离子反应的图像问题探析

韩建丰 高凌蕊

从化学反应本质出发统筹研究离子反应相关问题，应有“离子反应概念群”，主要内容包括“离子间的反应”“离子反应平衡”两大部分．“离子反应的图像问题”是“离子反应概念群”与“图像分析”结合的综合应用，是解决实际研究、生产等真实问题的情境载体，最常见的曲线表征有“电导率”“滴定”“沉淀溶解平衡”“分布分数”四大曲线类型．离子反应的图像问题作为“四重表征：宏观→微观→符号→曲线”的高阶思维应用，客观上存在思考难度，但同时其学习进阶过程也是学生解决真实问题、发展化学学科核心素养的重要机会．教学上应关注：在以平衡思想解决学科问题的高阶思维能力运用过程中，完善学生的离子反应观、平衡观，提升学生的证据推理与模型认知素养．化学学科的曲线解析模型可概括为“一纵横，二增减，三辅助，四节点”，在处理“离子反应的图像问题”时同样适用，但此部分的“图像分析”又有新的变化．本文就四大曲线类型的解析教学进行深入探析．

１ 电导率图像模型

在探究水溶液中发生的离子反应时，运用数字化手持技术可极大增强学生对微观、曲线变化的本质认知水平．例如，电导率传感器、pH 传感器、压强传感器等融合应用助力了曲线图的呈现，真实反映了化学反应过程中电导率、pH 或压强的瞬时变化，将抽象的离子反应具象化，帮助学生进行知识建构或应用．电导率是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数．当在水溶液中发生离子反应时，溶液的电导率可能会发生变化．教学中应聚焦两个问题：（１）导致电导率变化的离子反应是怎么样的？ （２）当发生离子反应时溶液电导率会发生什么变化？ 为解决问题，应促进学生理解化学反应本质，加深学生对“物质性质及转化”大概念的理解和应用．

１.１ 借助电导率变化判断反应发生

溶液中电导率发生变化的本质是“电荷浓度”降低．例如，电导率发生剧烈变化则说明因“稀释或发生反应”导致了溶液中电荷浓度的变化，从而判断反应是否发生．

例如，应用电导率传感器完成“探究AgCl溶解平衡”的实验过程，如图１所示．

５ 模型整合与应用

结合以上四大类型图像及讨论的问题，可用三步整合模型梳理思路：

１）认图像，即全面观察图像．首先理解坐标的具体含义和数学表达式，确定图像中各曲线表达的具体内容，再分析各曲线的起点、拐点、终点等点位的意义．

２）识原理，即结合图像联想离子反应及平衡的化学反应原理和规律．根据实验中信息明确涉及的离子方程式，并与相关数据结合起来，分析出溶质、存在形式、量的关系等，通过数形结合解决问题．

３）能整合，即将图像与离子概念群知识内容进行整合、迁移与创新，明确解析图像．在学生突破“离子反应的图像问题”难点的过程中需要采取循序渐进的教学方式，鼓励学生形成独立自主的学习意识，坚持培育学生坚韧不拔的正确价值观．

“曲线”将反应过程和数据处理融为一体，通过图像进行推理判断，发展学生读图识表能力，逻辑推理能力及分析问题、解决问题的能力．“离子反应的图像”是探讨离子反应概念群与其他化学问题、跨学科问题的综合应用，帮助学生建构考查形式与思考路径的联系，从而促进学生对“曲线表征”的功能与价值进行深度理解與掌握，最终认识图像本质、发展高阶思维．除以上四大类型“离子反应的图像”之外，仍有很多曲线的描绘形式，究其本质依旧为对“离子反应与平衡”本质的理解，即万变不离其宗．

本文系北京市教育学会“十四五”教育科研２０２２年度课题“基于‘双减的化学大单元教学双优研究”（项目编号：DC２０２２Ｇ０２９）、北京市海淀区教育科学“十四五”规划群体课题“课前和课后学习评价设计与应用案例研究”（项目编号：HDQT２０２２０７Ｇ５０）、北京市教育学会“十四五”教育科研２０２３年度课题“化学新课标落实中指向核心素养提升的大单元教学研究”（项目编号：DC２０２３Ｇ０２７）的阶段性研究成果．