化学建模更有利于学科素养的渗透 - 图文

化学建模，更有利于学科素养的渗透

建模就是建立“模式”、“模型”,建模思想就是将复杂的化学问题精简掉非本质的东西，

抽象出具体的“模型”去解决问题的思维方式，即将一些抽象化的问题具体化、形象化去解决相关问题。

化学知识零散琐碎，而且在化学教学中许多东西需要学生具体、形象化后才容易解决问题。如原子、分子、离子等微观粒子；化学键、晶体结构等物质组成结构、平衡移动、离子反应等动态问题，都需要采用科学的建模思想,转化为学生的已有具体知识模型，借助想象和理解构建形象生动的模型、将一些问题公式化、具体化能帮助学生跨越认知障碍。

一、利用NaCl晶体培养学生的物质组成微粒观模型 1、NaCl晶体的结构

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在氯化钠晶体中，一个Na位于晶胞的中心，12个Na分别位于晶胞的12条棱上，则

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属于该晶胞的Na相当于3个（1/4×12=3，棱边上的每个Na同时被4个晶胞共用，属于该

++-晶胞的Na仅占1/4），因此一个晶胞中共含有4个Na，8个Cl分别位于晶胞的8个顶点上，

--则属于该晶胞的Cl相当于1个（1/8×8=1，顶点上的每个Cl同时被8个晶胞共用，属于该

---晶胞的Cl仅占1/8），6个Cl分别位于晶胞的6个面心上，则属于该晶胞的Cl相当于3

--个（×1/26=3，面心上的每个Cl同时被2个晶胞共用，属于该晶胞的Cl仅占1/2），所以

-+-一个晶胞中共含有4个Cl。可见NaCl晶体中Na、Cl的个数比为1∶1。图中位于晶胞中心

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的Na实际上共有3个平面通过它，通过中心Na的每个平面都有4个Na位于平面的四角，

++

这4个Na与中心Na距离最近且距离相等 2、NaCl晶体的熔化与溶解 在鲁科版教材中给出了这样的图示

氯化钠晶体由Na+和Cl-组成，在晶体中由于离子键的强作用使得晶体能够

稳定存在。在高温融化时，离子键被破坏，形成自由移动的Na+和Cl-，因此，熔融的氯化钠可以导电；氯化钠晶体溶于水后，由于水分子的作用，离子键被破坏，分别形成自由移动的水和钠离子、水和氯离子，氯化钠溶液也可以导电。这样，由晶体固态到熔融态、水溶态在微粒的存在形式模型，对认识电解质及电离导电会有清晰的直观认识。

在人教版教材中给出了这样的图示。

该图示充分体现了氯化钠的电离、离子的扩散以及水和离子的形成过程。仔细观察会发现：水合离子的形成充分体现了离子的电性与极性水分子的电性关系，氯离子带负电荷与水的氢原子靠近并被水分子包围，钠离子带正电荷与水的氧原子原子靠近并被水分子包围。使学生对离子的存在形式一目了然。

二、利用物质的量体系建构培养学生的宏观与微观的联系模型 1、以物质的量为中心的转化图示

2、物质的量在微观与宏观桥梁的建构

（1）在概念形成中理解摩尔的作用并进行“桥梁”建构。

物质的量及其单位对学生来说是完全陌生的概念， 化学反应中的微观粒子是看不见又难以称量的；而生活中的各物质都是可以称量的。引导学生根据感性经验来认识如何解决这个矛盾，就是要在微观和宏观之间设置物理量，架起一座相关的“桥梁”，进而引出物质的量及摩尔的概念。

（2）在概念的延伸中理解摩尔的内涵并进行“桥梁”建构。

阿伏加德罗常数在摩尔概念引出之后，可以利用阿伏加德罗常数来说明摩尔的“桥梁”作用，即1mol碳原子所含原子数与12克12C所合碳原子数相同，说明摩尔与微观粒子之间可建立定量关系，进而理解阿伏加德罗常数这一衡量微粒数的标准。 (3)利用基准量的各种关系来理解摩尔实质并进行 “桥梁”建构。

在建立微观量微粒数与宏观量质量、体积、物质的量浓度这几个宏观量的过程中，摩尔的作用则在于构筑“基本量”，将这几个相关物理量和物质的量连成“线”。“基准量”的桥梁作用也就是摩尔的“桥梁”作用。学生理解了基准量”的“桥梁”作用，也就理解了摩尔的“桥梁”作用。

(4).利用几个物理量之间的换算关系理解摩尔在转化中意义并进行 “桥梁”建构。 在这个转化关系中，中心就是物质的量，体现着摩尔的“桥梁”作用。这时，摩尔的“桥梁”作用才真正“凸现”出来，真正理解摩尔在微观与宏观之间的桥梁作用，只要学生找到两个相关基本点，就可以实现物理量间的转换从而使学生对摩尔的“桥梁”作用的理解跃上一个新台阶。

三、利用氧化还原反应培养学生的动态微粒观模型 1、 氧化还原反应的两条主线

2、 用电子式表示物质的形成过程使氧化还原反应电子转移动态形象化 （1）NaCl的形成过程

（2）HCl的形成过程

3、 原电池反应和电解池反应使得氧化还原反应的电子动态转移更加具体化 （1）原电池电子转移示意图（Cu-Zn-稀硫酸原电池）

（2）电解池电子转移示意图（以电解CuCl2溶液为例）

四、利用化学平衡培养学生的计算转化模型

1. 步骤：书写化学平衡方程式→列变量（列出起始、变化、平衡量）→计算（根据已

知条件列式计算）

2. 化学平衡“三段式”求算K、α、c平、Δc等的答题模板 mA(g)＋nB(g)

pC(g)

起始浓度/

a b c －

mol·L1转化浓度/np

x x x －1

mmmol·L平衡浓度/np

a－x b－x c＋x －1

mmmol·Lx

(1)v(A)＝ Δtx

(2)α(A)＝×100%

ac?C?

(3)K＝m＝c?A?·cn?B?

p

nn

?a－x?·?b－x?

m

m

p?c＋x?p

m

四、利用物质化合价二维图，培养学生的物质转化、分类模型 1、 氮以及化合物转化的二维关系图

2、 二维图的核心要点

（1）同种元素单质及其化合物的分类（氢化物、单质、氧化物、酸碱盐等）。 （2）化合价变化主线，即物质间氧化还原转化关系。

（3）同化合价元素物质的非氧化还原转化关系。（主要为复分解反应）。

总之，化学建模让我们更清晰的认识到了物质组成、物质结构、物质微粒观等由抽象到具体的过程，这与考纲中的“选拔有学习潜能和创新精神的考生，以能力立意为主导，将在测试考生进一步学习所必需的知识、技能和方法的基础上，全面考查考生的化学科学素养”的主旨是一致的。渗透学科素养，培养学科能力，建立起学生学习化学的素质和技能，是化学教学的核心所在，而化学建模正是这一方面的有利完善和补充。