陳方

摘要：分析闡述了高中生在化學學習中需要形成的信息素養(yǎng)。以高考化學題中的典型圖形信息題為例作了分類和解析；對每類題中的信息呈現(xiàn)方式與解析策略方法作了一般性的歸納和總結(jié)；指出應注重在識圖、析圖和用圖的教學過程中不斷提升學生的信息素養(yǎng)和分析解決問題的能力。

關鍵詞：信息素養(yǎng)；圖形信息題；解析策略與方法；中學化學教學

文章編號：1005–6629（2016）12–0080–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 有關背景

1992年，澳大利亞梅耶委員會（Mayer Committee）指出：核心素養(yǎng)是個體高效率地參與工作與融入社會所不可或缺的基本素養(yǎng)。指向能以整合的方式將知識和技能應用于工作情境中，并提出了七大核心素養(yǎng)分支：收集、分析和整理信息的能力；交流思想和信息的能力；計劃與組織活動的能力；與他人合作的能力；運用數(shù)學方法與數(shù)學技術的能力；解決問題的能力；使用技術手段的能力[1]。信息素養(yǎng)是現(xiàn)代公民全面素質(zhì)的重要組成部分。高中教育的目的之一就是為高中生終生學習和發(fā)展奠定基礎[2]?！陡咧谢瘜W新課程理念與實施》中提到“讓學生在探索、發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的主動學習的過程中體驗科學探究的歷程，通過學生實驗、操作、調(diào)查、信息搜集與處理、表達與交流等，自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題所在，培養(yǎng)搜集和處理信息的能力……”[3]。

當今社會已進入一個信息多元化的時代，每天我們會接觸到如波濤洶涌般襲來的各種各樣的海量信息，高中化學學習中同樣要面對并處理形式各異的信息?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（實驗）》在第二部分“課程目標”“二、過程與方法”中有如下陳述：3.在化學學習中，學會運用觀察、實驗、查閱資料等多種手段獲取信息，并運用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進行加工[4]。這不僅指明了學生獲取信息的具體途徑及形成信息素養(yǎng)的方法，同時對高考中如何考查學生信息素養(yǎng)與能力（特別是獲取及加工應用新信息）有了具體、細致、規(guī)范的要求。同時，在命制試題時，我們發(fā)現(xiàn)題目所呈現(xiàn)情境的形式各異，文字、圖形、數(shù)據(jù)表格、曲線圖、儀器構(gòu)造示意圖等形式豐富多彩，使得學生要調(diào)用自己的各種感官，學會進行信息轉(zhuǎn)換，并將其準確地與自己所掌握的知識、具備的社會經(jīng)驗結(jié)合起來，凸顯了科學能力的考查[5]。下面以近幾年來一些高考題及其解答來分析闡述。

2 圖形信息題分類及解析策略與方法

2.1 裝置圖類

2.1.1 電化學裝置圖

例1 [2015全國新課標I卷11]微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖1所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是（ ）

A.正極反應中有CO2生成

B.微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移

C.質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)

D.電池總反應為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O

解析：首先根據(jù)裝置圖中的信息可知，厭氧反應在負極一側(cè)，而有氧反應在正極一側(cè)。再根據(jù)厭氧反應中碳元素的化合價的變化：葡萄糖（C6H12O6）中碳元素平均為0價，CO2中碳元素為+4價，所以生成CO2的反應為氧化反應，應在負極發(fā)生。故A錯誤。而由題干信息知：在微生物的作用下，該裝置為原電池裝置，原電池能加快反應速率，故可認為微生物促進了反應中電子的轉(zhuǎn)移。故B正確。由于原電池中陽離子向正極移動，故C正確。電池總反應的實質(zhì)是葡萄糖的氧化，故D正確。

信息呈現(xiàn)方式與解析策略方法：此類試題，一般會在題干和圖中提供一些與電極反應或總反應相關的信息。解答時應重點關注兩極反應物、產(chǎn)物、電子流向（電源正負極）、電極材料、隔膜類型（H+、OH-、氣體等）、電解質(zhì)類型（溶液或熔融物）、電解質(zhì)溶液酸堿性等重要信息。通過整合相關信息并結(jié)合有關守恒原理，寫出有關電極反應式或總反應式，據(jù)此再進行分析判斷。

2.1.2 實驗裝置圖

例2 [2014全國新課標I卷13]利用下圖所示裝置進行下列實驗，能得出相應實驗結(jié)論的是（ ）

解析：由裝置圖的信息可知，左側(cè)為分液漏斗與試管搭配的固+液反應裝置，再將產(chǎn)生的氣體通入右側(cè)試管的溶液中，由試管中產(chǎn)生的現(xiàn)象得出實驗結(jié)論。A中稀硫酸與Na2S反應產(chǎn)生H2S，它與AgNO3、AgCl均能反應而產(chǎn)生黑色Ag2S沉淀（黑色沉淀能將白色遮蓋掉），故不能確定H2S與AgCl反應而產(chǎn)生了Ag2S，故得不出A中實驗結(jié)論。B中濃硫酸可使蔗糖炭化而變黑，說明濃硫酸具有脫水性；濃硫酸再與生成的碳反應得到SO2，而SO2能使溴水褪色而顯示其氧化性，故B正確。C中稀鹽酸與Na2SO3反應產(chǎn)生SO2，但SO2通入Ba（NO3）2溶液中使溶液呈酸性，而硝酸能將+4價的硫氧化為+6價，進而生成了硫酸鋇沉淀，但若將SO2通入BaCl2等溶液中，卻因違背強酸制弱酸的原理而不能反應，當然不會生成白色沉淀。D中雖然濃硝酸與Na2CO3反應生成CO2氣體，但由于濃硝酸具有揮發(fā)性，也隨CO2一同進入Na2SiO3溶液中，由于硝酸酸性較強，硝酸優(yōu)先與Na2SiO3反應，因而不能得出酸性碳酸>硅酸的結(jié)論。

信息呈現(xiàn)方式與解析策略方法：此類試題，一般在題干中提供一些與化學實驗相關的信息（如裝置圖、反應物、生成物、實驗現(xiàn)象等信息）。解答時應重點關注裝置圖的特點、反應的類型與反應原理等，分析并思考有關實驗現(xiàn)象（或?qū)嶒灛F(xiàn)象與結(jié)論的關系），據(jù)此再分析判斷得出正確答案。

2.2 圖像類

2.2.1 反映物質(zhì)組成或成分變化的圖像

例3 [2014全國新課標II卷27（4）] PbO2在加熱過程中發(fā)生分解的失重曲線如圖2所示，已知失重曲線上的a點為樣品失重4.0%[（樣品起始質(zhì)量-a點固體質(zhì)量）/樣品起始質(zhì)量×100%]的殘留固體，若a點固體表示為PbOx或mPbO2·nPbO，列式計算x值和m：n值。

解析：由圖示信息可知，該圖反映了PbO2隨溫度的升高而發(fā)生分解時，固體失重質(zhì)量分數(shù)（縱坐標）隨溫度（橫坐標）變化的情況。到a點時，固體失重質(zhì)量分數(shù)為4.0%，設有1mol PbO2（質(zhì)量為239g）發(fā)生分解，則有（2-x）/2×32=239×4.0%，解得x=1.4；再根據(jù)mPbO2·nPbO，（2m+n）/（m+n）=1.4，可得m/n=2/3。

信息呈現(xiàn)方式與解析策略方法：此類試題一般在題中出現(xiàn)有關物質(zhì)組成或成分變化的二維坐標系信息。解答時應根據(jù)圖像的特點，找出反映物質(zhì)組成或成分變化的相關規(guī)律或定量關系，分析計算出物質(zhì)的組成、成分或?qū)懗鲇嘘P反應式。

2.2.2 反映分子組成特點的圖像

①ΔH3 0（填“>”、“=”或“<”）。

②在T1～T2及T4～T5兩個溫度區(qū)間，容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)如圖所示的變化趨勢，其原因是。

解析：①由題中文字信息“（NH4）2CO3捕獲CO2”，知圖知對應的反應為Ⅲ（在此，反應Ⅲ為有效信息，反應Ⅰ、Ⅱ為干擾信息）。由圖4可知，當溫度為T3時，可逆反應達到平衡狀態(tài)，溫度升高，CO2的濃度逐漸增大，說明平衡逆向移動，正反應為放熱反應，則有ΔH3<0（這段分析，主要依據(jù)為圖像信息）。

②在T1～T2區(qū)間，此時可逆反應尚未達到平衡，溫度升高，化學反應速率加快，CO2的捕獲量隨溫度的升高而提高。在T4～T5區(qū)間，此時可逆反應已達到平衡狀態(tài)，由于該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，CO2的捕獲量隨溫度的升高而降低。

參考答案：（2）①ΔH3<0。②在T1～T2區(qū)間，可逆反應尚未達到平衡，溫度升高，化學反應速率加快，所以CO2被捕獲的量隨溫度升高而提高。在T4～T5區(qū)間，可逆反應已達到平衡，由于正反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，所以不利于CO2的捕獲。

信息呈現(xiàn)方式與解析策略方法：此類試題一般在題中提供物質(zhì)成分與某些外界條件間關系的信息。解答時應根據(jù)影響反應速率或化學平衡的各種因素，深入分析物質(zhì)成分隨外界條件發(fā)生變化的原因，按照題中的要求規(guī)范解答。

2.2.4 其他二維坐標系類圖形

例6 [南京2015考前模擬題20-1（2）]用CO還原焙燒氧化鐵時，溫度的變化對還原焙燒產(chǎn)物影響很大。圖5是不同溫度下還原焙燒過程固體中Fe和O的百分含量變化示意圖（其中A、B、D為純凈物，C、E、F為兩種物質(zhì)組成的混合物，F(xiàn)中有一種物質(zhì)為Fe）。

根據(jù)圖中信息可知，C點物質(zhì)主要成分是：（填化學式）；D→E過程發(fā)生的反應為： ；用CO還原焙燒氧化鐵煉鐵時，溫度最好控制在570℃左右的原因是：。

解析：首先分析橫、縱坐標代表的量及其關系，根據(jù)橫坐標Fe或O的百分含量結(jié)合A、B、D為純凈物的提示信息，分析計算判斷出A～B為Fe2O3，D為Fe3O4；C為Fe3O4和Fe2O3混合物，F(xiàn)為Fe3O4和Fe混合物；而E中除了Fe3O4外，另外一種物質(zhì)含鐵量要比Fe3O4高又不是Fe，分析得出它是FeO。所以，A→B過程Fe2O3沒有被還原；B→D為Fe2O3被還原為Fe3O4的過程；D→E為Fe3O4被還原為FeO過程；D→F為Fe3O4被還原為Fe的過程。因此，用CO還原焙燒氧化鐵煉鐵時，溫度最好控制在570℃左右的原因是：溫度太低，氧化鐵被還原為四氧化三鐵，不能得到鐵；溫度太高，氧化鐵被還原為氧化亞鐵，且多消耗能源。

參考答案：Fe3O4和Fe2O3；Fe3O4+CO△= 3FeO+CO2；溫度太低，氧化鐵被還原為四氧化三鐵，不能得到鐵；溫度太高，氧化鐵被還原為氧化亞鐵，且多消耗能源。

信息呈現(xiàn)方式與解析策略方法：二維坐標曲線圖是數(shù)學方法中函數(shù)類圖形的y-x曲線圖。這類圖形大多以時間、溫度、元素百分含量、pH等量為橫坐標，以物質(zhì)的某種性質(zhì)和特征等為縱坐標，以二維坐標系曲線來表示物質(zhì)的變化。它能借助簡單的線條走向，巧妙地表達物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、現(xiàn)象與化學原理等方面的信息，考查學生對圖形含義的理解、圖形信息的收集與處理及曲線與文字的相互轉(zhuǎn)化等方面的綜合能力。

解答時步驟方法為：

（1）看圖：一看縱橫坐標含義；二看特殊點（起點、拐點、落點）；三看變化趨勢（規(guī)律）；四看曲線之間的關系。

（2）分析：分析圖像中隱含的信息，找出數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)點；同時根據(jù)問題類型，聯(lián)系化學概念、化學原理等，將其加工成化學語言對問題進行分析。

（3）答題：針對題意運用圖形特征解決相關問題。

2.3 溶解度表類

例7 [2011江蘇高考19（2）]反應得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的質(zhì)量分數(shù)分別為0.30和0.15（相關物質(zhì)的溶解度曲線見圖6）。從混合溶液中獲得較多NH4ClO4晶體的實驗操作依次為（填操作名稱） 、干燥。

解析：首先觀察溶解度曲線，發(fā)現(xiàn)縱坐標有左右兩個，但問題中涉及的物質(zhì)的溶解度均與左邊縱坐標有關。由溶解度曲線可知，NH4ClO4屬于溶解度變化“陡升型”類物質(zhì)，而NaCl屬于“緩升型”類物質(zhì)，且混合溶液中NH4ClO4相對于NaCl含量較多（其實溶液中也含有少量NaClO4和NH4Cl）。故要得到較多NH4ClO4晶體，應先制成飽和溶液，再根據(jù)NH4ClO4的溶解度特點的信息，通過冷卻使其析出（此時NaCl析出較少）。若不能達到產(chǎn)品的純度要求，可再重復實驗（重結(jié)晶），直到符合要求為止。參考答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，冰水洗滌。

信息呈現(xiàn)方式與解析策略方法：此類試題，通常在題中提供物質(zhì)（有時會有干擾物質(zhì)）的溶解度變化曲線的信息，如上題中“緩升型”“陡升型”的信息，有時還會有一些特殊的情況，如Ca（OH）2為溶解度變化“下降型”物質(zhì)，少數(shù)物質(zhì)還會在某溫度時達到溶解度最大值，要求分析判斷獲得（提純）物質(zhì)的方法。解答此類問題的方法是：從溶解度曲線中讀出相關物質(zhì)的溶解度隨溫度變化特點的信息（有時需排除無關物質(zhì)的干擾），厘清不同溶解度變化類物質(zhì)與分離提純方法的關系，得到所需的物質(zhì)。如上題中欲從混合溶液中獲得較多NaCl晶體，可采取的操作為：加熱蒸發(fā)、趁熱過濾、（乙醇）洗滌。

3 結(jié)語

縱觀近幾年的各地高考化學試題，每年都有以圖形方式呈現(xiàn)相關實驗結(jié)果及各類信息的試題。要求學生在獲取信息后對相關現(xiàn)象、事實作出合理解釋，在分析推理基礎上作出合理的判斷或得出正確的結(jié)論。試題的新穎度、難度和區(qū)分度在一定程度上都借助于圖形的創(chuàng)新得以體現(xiàn)。圖形題將數(shù)據(jù)、圖線與化學問題融為一體，信息量大，信息加工涉及諸如信息的尋找、選擇、整理、重組、應用等各方面。因此要在教學中指導學生了解圖形所呈現(xiàn)的化學含義，掌握化學圖形最基本的剖析方法，從中提煉出相關的信息，嘗試應用圖形分析解決化學問題，表述自己的思路與思維的結(jié)果。這樣不僅可以提高自己的識圖能力，更能通過這個過程訓練與優(yōu)化思維策略，加深對化學基礎知識、基本理論的理解，更好地解決化學實際問題，不斷提升信息素養(yǎng)和綜合運用能力。

參考文獻：

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