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建模思想在高中化学解题中的应用

2017-04-12山西省阳泉市第三中学校045000

数理化解题研究 2017年15期
关键词:过氧化钠化学式高中化学

山西省阳泉市第三中学校(045000)

王荣泽●



建模思想在高中化学解题中的应用

山西省阳泉市第三中学校(045000)

王荣泽●

在解答高中化学题目的过程中,其所运用到的思想众多.文章围绕建模思想相关内容展开,通过例题讲解形式来探索建模思想在高中化学解题中的具体应用,以帮助学生更好的对高中相关化学题目进行解答.

建模思想;高中化学解题;应用

建模思想在高中化学解题中运用得比较普遍,这在高中化学解题过程中既是一种普遍的思想,又是一种相当重要的方法.建模思想,顾名思义,就是采用模型建立的方式,对化学题目中的重要信息进行提炼,并结合相关的数学建模知识对这些重要的信息进行新的模型建立,以此来解决回答相应的问题.建模思想具有其他解题方式无可比拟的优势,高中化学学习者都应该要掌握此思想方法.

一、高中化学解题中所运用到的建模思想介绍

建模思想在高中化学解题中的重要性不言而喻,其常见的解题思路模型有逐项分析法、化学方程式模型、守恒法、情境创设法、差量法以及极值法等.其中,逐项分析法主要是应用于做化学选择题,相关题目主要考察的是概念、基本理论、化学方程式以及反应原理等基础性内容.化学方程式模型建立的基础是化学中的各项反应都是有迹可循的,是有规律的,化学方程式表达的是化学物质在反应前后之间的关系,并且初始物质与反应之后的物质其在数量上始终一致.根据这一模型,就可以对相关的化学试题进行正确的解答了.

二、建模思想在高中化学解题中的具体应用

例1 有甲、乙、丙、丁、戊5种短周期元素,其中,甲、乙、丙、丁是同周期元素,丙、戊是同主族元素,甲离子与戊离子具有相同的电子层结构,丙离子半径大于丁离子,单质晶体熔点高、硬度大的是乙元素,并且乙元素是一种重要的半导体材料,由此推断下列说法中正确的是( ).

A.甲、戊两种元素只能够形成甲2戊型的化合物

B.由于丁、丙、戊元素的氢氧化物的相对分子质量是依次减小的,所以此三类物质的沸点也是依次降低的

C.乙、丙、丁元素的单质晶体属于同种类型的晶体

D.丁元素以及戊元素的某些单质可作为水处理中的消毒剂.

解析 根据相关的题意可得,此题考察的是元素周期表以及元素周期律中的相关规律,题之中既涉及到单质和化合物,又涉及到晶体和氢键,这是一道典型的多知识点的综合类题型.在解答此题时,可以充分的利用建模思想中的逐项分析法,凭借此法来准确的解答这一试题.具体而言,从元素周期表和元素周期律的位、构以及性上对这五类元素进行综合分析比较发现,甲 、乙、丙、丁、戊五元素在元素周期表中所对应的物质分别是Na、Si、S、Cl以及O.在确定了这些元素之后,在对A、B、C、D各选项进行逐个的分析,得出其正确答案是D选项.

在运用建模思想解答相关的化学试题时,还需要构建等效的化学式模型、化学反应类型模型、化学反应过程模型以及溶液混合过程模型等.

例2 现有一种混合物,已经判定其中有NaCl和KCl两种物质,其中氯元素的质量分数是a%,试求混合物中K、Na的质量分数.

解析 由于此题是一计算题,并且其是推导混合物中相关组成元素的质量分数,因此,在解答此题时需要构建相应的等效化学式模型.此外,根据所学知识可得KCl的式量比氯化钠大16,因此可以用O-16和Na-23来代替K-39,以此来构造出KCl的等效化学式NaClO.其具体的等效化学式为:

NaCl NaCl

KCl (NaCl )O

另外,取一定数量的混合物进行研究,暂取100g,并将上式中的NaCl 看做一个整体,因此有:n(NaCl )=n(Cl),n(K)=n(O),由此关系可计算出钾、钠的质量分数.

这种类型的计算题在高中的化学试题中比较常见,通常作为考点的混合物还有Fe2(SO4)、FeSO4、C2H4OH以及C6H12等.求物质的质量分数使用常规的解题技法很容易出错.为了有效的提升解题的正确率,构建步骤简单、条理清晰的等效化学式模型是可行性方法之一.

例3 有bg H2在氧气中经过重新燃烧后,在通过足量的过氧化钠之后,固体的质量是增加还是减少呢?增加或减少多少?dg CO在氧气中经过充分燃烧之后,同样通过足量的过氧化钠之后,求其固体质量的增加数量.

解析 根据题意和所学知识可得,H2与过氧化钠在经过氧气燃烧的作用之下会生成NaOH,同样的CO与过氧化钠在经过燃烧之后会生成Na2CO3.其具体的化学方程式为:

因此,其固体的质量均会增加,增加的具体数量就为H2、CO的质量.

对此例题进行进一步的抽象归纳可以获得以下的计算模型,只要是符合(CO)n(H2)n类型的化学式,在氧气充足条件下进行充分燃烧,在将其产物通过足量的过氧化钠,进行固体的完全反应.那么,固体的质量会增加,并且其增加的质量恰好为有机物的质量.

根据此计算模型,做如下所示选择题就很简单了.取xg某物质在氧气中完全燃烧,将生成物与足量过氧化钠反应,其生成物的质量恰好增加xg,其物质类型可能是C12H12O12.

高中化学是整个高中学习生涯中的重要科目之一,对于理科类学生来说,化学知识点的学习以及相关解题技巧的掌握尤其重要.纵观高中化学解题中的所有思想和方法,建模思想在其所占的比重、发挥的作用都是相当大的.因此,在进行化学试题的解答时,学生们要有意识的将建模思想建模方法运用于其中,以帮助提升自己的能力和水平.

[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,2016,03:88.

[2]王海波.建模思想在高中化学解题中的应用[J].数理化解题研究,2016,18:72.

[3]孙成余.几种建模思想在高中化学解题中的应用[J].中学化学教学参考,2012,04:64-65.

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1008-0333(2017)15-0073-01

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