基于建构模型下的高三化学深度复习解题应用研究

杨晓棠

(福建省浦城第一中学,福建 浦城 353400)

在高三化学复习阶段,学生形成建构模型的思维,不仅能够提高解题速度,同时也能够更好地规范解题思路.高中化学建模解题法是一种经过系统总结后得出的比较完整的高中化学的解题方式,指的是使用建构模型的方式来解决化学实践中遇到的实际问题.笔者从近几年福建高考中必考的四种题型进行阐述.

1 明确试题模式,建立思维模型,提升解题能力——工业流程题

1.1 明确工业流程题基本模式(如图1所示)

图1 工业流程题基本模式图

1.2 建立解题思维模型

(1)审题头:一抓化工生产或提纯的目的;二抓原料、杂质、产品的成分.

(2)析流程(题干):结合题干信息、补充信息、设问信息分析,抓三条思维主线[1]:

①元素转化线(跟踪每种元素去向)

根据元素守恒转化思维,跟踪每种元素去向及其转化方式,中心元素肯定会走到最后,杂质元素需在过程中除去,基本上每一种杂质元素都要除去.

②价态转变线(关注所加试剂作用)

分析元素的价态转变,判断所加试剂的目的,是提供反应氛围(酸、碱介质或调节pH)的作用,还是作氧化剂、还原剂.通过价态转变来判断反应类型:氧化还原还是非氧化还原,从而正确书写陌生化学方程式.

③实验操作线(明确除杂分离方法)

关注目标物质在转化流程中的每一步操作步骤,分析杂质的除去方法,得到目标产物的方法等.

(3)解问题(题尾):带着设问有针对性地看流程,准确解答.

典例1粉煤灰是火电厂的大宗固废.以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的工艺流程如图2所示.

图2 粉煤灰提铝的工艺流程图

回答下列问题:

(1)“浸出”时适当升温的主要目的是____,Al2O3发生反应的离子方程式为____.

(2)“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外,还有____.实验测得,5.0 g粉煤灰(Al2O3的质量分数为30%)经浸出、干燥后得到3.0 g“浸渣”(Al2O3的质量分数为8%),Al2O3的浸出率为____.

(3)“沉铝”时,体系中三种物质的溶解度曲线如图3所示,加入K2SO4沉铝的目的是____,“沉铝”的最佳方案为____.

图3 溶解度曲线图

(4)“焙烧”时,主要反应的化学方程式为____.

(5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回____工序循环使用.

解题过程第一步:审题(过程如图4、图5所示)

图4 典例1审题过程图

图5 典例1解题过程图

(1)

(2)析流程

第二步:答题——看准问题要求,精准答题

(3)使更多的铝元素转化为晶体析出,同时保证晶体纯度 高温溶解再冷却结晶

(5)沉铝

2 结合知识模型,应用建构模型的思维解题——氧化还原反应方程式的书写

氧化还原反应方程式的书写是福建高考必考题,该考向的命题题型有选择题和非选择题两种,主要从氧化还原反应的有关概念、规律及应用;方程式的书写与配平;电子守恒法计算等这些方面的考查.

建立解题思维模型如图6所示.

图6 氧化还原反应方程式书写解题模型图

典例2三元锂电池的正极材料中含有大量有价值的金属元素(可表示为LiCo1-x-yMnxNiyO2),还含有铝箔、炭和有机粘结剂等杂质.用废旧正极材料回收钾、镍、钴、锰等金属的流程如图7所示.

图7 废旧正极材料回收钾、镍、钴、锰等金属的流程图

解题思路如图8所示.

图8 典例2解题思路图

3 巧妙运用构建模型思想,提高解题效率——化学平衡图像题

学会分析化学平衡图像是高考中的重难点知识.图像中涉及的信息非常多,如温度、压强、转化率、百分含量、投料比、产率等,分析时一定注意分析图像涉及的物理量含义.

模型建构分析——解化学平衡图像的一般思路如图9所示.

图9 化学平衡图像解题模型图

图10 SiHCl3的转化率随时间变化图

A．a、b处反应速率大小:va>vb

B．343 K时反应的平衡常数约为0.02

C．在343 K下要提高SiHCl3的平衡转化率,可增大体系压强

D．在323 K下要缩短反应达到平衡的时间,可选用更高效的催化剂

根据“先拐先平,数值大”规律,由图像信息,a点所在线先拐先平衡,所以温度高、速率快,即是343 K时SiHCl3的转化率曲线,含b点线为323 K时SiHCl3的转化率曲线.a、b处SiHCl3转化率相同,则容器中SiHCl3的浓度相同,温度高的曲线对应反应速率快,a点速率大于b点,A正确;由题图可知,343 K时SiHCl3的平衡转化率为22%,设起始SiHCl3(g)浓度为1 mol·L-1,则有三段式:

4 精准把握命题动向,渗透模型建构理论——可充电新型电池题

为使学生掌握电化学习题的解题技巧,应注重为学生深入地剖析原电池与电解池原理的不同以及内在联系,使学生对原电池、电解池模型有更为深入地把握与理解[2],为解可充电新型电池做好铺垫,同时灌输相关的解题技巧.此类题型主考方向是选择题,命题角度主要有:

(1)电极判断及电极反应式书写判断;

(2)电子、离子的移向判断;

(3)溶液pH的变化;

(4)有关交换膜的判断;

(5)有关计算.

可充电新型电池的解题、审题思路构建方法模型如图11所示.

图11 可充电电池的解题模型图

典例4我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料—Cu3(PO4)2的水系双离子电池,该电池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2为电极,其工作原理如图12所示.

图12 Cu3(PO4)2的水系双离子电池工作原理图

下列说法错误的是( ).

A．充电时,电极a应接电源的正极

B．放电时,若电极a得到6.4 g Cu和1.44 g Cu2O,则电路中转移 0.22 mol e-

C．充电时,电极b的电极反应式为:

D．为消除第一次放电的不可逆,可将Cu3(PO4)2彻底放电转化为Cu2O后在充电