pH=7）、恰好完全反應點、過量點等[3]。

除此以外，學生要能夠通過對圖像上特殊點的分析得出對應點溶液中的溶質，并結合縱坐標的變化趨勢，如溶液的pH變化、微粒的濃度變化、微粒濃度比值的變化、微粒所占的百分數變化等，尤其在近幾年的高考復習中要特別關注對數與濃度的轉化關系，從而進一步分析出溶液中水的電離程度的變化、鹽類的水解程度的變化、弱電解質電離程度的變化及其相互之間的大小關系等，進而得出微粒濃度的大小關系，進行平衡常數的有關計算以及守恒表達式的書寫等。

總而言之，鹽類的水解部分是高中化學教學中的重要概念，也是學生感覺難度比較大的考點，對應題型呈現出來的綜合性比較大，時常與弱電解質的電離部分進行融合考查。而題目中往往以圖像分析題居多，并富含比較大的信息量，對知識的綜合應用要求較高。因此，教師在平時對此部分的習題進行講解時，要多通過對溶液混合分類模型、比例模型、平衡常數與微粒濃度大小關系模型以及圖像模型的建構，讓學生在解題中學會重點關注并分析特殊用量下水溶液中所包含的微粒及其相互之間的濃度大小關系，讓學生學會“證據推理和模型認知”。讓學生多從微觀視角分析化學反應原理，培養學生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養。引導學生在分析問題和解決問題的過程中學會建構模型，將知識、題目情境和解題思維有效結合。學會利用模型來分析問題和解決問題，從而看清問題實質。同時在模型的應用過程中還要注意引導學生多注意審題，將所學知識進行遷移應用，將題目中呈現的信息與所構建的模型進行融合運用。

當然已建構出來的模型也并不是十分完美，新題目還在不斷涌現，題目情境也在不斷翻新，對知識點的考查也更加靈活，同時具有一定的隱蔽性。因此，要求教師和學生在日常的做題和講題中解題思維還需要不斷深入，還需在平時各類試題的訓練中不斷補充和完善模型，只有這樣才能讓建構出來的模型具有可持續性的使用價值。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部，普通高中化學課程標準（2017版）.北京：人民教育出版社，2018.

[2]范東旭、吳林.水解電離平衡圖像題解題模型建構及教學啟示[N].中學生導報，2020-06-16.

[3]邢泰宇.離子圖像題的教學思考：2017年全國新課標I卷第13題分析[J].化學教學，2018（3）：82.