“證據推理與模型認知”下的高考化學圖像題命題方式和應考建議

摘 要：化學圖像題作為一種直觀考查化學知識的方式，一直都是高考化學中的熱點和難點.圖像題的解題過程不僅是培養學生能力的過程，也是發散思維的過程，有利于提高學生“證據推理和模型認知”的核心素養.本文基于“證據推理和模型認知”的核心素養，以分布分數圖像為例，分析了一些常見的圖像，給出了圖像題備考的策略.

關鍵詞：高考化學；證據推理與模型認知；圖像題；分布分數

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2025）04-0128-04

圖像題是高考化學試題中必不可少的組成部分，不僅考查同學們對化學基礎知識的掌握程度，而且還側重考查觀察、想象、分析、綜合應用知識的能力，因此備受高考化學命題人的青睞，同時也是學生感到最棘手的一類題[1].題目的信息量大、難度大，側重考查“四翼”中的“綜合性”和“應用性”[2].本文對兩道高考真題進行深入剖析，試圖找到解決這種問題的一般思路和解題方法.

1 “證據推理與模型認知”的含義及在高考化學試題中的體現

“證據推理與模型認知”是指能夠對物質的組成與結構進行一定的分析，提出假設并加以論證的核心素養；是指能夠理清觀點，假設以及論據之間的關系，并建立邏輯關系模型的核心素養；是指能夠熟練運用模型去解釋化學現象的核心素養[3].

“證據推理與模型認知”在高考化學中的考查主要體現在化學圖像題中，旨在重點考查學生對圖像的分析與整合能力，以及學生通過觀看圖像解決問題的能力.這就要求學生必須具備一定的“證據推理與模型認知”素養，并能夠利用該素養熟練解決相關化學圖像問題.

2 以分布分數圖像為例研究“證據推理與模型認知”核心素養

分布系數是指一定型體的平衡濃度占相關型體濃度之和的百分比，它取決于該酸堿物質的性質和溶液的酸度，與其總濃度（又稱分析濃度）無關，各種型體的分布系數之和為1.借助分布系數圖像考查粒子濃度的相關知識是近幾年高考的熱點題型，該類題目的解題關鍵是正確判斷溶液中溶質的成分及其量的關系，以及離子的電離程度和水解程度的大小，在復習備考中應特別關注.

2.1 分布分數與兩性物質的結合

（2022·遼寧卷）甘氨酸（NH2CH2COOH）是人體必需氨基酸之一.在25 ℃時，NH+3CH2COOH、NH+3CH2COO-和NH2CH2COO-的分布分數[δ（NH+3CH2COOH）＝（c（NH+3CH2COOH）/c（NH+3CH2COOH）+c（NH+3CH2COO-）+c（NH2CH2COO-）]與溶液pH關系如圖1所示.

下列說法錯誤的是（" ）.

A．甘氨酸具有兩性

B．曲線c代表NH2CH2COO-

D．c2（NH+3CH2COO-）lt;c（NH+3CH2COOH）·c（NH2CH2COO-）

答案：D

點評 如今的高考試題越來越注重對兩性物質的考查.對于兩性物質學生首先要看懂它的電離和水解的過程，其次要找準圖像上交點的含義和發生的反應.在此基礎上靈活運用數學變形，找到復雜數學關系背后的化學原理.

2.2 分布分數與多種化學情境的結合

（2024·湖北卷） CO2氣氛下，Pb（ClO4）2溶液中含鉛物種的分布如圖2所示.縱坐標（δ）為組分中鉛占總鉛的質量分數.已知c0（Pb2+）＝2.0×10-5 mol·L-1，pKa1（H2CO3）＝6.4、pKa2（H2CO3）＝10.3，pKsp（PbCO3）＝12.1.下列說法錯誤的是（" ）.

A．pH＝6.5時，溶液中c（CO2-3）lt;c（Pb2+）

B．δ（Pb2+）＝δ（PbCO3）時，c（Pb2+）lt;1.0×10-5 mol·L-1

C．pH＝7時，2c（Pb2+）+c[Pb（OH）+]lt;

2c（CO2-3）+c（HCO-3）+c（ClO-4）

D．pH＝8時，溶液中加入少量NaHCO3（s），PbCO3會溶解

答案：D

點評 C項很容易聯想到電荷守恒c（H+）+2c（Pb2+）+c[Pb（OH）+]=c（OH-）+2c（CO2-3）+c（HCO-3）+c（ClO-4）.由于此時pH=7，則有

c（H+）＝c（OH-），所以有2c（Pb2+）+c[Pb（OH）+]=+2c（CO2-3）+c（HCO-3）+c（ClO-4），但是在CO2 氣氛下，再加上Pb2+的水解，Pb（ClO4）2溶液也呈酸性，如果溶液為中性的話，必須加入堿性物質.于是上述等式為c（Na+）+2c（Pb2+）+c[Pb（OH）+]=2c（CO2-3）+c（HCO-3）+c（ClO-4），自然也就有2c（Pb2+）+c[Pb（OH）+]lt;2c（CO2-3）+c（HCO-3）+c（ClO-4）成立.如果從含鉛物種和ClO-4物料守恒角度分析就有一種“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的感覺了.當然，這道題的情境沒有強調室溫下，因此pH=7不一定為中性，氫離子與氫氧根濃度大小也不能定，不夠嚴謹，為人詬病.

D選項中，由于NaHCO3溶液呈堿性，結合圖形很容易想到堿性增強，促進PbCO3溶解，其實這是考生的思維定勢.加入少量NaHCO3（S）并不會明顯增大溶液的PH.反而增大了溶液的c（CO2-3），不但不會促進PbCO3溶解，甚至會促進PbCO3的生成.從圖像上看要使PbCO3溶解，可以把pH調到7以下，讓含鉛物種主要以Pb2+離子形式存在，也可以把pH調到9以上，讓含鉛物種主要以Pb（CO3）2-2離子形式存在.查閱資料可得，飽和NaHCO3溶液的pH為8～8.5，pH隨溫度變化不是很明顯.而飽和Na2CO3溶液的pH為10～11.因此加入少量NaHCO3固體讓PbCO3溶解是比較難的.

3 備考策略及教學啟示

高考試題對于學生核心素養的考查越發嚴格，重點考查學生通過圖像觀察進行信息加工與處理的能力.因此，在日常教學中，教師要注重為學生樹立圖像思想，發展學生的“證據推理與模型認知”素養，幫助學生更好地處理圖像問題[4].

3.1 強基固本，夯實化學知識

化學知識是學生解決相關化學試題的前提，學生化學知識的掌握程度基本上決定了學生的成績與能力水平.因此，在進行化學學科的教學時，教師要注重對化學教材進行分析，對不同的知識采取不同的教學方法，幫助學生夯實化學知識，在學生具備扎實化學知識的基礎上培養學生形成“證據推理與模型認知”的學科素養.

3.2 提升能力，培養核心素養

學生在化學學習方面所展現出來的能力是培養學生核心素養的前提和保障，核心素養是化學學科中的重要組成部分，決定了學生在面對化學圖像題時，是否能夠透過圖像分析與處理相關數據.因此在進行相關知識的講解時，教師要注重培養學生分析圖像信息的能力，縮短學生分析圖像的時間，引導學生在處理化學圖像問題時將數據信息與學科知識相結合進行處理.

3.3 學科遷移，強化數形結合

數形結合是處理數學幾何問題時常用到的數學思維，它可以幫助學生利用圖形處理相關數學問題.現如今，許多化學題目中也融入了數學圖像，要求學生利用相關數學知識輔助作答.因此教師在進行化學科目的教學時，要注重在教學過程中強化學生的數形結合思想，培養學生利用數形結合思想解決問題的能力，幫助學生更好地解決化學圖像問題.

3.4 厘清過程，重視定量分析

上述展示的這兩道題都是高考真題.不進行定量計算，學生猶如“霧里看花”，容易掉“坑”.而避“坑”的最好辦法，就是不能“想當然”，而是通過定量計算來進行判斷才能得出準確的結論.學生在厘清化學過程的基礎上，這些定量計算也都是化學基本原理的應用.因此，日常教學中教師應加大學生從定量視角分析化學問題的訓練，讓學生“撥開云霧見青天”.

4 結束語

通過以上兩道題的深入分析，我們不難發現，如今的試題越發重視學生核心素養的考查.因此，教師要充分意識到“證據推理與模型認識”學科素養的重要性.在日常的教學中，應結合實際例題，引導學生加深對圖像題的理解與認識，以便讓學生提升通過圖像挖掘、提取與應用已知信息的能力，掌握關于圖像題的解題思路，以此來提升學生的圖像理解能力與解題能力.事實上，只要掌握了一定的規律和方法，這種題就可以很快地解決.

參考文獻：

［1］陳煒.學會如逆水撐篙，會學如順水行船：芻議化學教學中的深層次思維訓練［J］.山東教育，2016（11）：37-38.

［2］ 賈同全.水溶液中離子平衡的圖像分析：基于思維模型建構的實踐［J］.中學化學， 2024（1）：32-35.

［3］ 洪茲田， 陳女婷.基于核心素養的高考化學試題命制研究［J］.理科考試研究（高中版），2017（9）：51-54.

［4］ 孫重陽， 陳翩.多元智能理論視野下的高考化學試題研究［J］.高中數理化，2015（22）：43-45.