刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号:2-277
历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979
山重水复疑无路 数形结合又一村——例谈数形结合法在化学解题中的应用
【作者】 李发刚
【机构】 甘肃省临夏中学
【摘要】【关键词】
【正文】 数形结合法,是指根据题意把抽象的、复杂的化学过程有针对性性地表示成图像,将化学之间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形象、简明的特点,来分析解决化学问题,由此达到化难为简、化繁为简的目的的方法。该方法通常适用于反应物的量的不同,则产物不同的反应;也适用于一些比较难理解的化学平衡移动的题目。
一、构建数轴
典例1.已知:H2S在O2中燃烧可发生反应2H2S+3O2═2H2O+2SO2和2H2S+O2═2H2O+2S↓。则18mlH2S气体在22mlO2中完全燃烧,在同温同压下,得到SO2的体积为( ) A.12ml B.13ml C.15ml D.7ml
【思维分析】题目涉及两个反应,反应物的量不同,产物不同,常规方法是通过讨论确定产物,然后根据化学方程式进行计算。这种方法耗时长,易出错。可根据两个反应找到临界点,画出数轴,再根据题给数据进行判断,提高效率。
【解法点睛】对于反应物的物质的量不同,反应产物也不同的一些反应,在判断产物时可采用数轴法。一般步骤:依次写出可能发生的有关反应方程式,找出相应的临界点,画出数轴并在上面标出临界点,然后与题给数据对比分析。这种方法可将复杂问题简单化,抽象问题具体化,提高解题速度。
二、 构建模型
典例2. 在一个真空恒容密闭容器Ⅰ中充入1molPCl5,加热到200℃发生反应PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),反应达到平衡状态时,混合气体中PCl5(g)所占的体积分数为M%。若在相同温度相同体积的恒容密闭容器II中,投入2molPCl5,反应达到平衡状态时,混合气体中PCl5(g)所占的体积分数为N%,则M和N的关系是( )
A.M>N B.N>M C.M=N D.无法比较
【思维分析】容器II中的投料是容器Ⅰ中的2倍,考生会认为容器II相对容器Ⅰ来说,平衡向正反应方向移动,PCl5所占的体积分数减小,从而导致错选A。对于这种题目,可通过构建模型来进行考虑。
【解析】首先构建容器Ⅰ的模型:
其次将容器II进行拆分,构建新的模型(用实线箭头表示状态变化的方向,用虚线箭头表示虚拟的过程):
最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压,即容器II的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强,平衡逆向移动,PCl5所占的体积分数增大,故N>M。答案:B
【解法点睛】有些化学平衡的移动问题比较复杂,通常情况下不好理解,此时可根据题意构建与原平衡状态相同的模型,再变换为自己非常熟悉的知识,从而减小解题的难度。一般解题步骤:(1)建模,在阅读材料、理解题意的基础上,把化学问题转化为数学问题;(2)解模,运用所学的知识和方法对模型进行分析、运用、解答。
一、构建数轴
典例1.已知:H2S在O2中燃烧可发生反应2H2S+3O2═2H2O+2SO2和2H2S+O2═2H2O+2S↓。则18mlH2S气体在22mlO2中完全燃烧,在同温同压下,得到SO2的体积为( ) A.12ml B.13ml C.15ml D.7ml
【思维分析】题目涉及两个反应,反应物的量不同,产物不同,常规方法是通过讨论确定产物,然后根据化学方程式进行计算。这种方法耗时长,易出错。可根据两个反应找到临界点,画出数轴,再根据题给数据进行判断,提高效率。
【解法点睛】对于反应物的物质的量不同,反应产物也不同的一些反应,在判断产物时可采用数轴法。一般步骤:依次写出可能发生的有关反应方程式,找出相应的临界点,画出数轴并在上面标出临界点,然后与题给数据对比分析。这种方法可将复杂问题简单化,抽象问题具体化,提高解题速度。
二、 构建模型
典例2. 在一个真空恒容密闭容器Ⅰ中充入1molPCl5,加热到200℃发生反应PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),反应达到平衡状态时,混合气体中PCl5(g)所占的体积分数为M%。若在相同温度相同体积的恒容密闭容器II中,投入2molPCl5,反应达到平衡状态时,混合气体中PCl5(g)所占的体积分数为N%,则M和N的关系是( )
A.M>N B.N>M C.M=N D.无法比较
【思维分析】容器II中的投料是容器Ⅰ中的2倍,考生会认为容器II相对容器Ⅰ来说,平衡向正反应方向移动,PCl5所占的体积分数减小,从而导致错选A。对于这种题目,可通过构建模型来进行考虑。
【解析】首先构建容器Ⅰ的模型:
其次将容器II进行拆分,构建新的模型(用实线箭头表示状态变化的方向,用虚线箭头表示虚拟的过程):
最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压,即容器II的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强,平衡逆向移动,PCl5所占的体积分数增大,故N>M。答案:B
【解法点睛】有些化学平衡的移动问题比较复杂,通常情况下不好理解,此时可根据题意构建与原平衡状态相同的模型,再变换为自己非常熟悉的知识,从而减小解题的难度。一般解题步骤:(1)建模,在阅读材料、理解题意的基础上,把化学问题转化为数学问题;(2)解模,运用所学的知识和方法对模型进行分析、运用、解答。