《模型认知视角下的化学计算复习策略研究》-理学论文，中学数理化论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

模型认知视角下的化学计算复习策略研究

范文

庄业明范斌

[摘? ?要]以滴定实验、化学平衡、工艺流程中的化学计算这三类经典的化学题为例，研究模型认知核心素养视角下的化学计算复习策略，帮助学生提升自身的模型认知建构意识和模型认知建构能力，重新审视和思考化学计算教学的思路和方法，并以此提升学生的综合素养和综合能力。

[关键词]核心素养;模型认知;化学计算;复习策略

[中图分类号]? ? G633.8? ? ? ? [文献标识码]? ? A? ? ? ? [文章编号]? ? 1674-6058（2020）29-0057-03

化学学科核心素养体系，要求发展学生的化学学科核心素养，要求教师积极开展“素养为本”的课堂教学实践，主动探索“素养为本”的有效课堂教学模式和策略。在化学教学设计和实施过程中，教师应科学制订具体可行、基于化学学科核心素养发展的教学目标，挖掘教学内容在化学学科核心素养发展方面的独特价值，这对教师来说是一个新的、富有挑战性的研究课题。“证据推理与模型认知”是化学学科核心素养体系的要素之一。“模型认知”就是将现实生活中的问题进行抽象之后形成的因素集合体。在化学模型认知的建构过程中，学生主观地对因素和条件进行取舍，对现实问题进行转化，从而抓住化学问题的本质特征。

重新审视和思考化学计算教學的思路和方法，我们会发现化学计算表面上是计算问题，实际上是综合能力的体现。它不仅包括化学的基本计算，还包括化学的基本概念、化学术语的含义等化学知识。其中，质量守恒定律是化学方程式计算的基础，数学是化学计算的工具，化学概念和术语是化学计算的前提。在高三化学计算复习中引导学生建构模型，强调模型建构的实用性，不仅能提升学生的复习效率，还能培养学生的模型认知建构意识，进而用模型认知的思想和方法处理和解决生活中的问题。

在“模型认知”核心素养视角下进行分类复习，并通过典型练习进行强化训练，将会达到更好的复习效果。下面对几种典型的化学计算题的解题模型建构及模型实践进行分析。

一、滴定实验中的化学计算——利用“关系式”法计算物质含量

“关系式”法常用于一步反应或多步连续反应，可以减少不必要的中间计算过程，避免计算误差，并能快速准确地获得结果。在一步反应中，可以直接求出反应物与目标产物之间的关系;在多步连续反应中，如果第一步的产物是下一步的反应物，则根据化学方程式，可将该物质用作“中介”，以搭建已知物质与所求物质之间量的关系桥梁。

化学实验中的计算经常涉及滴定实验。碘量法是氧化还原滴定法中应用较广泛的一种方法，近年来在高考中屡见不鲜。碘量法分为直接碘量法和间接碘量法。直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的一种方法，在滴定过程中，I2被还原为I-;间接碘量法则利用I-的还原性和氧化性物质反应产生I2。

【模型建构】

1. 写出有关的离子方程式。

2. 找到转化时各物质之间的比例关系，得出关系式。

3. 对题给数据和信息进行处理，最后通过计算得到结果。

【例1】（2017·全国卷Ⅱ节选）水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：

Ⅰ. 收样、氧的固定

用溶解氧瓶采集水样;记录大气压及水体温度;将水样与Mn（OH）2碱性悬浊液（含有KI）混合，反应生成MnO（OH）2，实现氧的固定。

Ⅱ. 酸化、滴定

将固氧后的水样酸化，MnO（OH）2被I-还原为Mn2+，在暗处静置5 min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2（2S2O32++I2=2I- +S4O62- ）。

回答下列问题：

题后点睛：在使用“关系式”模型解题时，不管是碘量法，还是其他的比例关系，解题的关键都是要回归到各物质间的转化关系上。综合实验题的计算，侧重于对“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”化学学科核心素养的考查。

二、化学平衡综合题中的化学计算——利用“三段式”解题法计算转化率与平衡常数

与化学平衡相关的综合题目中，常常涉及转化率与平衡常数的计算，此类计算中经常会用到“三段式”解题法，该方法是有效解答化学平衡计算题的万能钥匙。解题时，要注意准确清晰地列出起始量、变化量、平衡量，然后再按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。

【模型建构】

1. 明确三个量——起始量、变化量、平衡量，列出可逆反应的三段式（如需设未知数，一般设转化量为未知数）。

（1）反应物的平衡量=起始量-转化量;

（2）生成物的平衡量=起始量+转化量;

（3）各物质转化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。转化浓度是联系平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁，因此，转化浓度是解题的关键。

2. 列出平衡时的各物质浓度，按要求计算。

（1）转化率=[n（转化）n（起始）]×100%=[c（转化）c（起始）]×100%;

（2）平衡常数：[K=生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积]（切记平衡常数表达式中的浓度为各组分平衡时的浓度）。

题后点睛：在使用“三段式”模型解题时，转化率的计算关键在于转化量与起始量的确定;化学平衡常数的计算关键在于各组分平衡浓度的确定。化学平衡题的计算，侧重于对“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”化学学科核心素养的考查。

三、工艺流程题中的化学计算——利用溶度积常数Ksp进行相关计算

在工艺流程的除杂或分离环节，经常通过加入沉淀剂或控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成沉淀将其除掉或分离，一般需要用到难溶电解质的溶度积常数Ksp进行相关计算，这类题目主要有以下几种类型：

1. 已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度。

2. 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解。

3. 已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求某金属离子开始沉淀和沉淀完全（金属离子浓度小于1×10-5 mol·L-1）的pH。

4. 计算沉淀转化反应的平衡常数。

【模型建构】

1. 判断电解质是否为难溶电解质。

2. 判断溶液是否为饱和溶液，如果达到饱和或平衡状态，则可用Ksp直接进行计算（不饱和溶液的浓度积QcKsp，有沉淀析出，达平衡时Qc=Ksp）。

3. 根据公式Ksp（AmBn）=cm（An+）·cn（Bm-）计算所求离子浓度（式中的浓度均为离子平衡浓度）。

（3）（2015·全国卷Ⅱ节选）有关数据如下表所示：

【模型实践】

题后点睛：利用溶度积常数Ksp进行相关计算时，必须确认此温度下是难溶电解质的饱和溶液，再根据Ksp（AmBn）=cm（An+）·cn（Bm-）和具体要求进行相应的离子浓度或者pH的计算。工艺流程题中Ksp的相关计算侧重于“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”化学学科核心素养的考查。

（责任编辑罗? ?艳）

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