吳燕慧

化學(xué)建模方法是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，對化學(xué)實際問題進(jìn)行推理和解析，從而解決化學(xué)問題的方法.建模方法的使用可以培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，強化學(xué)生的動態(tài)平衡意識，提升解題效率，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)能力的全面發(fā)展，達(dá)到升華學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目的.下面本文將從幾種重要的建模方法入手，談一談建模方法與高中化學(xué)課堂進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的重要作用.

一、關(guān)系式，找出物質(zhì)關(guān)系

化學(xué)問題實際上是多重化學(xué)反應(yīng)的嵌套.也就是說，學(xué)生需要在大量信息中迅速提煉尋找代表物質(zhì)關(guān)系的關(guān)鍵信息.在建立模型的過程中，找出題目中的物質(zhì)關(guān)系是解決問題的第一步.因此，教師在使用模型方法進(jìn)行教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)教授學(xué)生把握關(guān)鍵信息的方法和技巧，以幫助學(xué)生利用關(guān)系式構(gòu)建物質(zhì)關(guān)系的模型，從關(guān)系的角度入手，提升學(xué)生的化學(xué)解題效率.

例如，在學(xué)習(xí)“氧化還原反應(yīng)”這節(jié)課的內(nèi)容時，學(xué)生不僅要熟記各種氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)方程式，還需要根據(jù)題目信息反向進(jìn)行化學(xué)方程式的書寫和相應(yīng)的計算.教師可以針對這類題目進(jìn)行專題訓(xùn)練，幫助學(xué)生使用關(guān)系式法解決化學(xué)問題.例如，在題目“已知化學(xué)反應(yīng)方程式KClO3+6HCl→3Cl2+KCl+3H2O，求被氧化與被還原的氯的比例”中，學(xué)生可以先分析反應(yīng)中的氧化還原關(guān)系：反應(yīng)物KClO3中氯的化合價為+5價，HCl中氯的化合價為-1價，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物都是Cl2.Cl2的物質(zhì)的量為定量，KClO3中發(fā)生還原反應(yīng)的氯的物質(zhì)的量為a mol，因此HCl中發(fā)生氧化反應(yīng)的CL的量就是a5mol，可以得出氧化、還原氯的比例為5∶1.用關(guān)系式進(jìn)行計算，不僅可以幫助學(xué)生縮略計算公式，避免大量計算過程的干擾，還可以使學(xué)生迅速確定物質(zhì)關(guān)系，鎖定化學(xué)反應(yīng)中的“變量”和“定量”.

二、差量法，利用理論差值

化學(xué)反應(yīng)的核心在于變化的過程.差值模型以物質(zhì)的守恒原理為基礎(chǔ)，可以分為理論差值和實際差值兩種.學(xué)生可以根據(jù)題目中給定的方程式進(jìn)行理論差值的推算，列出比例.然后在此基礎(chǔ)上結(jié)合壓強、反應(yīng)前后內(nèi)能變化以及物質(zhì)的體積變化分析實際情況.并且，關(guān)注方程式中的動態(tài)變化部分，可以幫助學(xué)生排除化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量變化的干擾，提升學(xué)生分析動態(tài)平衡的能力.

例如，在進(jìn)行“化學(xué)反應(yīng)的速率和限度”這節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要理解化學(xué)反應(yīng)速率的概念，以及影響其快慢的外界條件.教師可以鼓勵學(xué)生在聯(lián)系的過程中積累差值建模的經(jīng)驗.例如：在一定條件下，N2+3H22NH3中，反應(yīng)開始時c（N2）為2mol/L，c（H2）為5 mol/L，反應(yīng)平衡時，測得c（NH3）為0.5 mol/L，求該反應(yīng)的反應(yīng)速率.這道題目中，學(xué)生面臨一個很典型的速率問題，理性中的差值c（N2）、c（H2）及c（NH3）按照物質(zhì)比例1∶3∶2分配，但是在可逆反應(yīng)中，物質(zhì)的量和物質(zhì)的濃度的是動態(tài)變化的.學(xué)生需要注意這三者實際的差值變化進(jìn)行計算.化學(xué)差值模型的建立為學(xué)生進(jìn)行化學(xué)質(zhì)量簡便計算提供了更為便捷的途徑，使學(xué)生的歸納概括能力得到了提升.

三、極值法，做出極端假設(shè)

思考極限是假設(shè)推理常見的思維方法，也是化學(xué)可逆反應(yīng)的重要解題思路.在可逆反應(yīng)中，尤其是在涉及混合體系的可逆反應(yīng)中，學(xué)生很難把握物質(zhì)的量的準(zhǔn)確變化和物質(zhì)的量的具體數(shù)據(jù)，假設(shè)推理、設(shè)置極值的方式可以幫助學(xué)生有效解決這類問題.教師在設(shè)置極值模型的時候，需要考慮到問題的復(fù)雜性，適當(dāng)?shù)亟o予學(xué)生提示，以幫助學(xué)生在建模方法中尋找抽象問題的解決方法.

例如，在教學(xué)“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”這節(jié)課時，學(xué)生主要需要討論影響可逆反應(yīng)的各種因素，并根據(jù)這些因素確定化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)和變量.例如在“在密閉容器中充入1 molCO和1 molH2O，在一定條件下達(dá)到平衡時生成了23molCO2（反應(yīng)方程式為CO+H2O（g）CO2+H2），保持其余條件固定，重新加入2 mol水蒸氣時，反應(yīng)一段時間后生成CO2的物質(zhì)的量是多少”這個題目中，由于可逆反應(yīng)的參與使題目變得復(fù)雜，因此學(xué)生在建立極值模型時，需要從消耗和生成兩方面考慮.當(dāng)反應(yīng)完全時，有23molCO2生成，重新加入水蒸氣后，CO2的物質(zhì)的量得到了補充，根據(jù)平衡比例，可以得到23

構(gòu)建化學(xué)模型是提升學(xué)生解題效率的重要法寶，也是高中化學(xué)理性思維培養(yǎng)的主要方法.學(xué)生在解題過程中，可以根據(jù)題目類型的不同，選擇合適的建模思路，進(jìn)行化學(xué)題目的解答.為此，教師要注意擴(kuò)充學(xué)生的訓(xùn)練深度和廣度，培養(yǎng)學(xué)生使用建模思想解決問題的基本能力，從而不斷培養(yǎng)學(xué)生的解題能力，提升學(xué)生的解題效率，真正實現(xiàn)升華學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目的.