构建思维模型 提升化学方程式教学质量

罗炳杰

（厦门市大同中学，福建 厦门 361003）

学生书写方程式时往往缺乏思路不知所措甚至胡乱书写，主要原因是结构、概念、原理及规律等知识孤立开来没有整合，造成死记硬背不知所以然，书写时顾此失彼。为此，笔者认为化学方程式教学的关键是构建认知模型，运用模型书写化学方程式。

一、构建分类模型，以分类观指导化学方程式书写

书写化学方程式要整体把握。其思维模型为：反应方向（反应能否进行）→反应条件→物质和能量变化→反应限度→反应规律等。通过此思维模型固化书写化学方程式步骤，避免书写方程式时顾此失彼、漏洞百出。

元素化合物性质的学习，通常采取分类法。其思维模型为：物质的一般通性→物质的氧化还原性→物质的特殊性。如学习SO2的性质按照以下步骤：酸性氧化物的通性→SO2的氧化性和还原性→SO2的特性（漂白性）。烃的化学性质，其思维模型为：结构→通性（加成、取代、氧化）→特性，烃的衍生物，其各类物质之间转化模型为：烷烃→卤代烃→醇→醛→酸→酯，此模型反映了官能团的氧化顺序，有机物官能团命名顺序以及它们之间的转化关系，通过分类模型指导各类物质化学性质的学习，有利于形成知识网络，促进知识的组织化、结构化。

二、构建规律模型，以规律指导化学方程式书写

化学反应通常按照以下六种不同分类方法，分别是基本反应类型（化合、分解、置换、分解）、氧化还原反应与非氧化还原反应、可逆反应与不可逆反应、放热反应与吸热反应、离子反应与非离子反应、自发与非自发反应等，如何帮助学生快速认知不同物质间的化学反应，可构建以下不同的思维模型。

1.复分解反应模型——“三强制取三弱”

“三强”之一是“强酸”制取弱酸。强酸与弱酸盐反应制取弱酸和强酸盐，“强酸”是相对而言，其模型为：“强酸”+盐→弱酸+新盐，根据酸的Ka大小，常见弱酸其排列顺序（或提供质子的能力）为：H2C2O4>H2SO3>H3PO4>HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO>HCN>Al(OH)3，其离子结合质子能力的顺序为：。知道了不同酸的酸性强弱顺序，就可举一反三书写“强酸”制取弱酸的方程式。

例如，SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2↑ (H2SO3>H2CO3)；

对于处在H2CO3与之间的酸，无论CO2通入多少其盐均生成等。

“三强”之二是“强碱”制取弱碱。“强碱”与盐反应生成弱碱和新盐，“强碱”是相对而言，其模型为：“强碱”+盐→弱碱+新盐，依据碱Ksp大小，常见弱碱其排列顺序为：Mg(OH)2>NH3·H2O>Fe(OH)2>Zn(OH)2>Cu(OH)2>Al(OH)3>Fe(OH)3,根据碱性顺序可书写化学方程式或离子方程式。例如，3NH3·H2O+AlCl3=Al(OH)3↓+3NH4Cl；Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，其离子反应方程式：。

“三强”之三是“易溶”制取难溶。“易溶盐”与盐反应生成更难溶盐和新盐，“易溶盐”是相对而言，其模型为：“易溶盐”+盐→难溶盐+另一种新盐，依据难溶盐K sp大小排序，其顺序为：AgCl>AgBr>AgI;MnS>FeS>ZnS>PbS>CuS>HgS。

例如，AgCl(S)+Br-(aq)=AgBr(S)+Cl-(aq)；FeS(S)+Hg2+(aq)=HgS(S)+Fe2+(aq),“三强制三弱”即“强酸”制取弱酸；“强碱”制取弱碱；“易溶盐”制取难溶盐；“三强”制“三弱”的本质是K越大，反应越完全。通过模型整合了酸和碱的强弱顺序以及难溶盐的溶解性顺序，方便快速书写复分解反应方程式。

2.氧化还原反应模型——“二强制取二弱”

“二强制二弱”即：反应物的氧化性比氧化产物的氧化性强；反应物的还原性比还原产物的还原性强，其模型为：强氧化剂+强还原剂→弱氧化剂+弱还原剂，常见氧化剂物质顺序：F2>>Cl2>HNO3（浓）>HNO3（稀）>H2SO4（浓）>Br2>Fe3+>Cu2+>I2>S>H+>Fe2+；F2>O2>Cl2>Br2>I2>S；Ag+>Cu2+>(H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+,常见还原剂顺序：S2->Fe2+>Br->Cl-以及金属活动顺序，根据上述氧化还原性强弱顺序，可快速书写以下方程式，例如：2Fe3++Cu=2Fe+Cu2+;Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+；16H++2Mn2++5Cl2↑+8H2O,物质的氧化还原性由本性所决定，同时还与浓度大小有关。运用模型快速判断发生氧化还原反应可能性，并指导陌生氧化还原反应的书写。

3.其他常见反应模型

化学反应基本类型常用不同的模型来表示，如复分解反应用以下模型：AB+CD=AD+CB表示，对于化合反应用以下模型：A+B+C→D，对于具体一些反应还可再具体化，如，酸性氧化物制取酸反应模型：酸性氧化物+H2O=生成对应可溶性酸（对应是指化合价不变），例如，SO3+H2O=H2SO4；SO2+H2O=H2SO3；P2O5+3H2O=2H3PO4；SiO2+H2O≠H2SiO3。碱性氧化物制取碱反应模型有：碱性氧化物+H2O=生成对应的可溶性碱（化合价不变），例如，Na2O+H2O=2NaOH；CaO+H2O=Ca(OH)2；BaO+H2O=Ba(OH)2；Fe2O3+3H2O≠2Fe(OH)3。

酸性氧化物与相应酸式盐间的相互转化，其模型为：盐＋相应的酸=酸式盐，例如，Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3；Na2SO3+H2O+CO2=2NaHSO3；Na2S+H2S=2NaHS。酸式盐盐＋相应的酸，例如，2NaHCO3+CO2↑；CaCO3，通过以上模型能将不同章节的化学方程整合成一个模型，促进知识间的联系。

三、构建综合转化模型，融会贯通化学反应

为了进一步熟练主干知识，融会贯通各物质之间的关系，树立元素观、守恒观、变化观等观念，通过不同模型将各物间联系起来，巩固各物质的性质，可采用不同的模型。如：模型1（直线型1）、模型2（置换型）、模型3（交叉型）、模型4（三角型）将物质间的转化关系表示出来。

模型1中，当X为O2时：；当 X为 CO2时：；当 X 为强酸时：CO2；当X 为强碱时：；当 X 为铁时：Cl2→FeCl3→FeCl2。

例1：2Mg+CO2=2MgO+C；

通过不同的模型，巩固元素及其化合物的主干知识，并对不能一步实现反应归纳，如H2S（或S）不能一步转化为SO2；如NH3（或N2）不能一步转化为NO2；SiO2、Fe2O3、Al2O3、CuO等物质不能与水反应等。