浅谈高中化学解题中作图法的巧妙应用

摘 要：高中阶段的化学教育面临着多方面的教学挑战.学生需要理解和掌握复杂的化学概念、化学反应的速率与平衡、物质的结构与性质以及各种反应条件下的变化规律.抽象化的概念

对学生的理解能力和推理能力提出了较高的要求，而传统的解题教学方法难以有效地解释和展示复杂的化学现象和过程，尤其是在涉及复杂变化规律的题型中，学生对这些抽象概念的理解往往有所欠缺.作图法作为一种直观、视觉化的教学手段，在化学解题中具有重要的价值，能够全面提升解题效率与准确性.本文旨在深入探讨高中化学解题中作图法的实际应用和效果评估，为高中化学教学提供更加有效和创新的教学策略.

关键词：高中化学；作图法；解题；方法

中图分类号：G632"" 文献标识码：A"" 文章编号：1008-0333（2025）01-0140-03

收稿日期：2024-10-05

作者简介：田园，硕士，中学一级教师，从事高中化学教学研究.

高中化学作为一门理论与实验相结合的学科，需要学生掌握多种抽象概念和运用复杂计算方法.许多学生在面对化学公式的推导、化学反应的动态过程以及化学平衡等方面常常感到困惑和无措，该问题的产生主要源于学生对于抽象理论的理解困难，部分源于学习方法的单一和传统教学模式的局限性.将化学问题转化为图形或图表的形式，可以将抽象的概念具象化，使学生能够更清晰地把握化学现象的发生规律和数学关系［1］.在化学实验中，学生需要通过测量数据来验证理论模型或者探索化学规律，利用作图法可以更直观地展示实验数据之间的关系，帮助学生准确把握实验结果，进而深化对化学原理的理解.因此，深入探讨和分析解题作图法在化学学习中的应用，对于推动高中化学教学质量的提升具有积极的促进作用.

1 高中化学解题中作图法的基本步骤

1.1 理解问题要求与概念

在高中化学的题目中，化学问题通常涉及各种反应类型、物质的性质、化学平衡以及反应动力学等内容，在解题过程中正确理解问题要求和涉及的化学概念，对于选择适当的作图方式和正确解答问题至关重要.实际解题阶段需要考虑哪些因素影响反应速率，包括题目中涉及的温度、浓度、催化剂等要素，并在此基础上，建立数学模型该模型，通常通过作图来进行直观表达和分析.

从本质上而言，化学是一门涉及分子结构、物质状态变化、反应机制等复杂概念的科学.深入理解化学平衡条件下反应物和生成物的浓度关系，需要掌握勒夏特列原理及其应用，只有学生在解题的过程中深入理解这些概念，才能准确地选择合适的作图方式，进而正确解答问题.

1.2 选择不同的图示方式

曲线图适用于描述随时间变化的化学反应过程.例如，在研究化学反应速率时，通过绘制反应物浓度或生成物浓度随时间的变化曲线，可以直观地观察到反应速率的变化趋势.曲线的斜率和曲线下的面积可以提供关于反应速率和反应物质量的定量信息，帮助学生更深入地分析和推理.

通过相图，学生可以了解和预测物质在不同条件下的固液相变、液气相变等行为［2］.例如，绘制水的相图，可以清晰地展示在不同温度和压力下水的相变过程，如熔化、汽化、凝固等.这种图示方式有助于理解化学平衡条件下物质状态的变化及其影响因素，对于解答与相变相关的问题尤为重要.

1.3 分析图示并推导解题

在高中化学解题中，对绘制的图示进行深入分析和数学推导，可以从视觉化的数据中提取关键信息，进而得出问题的结论.当分析反应速率随时间变化的曲线图时，学生需要注意曲线的斜率表示的是反应速率的变化率，而曲线下的面积则反映了反应物的消耗量或生成物的产量.

2 高中化学解题中作图法的巧妙应用典例

例1 体积2 L恒定的密闭容器内进行反应CO2（g）+3H2（g）→CH3OH（g）+H2O（g），ΔHlt;0.

（1）解释CO2转化率随温度先变大后变小趋势的原因？

（2）画出催化剂B作用下CO2转化率随温度变化曲线（催化剂B催化效果比A差，反应中催化剂均未失效）.CO2转化率随温度变化的趋势可以通过Le Chatelier原理来解释.根据化学反应CO2（g）+3H2（g）→CH3OH（g）+H2O（g），反应是放热反应（ΔHlt;0），意味着反应在较低温度下有利于产物的生成.随着温度升高，反应达到热力学平衡时，平衡常数表明在较高温度下反应物浓度趋于平衡，导致产物的生成速率减慢.作图如图1所示.

在画出催化剂B作用下的CO2转化率随温度变化曲线时，需要考虑催化剂B与反应物的吸附、活化能降低以及反应速率增加的效果.催化剂B相较于催化剂A，其催化效果较差，但未失效，因此依然能够加速反应速率.确定需要考虑的温度范围，通常从较低到较高的温度范围，如100 ℃到300 ℃，使用化学动力学公式或实验数据，计算每个温度下CO2的转化率，以百分比或其他适当的单位表示，将温度作为横坐标，CO2转化率作为纵坐标，绘制出CO2转化率随温度变化的曲线.在催化剂B的作用下，可以观察到曲线相对于无催化剂或催化剂A的情况有所提高，但在较高温度下受到反应平衡和副反应的影响而略有下降.作图如图2所示.

例2 C10H18（l）→C10H12（l）+3H2（g）

ΔH1

C10H12（l）→C10H8（l）+2H2（g）ΔH2

ΔH1＞ΔH2＞0

温度335 ℃在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（1.00 mol）催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率

x1和x2（以物质的量分数计）随时间变化关系如图3， “C10H18→C10H12→C10H8”的“能量～反应过程”示意图.

3 高中化学解题中巧妙应用作图法的经验总结

3.1 加深对化学原理的理解

作图法不仅仅是为了展示化学过程，更重要的是帮助学生深入理解化学原理，通过绘制各种图示，学生能够更全面地理解分子结构、化学反应机理以及物质的性质和行为.这种深度的理解是作图法在高中化学教学中的重要价值之一［3］.绘制分子结构图可以帮助学生理解分子的空间排布、化学键的类型及其性质.例如，通过绘制氨分子的空间结构图，学生可以理解氨分子的极性及其与水分子的相互作用方式，该图示方式有助于学生预测分子的溶解性、反应性等化学性质，从而解答相关的化学问题.

除此之外，在探索复杂的化学反应过程中，绘制反应机理图能够帮助学生理解反应中的每个步骤及其速率决定步骤.通过分析反应中的中间体和过渡态，学生可以推断出反应的整体速率、选择性以及反应条件的影响因素.这种分析过程不仅培养了学生的逻辑推理能力，还能够使他们理解化学反应背后的物理和化学机制.例如，通过绘制平衡态下反应物和生成物浓度的曲线图，学生可以直观地看到在不同条件下平衡常数的变化情况［4］.这种视觉化的方法使学生能够更深入地理解化学平衡的动态过程，从而解答与平衡相关的各类问题.

3.2 选择合适的作图思路

不同类型的题目和问题需要使用不同的图示方式，以最大限度地表达化学过程和关系［5］.如果题目涉及反应速率的变化，可以考虑绘制反应物浓度随时间变化的曲线；如果涉及化学平衡条件下物质浓度的变化，可以选择绘制平衡态图示.

在解题的过程中，根据题目要求和所掌握的化学知识，选择最适合的图示方式.例如，对于描述化学反应速率的问题，最好选择曲线图或反应机理图；对于分子结构和空间排布的理解，应选择分子结构图；而在分析相变和平衡常数的问题时，相图或平衡态图示更为合适.除此之外，在作图过程中，要注意对数据进行量化分析和数学推导，通过计算曲线的斜率和曲线下的面积，可以定量地评估反应速率和反应物质量的变化，精准量化的分析有助于学生更深入地理解和解答化学问题.

4 结束语

综上所述，作图法在高中化学解题中具有显著的优势和重要作用.通过作图，学生能够直观地理解化学反应的动态过程和复杂概念，如化学反应速率、化学平衡条件下物质的相互转化及反应机制.作图不仅提升了学生对抽象概念的理解能力，还培养了他们的逻辑推理和实验设计技能，特别是在探讨化学反应速率时，绘制反应物浓度随时间变化的曲线图，能够清晰地展示反应速率受温度、浓度和催化剂等因素影响的规律.此外，作图法还在分子结构预测、相图分析和反应机理推导等方面展现了其独特的教学价值.总而言之，作图法不仅是化学教学中重要的教学方法，更是提升学生化学理解和解题能力的有效途径.

参考文献：

［1］ 俞陈丽.高中化学解题中作图法的有效应用［J］.数理化学习（教研版），2021（4）：2.

［2］ 王森.关于作图法在高中化学解题中的应用研究［J］.中国科技投资，2019（01）：238.

［3］ 金浪舟.高中化学解题作图法的应用原理［J］.读天下，2016（014）：49.

［4］ 陈学信，王伍兵.高中化学解题中作图法的有效应用［J］.中学生数理化（教与学），2020（2）：1.

［5］ 雷雨.高中化学解题中作图法的运用［J］.高中数理化，2019（2）：1.

［责任编辑：季春阳］