唐朝軍

（浙江省象山中學(xué)，浙江 象山）

2018年1月16日，教育部頒發(fā)了《普通高中課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》。高中課標(biāo)指出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包含“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新認(rèn)識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”，陌生方程式的書(shū)寫(xiě)能力有力體現(xiàn)出高中生的“平衡觀”“變化觀”“證據(jù)推理”等核心素養(yǎng)。因此，在高考中的每年各省化學(xué)試卷中對(duì)陌生化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)的考查中都有較大分值。陌生方程式的書(shū)寫(xiě)，很多老師也是非常重視，但在實(shí)際的考試中收效不大，很多考生在考試中對(duì)于陌生方程式的書(shū)寫(xiě)仍是一籌莫展。原因是陌生方程式的考查是多面的，本身對(duì)學(xué)生的能力要求比較高，陌生情景下需要學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)內(nèi)化信息，做出適當(dāng)?shù)呐袛嗪秃軓?qiáng)的守恒觀念才能正確地解決這類(lèi)問(wèn)題。研究表明，學(xué)生在解決化學(xué)問(wèn)題時(shí)往往使用頻率最高的解題策略是模型匹配策略，即學(xué)生通過(guò)有限的思維過(guò)程后找到與當(dāng)前問(wèn)題相匹配的模型而進(jìn)行的問(wèn)題解決策略[1]。因此，對(duì)于陌生反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)有必要建立一個(gè)良好的思維模型，借助化學(xué)建模來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題[2]。

采用建模思想，對(duì)化學(xué)問(wèn)題中次要的非本質(zhì)的信息舍去，使本質(zhì)性的知識(shí)變得清晰，容易納入學(xué)習(xí)者的已有知識(shí)框架中，因此學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)是非常有效的。學(xué)生在陌生情景下的方程式如果能正確應(yīng)用建模思想，往往事半功倍，快速建立學(xué)習(xí)成就感，就是處理復(fù)雜的氧化還原離子方程式也能立竿見(jiàn)影。

一、模型的建立

根據(jù)已有信息，寫(xiě)出反應(yīng)物和產(chǎn)物，初步建立反應(yīng)框架，再根據(jù)三守恒（注意有序），逐層判斷和驗(yàn)證，保證得到的方程式是正確的（如下圖）。如果不涉及氧化還原反應(yīng)，直接跳過(guò)，如果涉及，先根據(jù)升降法得到變價(jià)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，在此過(guò)程中，變價(jià)物質(zhì)的形式也可以檢驗(yàn)出形式是否正確，如果正確進(jìn)行下一環(huán)節(jié)，根據(jù)所給信息，明確體系環(huán)境，補(bǔ)充離子形式，再次對(duì)原料和產(chǎn)物進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；最后根據(jù)元素守恒得到最終的方程式。

二、模型的應(yīng)用

通過(guò)這種模型的建立，學(xué)生對(duì)于難度較大的氧化還原反應(yīng)和電極反應(yīng)也能信心十足。下面通過(guò)幾例高考試題作以例證。

【2017年全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ27（6）】寫(xiě)出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式 。

初步原料和產(chǎn)物：FePO4+Li2CO3+H2C2O4——LiFePO4，鐵由+3價(jià)轉(zhuǎn)化為+2價(jià)，化合價(jià)降低推斷，H2C2O4中碳化合價(jià)升高為+4價(jià)即CO2，得到FePO4——LiFePO4+CO2，根據(jù)得失電子守恒，可得：2FePO4+Li2CO3+H2C2O4——2LiFePO4+2CO2。

由于不是離子方程式，電荷守恒跳過(guò)，直接元素守恒，補(bǔ)H2O和 CO2，可得：2FePO4+Li2CO3+H2C2O4=2LiFePO4+3CO2+H2O。

【2017年4月浙江選考】據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，CO2可以在堿性水溶液中電解生成甲烷，生成甲烷的電極反應(yīng)式是_____________。

初步原料和產(chǎn)物：CO2——CH4。

由于為電極反應(yīng)得失電子守恒調(diào)整為得失電子，碳元素的化合價(jià)由+4價(jià)轉(zhuǎn)化為-4價(jià)，降低8價(jià)，即CO2得8e-，表達(dá)為CO2+8e-——CH4。

可視為得失電子守恒，進(jìn)入電荷環(huán)節(jié)，左側(cè)電荷量為-8，右側(cè)為0，體系環(huán)境為堿性，所以用OH-調(diào)整電荷守恒，即右側(cè)補(bǔ)8OH-，可得CO2+8e-=CH4+8OH-，最后，根據(jù)氫元素守恒，左側(cè)補(bǔ)6H2O，最終得CO2+6H2O+8e-=CH4+8OH-。

三、反思

由于學(xué)生在進(jìn)入高中之前，最先接觸的是元素守恒，所以陌生方程式的處理時(shí)，往往是元素守恒優(yōu)先，在方程式書(shū)寫(xiě)中屢屢受挫，采用建模思想能夠使學(xué)生更深刻體會(huì)化學(xué)核心素養(yǎng)，建立更好的守恒觀和變化觀，樹(shù)立化學(xué)信心。高中生所見(jiàn)的方程式種類(lèi)多，離子方程式和非離子方程式、氧化還原方程式和非氧化還原方程式、電極方程式等。學(xué)生可根據(jù)相應(yīng)方程式的特點(diǎn)對(duì)模型作相應(yīng)的調(diào)整，省略相應(yīng)的守恒環(huán)節(jié)，節(jié)省時(shí)間，對(duì)于比較簡(jiǎn)單的方程式，也可直接應(yīng)用某一守恒來(lái)直接解決問(wèn)題?？傊?，在高中階段讓學(xué)生建立建模思想，有利于提高解決問(wèn)題的能力，也有利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。

陌生方程式書(shū)寫(xiě)模型圖