例析高中化学解题中的数形结合思想

江西省赣州市赣县中学(341100) 汤业高 ●

例析高中化学解题中的数形结合思想

江西省赣州市赣县中学(341100) 汤业高 ●

数形结合思想是培养学生结解题思维、提升学生综合素质的关键学习方法，也是一种可以快速提升学生学习效率策略．高中化学题目中有时候要求学生对题中所包含的各种信息进行分析，并将之分解成几个常见的化学题型进行解答，从而实现学生结题能力的提升．因此本文在现实的基础上通过列举数形结合思想在解答高中化学选择题中的几个具体案例系统的介绍了数形结合的结题策略，希望对于高中化学学科教育的发展有一定的指导意义．

高中化学;数形结合思想;策略;发展

数形结合思想是一项重要的解题策略，可以将复杂抽象的化学题目简单化、具体化，通过几个简单的图例或图形就将题目创设的化学情境具体的表述出来，方便学生对题目进行剖析，帮助学生开阔思路，从而寻找最简单的解题途径．

一、数形结合思想在化学平衡问题中的应用

化学平衡问题是高中化学考试中常见的题型，也是数形结合思想应用面积最广的一类考试题型．根据不同过程的反应时间以及反应始、终的各物质的状态就可以直观的了解化学反应的进行情况，进而判断出现化学平衡的点．如例1所示:

例1 在可逆反应H2(g)+ I2(g幑幐) 2HI(g)中在一定条件下反应混合物中各组分的浓度(mol/L)与时间(t/min)的关系如图1所示，则根据图像可知在平衡状态下H2的转化率为( )

解析 由图1我们可以直观的看出，在t1时刻正好达到反应平衡的时候，在该时刻下H2的浓度由原来的0．4mol/L下降到了 0．2mol/L，I2的浓度由0．3mol/L下降到了0．1mol/L，HI的浓度由0mol/L上升到了0．4mol/L，在反应容器容积不变的情况下反应物与生成物之间的浓度变化之比正好等于反应方程式中各物质的量之比．在t1时刻之后该反应处于反应平衡状态，正反应与逆反应的速率相同，因而各物质没有浓度变化．显而易见的是H2的反应部分与总的物质的量之比为0．5，故转化率为50%，选择C选项．

二、数形结合思想在晶体结构判断中问题中的应用

晶体结构判断也是高中化学试题中的一种常见题型．常见的晶体结构主要有离子晶体、共价晶体、原子晶体以及金属晶体等四种晶体．各种晶体之中的原子或是离子之间由不同的化学键相连接，而化学键又有离子键、共价键、金属键等之分．数形结合的解题思想可以直观的查看晶体结构以此来解决化学晶体结构以及化学反应之中的诸多问题，同时也可以通过晶体结构判断物质的类型甚至是物质的基本化学性质．

例2 以下几种晶体结构中，哪种晶体所代表的物质易溶于水且其水溶物可以作为电的良导体?

解析 在晶体结构A中，两个原子交替占据了立方体的定点以及中心的位置，每黑色圆球代表的原子可以同时吸附6个白球代表的原子，而每个白球代表的原子又可以同时吸附6个黑色圆球代表的原子．因此根据课本知识可知这是一种典型的离子晶体的晶体结构，众所周知大部分的离子晶体如NaCl，MgCl2，以及CuCl2等极易溶于水，且其水溶液导电性能良好，因此A选项正确．B选项中的晶体结构中立方体的定点以及面心内都有一个同类型的原子，每个原子又通过共价键与两个其他种类的原子结合成分子，同时每一个分子周围有距离相等的12个同种分子，因此这种晶体结构代表共价键分子，如CO2．CO2易溶于水，但是其水溶液导电性能很差，因此B选型不符题意．C选项中的物质为SiO2，属于原子晶体，Si原子与O原子构成一个立体网状结构，每个Si原子与四个O原子形成一个正四面体，每一个O原子又与两个Si原子相连．

三、数形结合在化学杂化轨道理论中的应用

经典的原子轨道杂化理论认为，一个原子在与其他原子结合形成分子的过程中，该原子外层电子的轨道不再是简单的s和p轨道，而是两个相邻的轨道原子轨道进行重新混合再重新分配，形成一种新的电子轨道．由于轨道杂化理论相对来说比较抽象，学生们在学习过程中难以理解，因此就必须借助数形结合的思想和方法加以解释．

如图2所示为甲烷(CH4)的原子轨道杂化示意图，中心为一个C原子，C原子的四个单电子分别占据一个s轨道和三个p轨道，而H原子只有一个三电子，占据s轨道．由于分子是由一个s轨道和三个p轨道杂化而来，所以又被称为sp3杂化轨道．根据图像来记住杂化后的分子结构，可以帮助解决杂化轨道相关的一些化学问题．

综上所述，数形结合思想是高中化学教学和学习中常用的一种基本方法，他可以实现抽象概念或是抽象过程与实际图形的相互结合，可以有效的帮助学生理解课本知识，从根本上掌握反化学反应过程和反应原理，这对于培养学生良好的思维能力和解题能力至关重要．高中化学教师应该做到与时俱进，不断更新自己的教学理念，针对不同的化学情境采用不同的数形结合方法帮助学生提升学习效率．

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