新课程背景下化学反应原理典型问题解决模型的构建_化学反应原理论文

新课程背景下《化学反应原理》中典型问题解决模型的构建，本文主要内容关键词为：化学反应论文,新课程论文,模型论文,典型论文,原理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

提高学生的问题解决能力一直都是一线教师和广大科研人员努力期望解决的问题。各个国家、地区和国际组织都在努力把学生的问题解决能力的培养作为基础教育阶段学生素质培养的重要内容和学生终身学习的必备技能。国际经济合作与发展组织（OECD）在1996年的报告中强调国家负有实现公民终身学习的使命，并指出问题解决是终身学习必备的素质之一。《普通高中化学课程标准》指出新课程对学生的评价应关注“考查学生综合运用所学知识、技能和方法分析和解决问题的能力。”

一、《化学反应原理》中问题解决模型构建的必要性

新课程《化学反应原理》主要包括以下几个方面的内容：化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡以及溶液中的离子平衡等方面。以化学反应原理的知识为基础和背景的习题可谓“题海”，题目成千上万、形式千变万化，若不掌握适当的解题技巧，此部分的学习将会很被动。化学问题解决模型的构建和运用情况是学生化学问题解决能力强与弱的重要表现。通过对学生解决化学问题过程中的策略的使用情况进行研究有助于发现学生问题解决过程中存在的问题，有助于学生在问题解决过程中积极地进行反思和自我监控，有助于提高学生的问题解决能力，有助于全面提高学生的化学素养。

二、《化学反应原理》中典型问题解决的模型构建策略

在教学中，特别是在高三化学复习的过程中，以《化学反应原理》中的主干知识为基础，引导学生有针对性地建立不同典型问题解决的模型，一方面可以让学生在应对新的问题时有据可依，另一方面可以跳出“题海”，能轻松把握《化学反应原理》中典型问题的解题规律和技巧。

1.以盖斯定律为基础的热化学问题中的图形分析模型构建

化学反应中能量的变化，通常表现为热量的变化。而化学反应中能量变化的本质原因是化学反应中旧化学键的断裂和新化学键的形成。平时考试或高考中涉及此类的考题多为选择题和填空题。学生在解此类题时经常会将能量变化的符号搞错，还容易将物质能量的高低与物质中化学键的键能大小混淆。图示法是提高解决此类题正确率的一种好办法，下面通过例题来说明此法的应用。

【例题1】已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：

C（石墨）+（g）=（g）

ΔH=-393.51 kJ/mol

C（金刚石）+（g）=（g）

ΔH=-395.41 kJ/mol

据此判断，下列说法正确的是（）

A.金刚石的燃烧热比石墨的燃烧热小

B.石墨晶体中碳碳键的强度小于金刚石

C.石墨的能量比金刚石的能量高

D.由石墨制备金刚石一定是吸热反应

【分析】解决此题需要学生准确理解燃烧热（ΔH＜0）的概念、熟练运用盖斯定律、理清化学键键能与物质所具有能量高低的关系、判断能量变化与化学反应是吸热还是放热的关系。故学生经常会错选。若借助于图示法，既可省时，又可提高正确率。

【说明】用图示法的关键要清楚上述两个反应都是放热反应（ΔH＜0）说明生成物的能量比反应物的能量要低，根据题目中提供的信息转化成下图。

根据距离a＞c，可判断A错误；根据c＜a，可判断石墨具有的能量低，说明石墨中碳碳键的强度大于金刚石中的碳碳键。从而得到B、C错误，选项D正确。

2.以化学反应速率和化学平衡为基础的化学问题中的数学等式模型构建

以化学反应速率和化学平衡为基础的问题具有的特点是在题目中出现一系列的数据，需要结合相应的概念或定义进行数据处理。这类题既可能是直接的简单化学计算，也可能是间接的应用化学原理的推算或是化学计量关系的运算结果。因其灵活性强、迷惑性大、对解题的技巧要求高，往往成为学生解题的障碍。通过这类题型中建立起始量、变化量与平衡量之间的数学等式关系，可以让学生理清思路，排除干扰，顺利解决相应问题。

下列判断不正确的是（）

A.平衡时，乙中的转化率大于60%

B.平衡时，甲中和丙中的转化率均是60%

C.平衡时，丙中c（）是甲中的2倍，是0.012mol/L

D.反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

【分析】由题意列出起始量、变化量与平衡量之间的数学等式关系，进行计算：

A项：甲中转化率为60%，而乙可认为是在甲的基础上增大了的浓度，使平衡右移，转化率增大，故大于60%，正确；B项：甲和丙中转化率均为60%，正确；C项：丙中的平衡浓度是甲的2倍，但计算出的平衡浓度为0.008mol/L，错误；D项：丙中起始浓度最大，速率最快，甲中起始浓度最小，速率最慢，正确。

【说明】此类题考查学生对化学反应的可逆性、化学平衡、化学平衡常数和温度对化学平衡的影响的了解，考查学生计算综合平衡常数和平衡转化率的能力，及知识迁移能力，难度中等，运用数学关系式法建立解题模型有助于培养学生分析问题思路的严密性。

3.以等效平衡为基础的高考热点化学问题中的中间体模型构建

等效平衡是由于可逆反应化学平衡的达成与建立的途径无关而造成的。等效平衡是在一定条件下（定温、定容或定温、定压），对同一个可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的含量相同，这样的平衡称为等效平衡。与等效平衡相关的许多问题的解决比较抽象，有时也难以表达清楚。若能在解题过程中建立“中间体”作为问题解决的过渡，那将会起到事半功倍的效果。

【例题3】在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应。已知加入1 mol 、4mol 时，达到平衡后生成a mol （见下页表中已知项），在相同温度和压强下保持平衡后各组分体积分数不变，对下列编号②～④的状态，填写表中空白。

【分析】由题意知②与①的平衡状态互为等效平衡，②中平衡时的物质的量为①的一半，设①达到平衡的过程如下图。

设想我们可以用隔板将①中平衡状态均分为A、B两部分，那么A（B）与整体当然处于等效平衡且A（B）中的量为0.5a mol，所以我们可认为A（B）部分为②的平衡态，那么达到B平衡态的初始状态当然也为达到①平衡态的初始状态的一半，即可用下图表示：

【说明】这类等效平衡可形象地理解为整体与局部的关系。即在恒温恒压下，当两初始状态符合局部与整体的关系时，那么相对应的平衡态也就符合局部与整体的关系。反之亦然。

4.以电化学知识为基础的化学问题中的“化学核心知识”模型构建

电化学涉及原电池的工作原理、电解池的工作原理及电化学腐蚀。由于新型电池的开发和应用发展速度迅猛，所以在各地的高考题中出现了以各种各样的充电电池为背景的考题。这势必为学生的复习和问题解决增加难度。但如果仔细分析各地高考试题的特点，就会发现所有有关新型电池的考查都可以回归到电化学的最基础、最核心的知识上。只要学生能对电化学的核心知识即“铜锌原电池的工作原理”、“电解池的工作原理”理解透彻，就能以不变应万变。

【例题4】铅蓄电池的工作原理为：。研读下图，下列判断不正确的是（）

【分析】本题考查电化学（原电池、电解池）的相关知识。K闭合时Ⅰ为电解池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为，所以A正确。在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移0.2mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0.2mol，所以B对。K闭合一段时间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成，做电源的正极，所以D也正确。K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，所以C错。