高中化学建模解题方法及其应用

姜文敬

【摘要】文章首先介绍了高中化学建模解题方式的含义及使用步骤，进而分析了几种常见高中化学题目建模法解题的途径。

【关键词】高中化学；建模解题；方法；应用

高中化学是我们每一位高中生都必须认真学习的学科，但是高中化学又是一门极其抽象的学科，我们在学习的过程中往往会觉得很多题目的反应过程过于复杂，知识解题思绪混乱。而面对这些问题的最佳解题方式便是建模法，通过建模法将复杂繁琐的化学反应简易化和清晰化，进而达到易于解题的效果。

一、高中化学建模解题方式的含义及使用步骤

（一）建模解题方法的含义

高中化学建模解题法指的是使用建构模式的方式，解决实际问题的一种高中化学解题方式。根据布鲁姆教育目标的分类原理观察，可以将实际问题通过概括和抽象处理之后，将其转化为模型给以表达出来；然后再利用所掌握的化学题目解题的方法和知识对建立的模型进行进一步分析；最后再将模型给以推广，通过类比的方式实现一类问题的解答[1]。

（二）建模解题方法的解题步骤

在高中化学建模法的应用解题步骤上分为以下几个部分。对实际问题进行审题—抽象、概括—建立模型—模型解读—分析模型—解答模型问题—解决实际问题[2]。

二、常见高中化学题目建模法解题分析

（一）建构等效化学式模型

例一：已知现有KCl和NaCl的混合物，在该混合物中a%为Cl元素质量，求该混合物中K、Na的质量占比各为多少？

首先对题目进行观察，混合溶液中求两个阳离子的质量比，其阴离子为一种元素，对阳离子的质量进行观察K为39，Na为23，可知K比Na大16，而16刚好是O的分子量，所以可以将K使用Na和O进行代替，即将KCl，建模等效为NaClO，如图1所示。

然后在建立的模型内进行题目的解答。去100g作为研究的对象，将NaCl视为一个整体，故此可以在混合溶液中的各个元素含量有n（K）=n（O），n（NaCl）=n（Cl）。

因此K的含量比K%=（100-58.5a/35.5）/16，Na的含量等于1减去K的含量比和Cl的含量比，为Na%=1-a%-K%。

这类混合溶液的问题，在高中化学中是十分常见的一类问题，文章所举的例题是较为简单的一道题，是实际的题目中可能溶液中含有的元素成分更为复杂，甚至还可能会在混合后发生一些反应。我们在解决这类问题时，需要重点找到溶液中固定不变的元素含量，并且找到其他元素含量之间的系数关系，建模法是解决该类问题的有效解题方式之一，其可以很大程度上将一些复杂的计算步骤给以避免，出现错误的可能性更低。但是建模法也并不是唯一的解题方式，也不一定是最佳的解题方式，还需要我们面对实际题目时，根据题目的具体情况选择最佳的解题方式[3]。

（二）建构等效化学反应过程模型

例二：已知有10毫升的盐酸溶液，其摩尔浓度为0.001mol/L，此时向该盐酸溶液中倒入相同浓度的氨水，直至溶液的浓度达到pH=7，请问以下关系式正确的有（）

A c（Cl-）﹥C（OH-）>c（NH4+）>C（H+）

B c（NH4+）=c（Cl-）>c（H+）=c（OH-）

C V（总）<20毫升

D V（总）>20毫升

面对该类题型我们在解答时也可以首先考虑使用建模法的方式进行解题。我们可以清楚10毫升的盐酸溶液，其摩尔浓度为0.001mol/L，如果加入10毫升的氨水溶液，其摩尔浓度也为0.001mol/L，那么两者会出现完全的反应，所以最后生成的NH4Cl，故此溶液呈现酸性，因此需要达到pH=7，就需要继续向溶液中加入氨水溶液，因此必然氨水溶液的体积大于盐酸溶液，因此两者混合的总体积必然大于二倍盐酸溶液体积，大于20毫升，因此D选项正确，C错误。然后我们就可以将整个反应过程进行等效的建模，具体反应模型过程见图2.

然后对剩余的两项选项进行观察，其中A选项c（Cl-）﹥C（OH-）>c（NH4+）>C（H+），溶液中阴离子总数不可能大于阳离子总数，因此为错误选项。然后对建模构成进行观察，可知在溶液中必有c（Cl-）+C（OH-）=c（NH4+）+C（H+）。而最后溶液又呈中性，所以C（OH-）=C（H+），c（Cl-）=c（NH4+），而显然最后生成溶液为NH4Cl，所以c（Cl-和c（NH4+）必然会大于C（OH-）和C（H+），因此B选项c（NH4+）=c（Cl-）>c（H+）=c（OH-）正确，最后正确答案为B、D。

这类元素单质及化合物在高中化学知识体系中，也是考察很多的一个知识点，并且该类题型的难度一般较大，在高考的选择题中属于中上难度的题目。而这类题型最大的特点便是反应十分复杂，并且元素之间的关系也多，而这也是建模法应用其中的原因，可以通过使用建模清晰将反映过程表示出来，进而对化学反应的过程进行直观的表达，对我们解决该类问题很有效果。

结束语：

高中化学建模解题法指的是使用建构模式的方式实现实际问题解答的一种高中化学解题方式。文章以自己在化学学习中的感触为背景，简易阐述了建构等效化学式模型、建构等效化学反应过程模型两种建模法的应用途径，希望可以给更多的同学以感触和启迪。

参考文献：

[1]杨镒涛，周鑫.几种建模思想在高中化学解题中的应用[J].理科考试研究（高中版），2016，23（2）：88.

[2]刘宗华.初探在高中化学学习中运用建模思想[J].中学课程辅导（教学研究），2014，20（26）：99-100.

[3]郑大江.建模思想在高中化学选择题中的应用[J].理科考试研究（高中版），2013，20（6）：57-58.