楊曉棠

(福建省浦城第一中學(xué),福建 浦城 353400)

在高三化學(xué)復(fù)習(xí)階段,學(xué)生形成建構(gòu)模型的思維,不僅能夠提高解題速度,同時(shí)也能夠更好地規(guī)范解題思路.高中化學(xué)建模解題法是一種經(jīng)過系統(tǒng)總結(jié)后得出的比較完整的高中化學(xué)的解題方式,指的是使用建構(gòu)模型的方式來解決化學(xué)實(shí)踐中遇到的實(shí)際問題.筆者從近幾年福建高考中必考的四種題型進(jìn)行闡述.

1 明確試題模式,建立思維模型,提升解題能力——工業(yè)流程題

1.1 明確工業(yè)流程題基本模式(如圖1所示)

圖1 工業(yè)流程題基本模式圖

1.2 建立解題思維模型

(1)審題頭:一抓化工生產(chǎn)或提純的目的;二抓原料、雜質(zhì)、產(chǎn)品的成分.

(2)析流程(題干):結(jié)合題干信息、補(bǔ)充信息、設(shè)問信息分析,抓三條思維主線[1]:

①元素轉(zhuǎn)化線(跟蹤每種元素去向)

根據(jù)元素守恒轉(zhuǎn)化思維,跟蹤每種元素去向及其轉(zhuǎn)化方式,中心元素肯定會(huì)走到最后,雜質(zhì)元素需在過程中除去,基本上每一種雜質(zhì)元素都要除去.

②價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變線(關(guān)注所加試劑作用)

分析元素的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變,判斷所加試劑的目的,是提供反應(yīng)氛圍(酸、堿介質(zhì)或調(diào)節(jié)pH)的作用,還是作氧化劑、還原劑.通過價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變來判斷反應(yīng)類型:氧化還原還是非氧化還原,從而正確書寫陌生化學(xué)方程式.

③實(shí)驗(yàn)操作線(明確除雜分離方法)

關(guān)注目標(biāo)物質(zhì)在轉(zhuǎn)化流程中的每一步操作步驟,分析雜質(zhì)的除去方法,得到目標(biāo)產(chǎn)物的方法等.

(3)解問題(題尾):帶著設(shè)問有針對(duì)性地看流程,準(zhǔn)確解答.

典例1粉煤灰是火電廠的大宗固廢.以某電廠的粉煤灰為原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提鋁的工藝流程如圖2所示.

圖2 粉煤灰提鋁的工藝流程圖

回答下列問題:

(1)“浸出”時(shí)適當(dāng)升溫的主要目的是____,Al2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____.

(2)“浸渣”的主要成分除殘余Al2O3外,還有____.實(shí)驗(yàn)測(cè)得,5.0 g粉煤灰(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)經(jīng)浸出、干燥后得到3.0 g“浸渣”(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%),Al2O3的浸出率為____.

(3)“沉鋁”時(shí),體系中三種物質(zhì)的溶解度曲線如圖3所示,加入K2SO4沉鋁的目的是____,“沉鋁”的最佳方案為____.

圖3 溶解度曲線圖

(4)“焙燒”時(shí),主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為____.

(5)“水浸”后得到的“濾液2”可返回____工序循環(huán)使用.

解題過程第一步:審題(過程如圖4、圖5所示)

圖4 典例1審題過程圖

圖5 典例1解題過程圖

(1)

(2)析流程

第二步:答題——看準(zhǔn)問題要求,精準(zhǔn)答題

(3)使更多的鋁元素轉(zhuǎn)化為晶體析出,同時(shí)保證晶體純度 高溫溶解再冷卻結(jié)晶

(5)沉鋁

2 結(jié)合知識(shí)模型,應(yīng)用建構(gòu)模型的思維解題——氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

氧化還原反應(yīng)方程式的書寫是福建高考必考題,該考向的命題題型有選擇題和非選擇題兩種,主要從氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念、規(guī)律及應(yīng)用;方程式的書寫與配平;電子守恒法計(jì)算等這些方面的考查.

建立解題思維模型如圖6所示.

圖6 氧化還原反應(yīng)方程式書寫解題模型圖

典例2三元鋰電池的正極材料中含有大量有價(jià)值的金屬元素(可表示為L(zhǎng)iCo1-x-yMnxNiyO2),還含有鋁箔、炭和有機(jī)粘結(jié)劑等雜質(zhì).用廢舊正極材料回收鉀、鎳、鈷、錳等金屬的流程如圖7所示.

圖7 廢舊正極材料回收鉀、鎳、鈷、錳等金屬的流程圖

解題思路如圖8所示.

圖8 典例2解題思路圖

3 巧妙運(yùn)用構(gòu)建模型思想,提高解題效率——化學(xué)平衡圖像題

學(xué)會(huì)分析化學(xué)平衡圖像是高考中的重難點(diǎn)知識(shí).圖像中涉及的信息非常多,如溫度、壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率、百分含量、投料比、產(chǎn)率等,分析時(shí)一定注意分析圖像涉及的物理量含義.

模型建構(gòu)分析——解化學(xué)平衡圖像的一般思路如圖9所示.

圖9 化學(xué)平衡圖像解題模型圖

圖10 SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化圖

A．a(chǎn)、b處反應(yīng)速率大小:va>vb

B．343 K時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)約為0.02

C．在343 K下要提高SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率,可增大體系壓強(qiáng)

D．在323 K下要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間,可選用更高效的催化劑

根據(jù)“先拐先平,數(shù)值大”規(guī)律,由圖像信息,a點(diǎn)所在線先拐先平衡,所以溫度高、速率快,即是343 K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率曲線,含b點(diǎn)線為323 K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率曲線.a、b處SiHCl3轉(zhuǎn)化率相同,則容器中SiHCl3的濃度相同,溫度高的曲線對(duì)應(yīng)反應(yīng)速率快,a點(diǎn)速率大于b點(diǎn),A正確;由題圖可知,343 K時(shí)SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率為22%,設(shè)起始SiHCl3(g)濃度為1 mol·L-1,則有三段式:

4 精準(zhǔn)把握命題動(dòng)向,滲透模型建構(gòu)理論——可充電新型電池題

為使學(xué)生掌握電化學(xué)習(xí)題的解題技巧,應(yīng)注重為學(xué)生深入地剖析原電池與電解池原理的不同以及內(nèi)在聯(lián)系,使學(xué)生對(duì)原電池、電解池模型有更為深入地把握與理解[2],為解可充電新型電池做好鋪墊,同時(shí)灌輸相關(guān)的解題技巧.此類題型主考方向是選擇題,命題角度主要有:

(1)電極判斷及電極反應(yīng)式書寫判斷;

(2)電子、離子的移向判斷;

(3)溶液pH的變化;

(4)有關(guān)交換膜的判斷;

(5)有關(guān)計(jì)算.

可充電新型電池的解題、審題思路構(gòu)建方法模型如圖11所示.

圖11 可充電電池的解題模型圖

典例4我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)提出一種新型陰離子電極材料—Cu3(PO4)2的水系雙離子電池,該電池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2為電極,其工作原理如圖12所示.

圖12 Cu3(PO4)2的水系雙離子電池工作原理圖

下列說法錯(cuò)誤的是( ).

A．充電時(shí),電極a應(yīng)接電源的正極

B．放電時(shí),若電極a得到6.4 g Cu和1.44 g Cu2O,則電路中轉(zhuǎn)移 0.22 mol e-

C．充電時(shí),電極b的電極反應(yīng)式為:

D．為消除第一次放電的不可逆,可將Cu3(PO4)2徹底放電轉(zhuǎn)化為Cu2O后在充電