构建思维导图,建立思维模型——以高三化学反应速率、化学平衡单元复习为例
余珊珊
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余珊珊,. 构建思维导图,建立思维模型——以高三化学反应速率、化学平衡单元复习为例[J]. 化学研究前沿,20211. DOI:10.12721/ccn.2021.157010.
摘要: 化学反应原理是高中化学中的重要模块,难度相对较大。研究近几年全国卷的高考题可知,化学反应原理题是必考题型之一,以石油化工业等领域关于气体的研究取得的成果为背景,重点考查盖斯定律的应用,化学反应速率与化学平衡和平衡常数等计算及其影响因素,涉及方面广,综合性强。基于此,本文就以高三化学反应速率、化学平衡单元复习为例,探讨教师在高三化学复习教学中如何通过构建思维导图,建立思维模型,提升高三化学复习教学质量。
关键词: 高三化学;化学教学;思维导图;反应速率;化学平衡
DOI:10.12721/ccn.2021.157010
基金资助:

一、在高三化学复习教学中构建思维导图的意义

(一)有助于学生从整体视角掌握化学知识

思维导图能够表达发散性思维充分运用左右脑的机能及阅读、记忆和思维规律,将思维变得形象化,现已成为一种新型辅助性教学与学习工具,可以帮助学生整理知识结构,促使他们掌握学习规律在高三化学复习过程中,教师需优化课堂教学策略科学地构建思维导图,活化学生的思维使其把所学知识有机整合,构建成结构化的知识网络,让他们从整体视角掌握化学知识。

(二)有助于提升复习教学效果

在高三化学复习教学中构建思维导图,可以把各个部分知识之间的联系直观、具体的展示出来,不仅能够让化学知识变得结构化,还能进一步培养学生的思维能力。因此,高三化学教师在运用思维导图时,应当把本节课涉及到的关键词拆分开来,让学生在小组内学习与研究某个或某些关键词,完成自己所负责的思维导图部分,使其在交流互动中探究切磋,逐步完善知识结构,最终合作完成思维导图,进而提升高三化学复习教学效果。

(三)有助于发散学生的化学思维

传统高三化学复习教学以题海战术为主,不少教师是通过做题帮助学生强化与巩固所学知识,以至于他们长时间处于机械训练、死记硬背的状态,创造能力与思维能力难以得到锻炼.这就要求高三化学教师有效应用思维导图展开强化训练,引导学生结合所学知识自主绘制思维导图,不断产生新的观点与想法,实现知识的创造、迁移与联想,发散他们的化学思维,使其多方位、多角度思考问题,使化学知识变得结构化。

二、如何构建思维导图,建立思维模型

维果斯基提出了“最近发展区”这一概念,当代教学要求我们的教学要着眼于学生的最近发展区,为学生提供带有难度的内容,调动学生的积极性,发挥其潜能,超越其最近发展区而达到下一发展阶段的水平。教师在复习教学中作为主导者,负着引导学生正确思考方向、把握思维难度、对学生全面发展进行规划和弓引导,促进学生主体性地位体现的重任。由于“化学反应速率”是比较抽象的内容,是典型的基本概念和基本理论知识,承接必修2,又为第三节学习奠基,对学生来说具有一定的难度,在高考的原理题中是难点和热点。新课标要求学生了解化学反应速率的含义,掌握其定量计算和测定方法。有效构建思维导图,有助于帮助学生建立从定性到定量的科学研究思路和方法,在实践中可以有效培养高中生合作精神和科学的价值观,增强化学核心素养。

(一)建立思维模型,判断化学平衡状态

(1)直接判定:v(正)=v(逆)

同一物质:v(生成)=v(消耗);不同物质:反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比

(2)间接判定:平衡时反应混合物中各物质的浓度保持不变

思维模型:反应未达平衡时,看物理量,如浓度、质量、物质的量、压强、体积、密度、平均摩尔质量、物质的量分数等或颜色是否变化,若变化,则说明该物理量或颜色不变时该反应达到化学平衡状态,即可以作为达到化学平衡状态的标志。

常用公式:1739153599771140.png

1739153606452151.png

审题关键词:恒温恒压、恒温恒容、绝热、有无固体参与、反应前后气体分子数是否改变。

(二)化学平衡移动因果的判断

化学平衡移动因果的判断是高考中的必考点,通常以直接判断、图象分析和文字表述的形式来考查建立化学平衡移动因果的判断模型和文字表述的模型,有助于减轻思维量提高解题速度。例如:某温度下,等物质的量的碘和环戊烯1739153856577575.png在刚性容器内发生反应:1739153921218933.png(g)+I2(g)⇌1739153985594988.png(g)+2H1(g)1739154057547864.pngH,达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有(填标号)。

A.通入惰性气体

B.提高温度

C.增加环戊烯浓度

D.增加碘浓度;

正确答案:BD

(解析)根据模型,恒容充惰性气体,平衡不移动,环戊烯的平衡转化率不变故A错误;升高温度平衡向吸热反应方向移动,环戊烯转化率升高故B正确;增加环戊烯的浓度平衡正向移动,根据勒夏特列原理,环戊烯转化率降低故C错误;增加12的浓度,平衡正向移动,环戊烯转化升高,故D正确。

(三)化学平衡常数的计算

化学平衡常数及与化学平衡有关的计算属于高频考点,它往往结合化学平衡移动、反应物的转化率等在化学反应原理综合题中考查,体现了变化观念与平衡思想的化学学科核心素养,有较大的区分度因此有必要构建思维模型,从而使学生能够快速解答,加快解题速度。例如:在一定温度下,将1molN2和3molH2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,达到平衡状态时测得气体总物质的量为2.8mol。①达平衡时,H2的转化率1739154181147983.png———。

②已知平衡时,容器压强为8MPa,则平衡常数Kp=____(用平衡分压代替浓度计算,分压=总压物质的量分数)。

答案:60%;0.255

①设转化的N2的物质的量为X,根据题意列三段式得:

1739154259847293.png

起始物质的量(mol)      1    3      0

转化物质的量(mol)      x    3x    2x     

平衡物质的量(mol)    1-x   3-x   2x  xx.png

②根据解题步骤思维模型,解题过程如下:

1739154724634328.png

1739154632890529.png

三、结语

综上所言,化学反应速率与化学平衡的概念、理论及应用对于深入认识其他平衡以及化工生产中适宜条件的选择具有重要作用,因此在历年高考中这部分内容是考试的热点。所以,教师应基于基础知识构建思维导图,以培养学生的结构化思维,使学生快速、系统地掌握知识点,基于重点题型建立思维模型,让学生用规律去化解未知和解决问题明确解题思路后,再从审题下手,规避易错点,从而提高高三化学反应速率、化学平衡单元复习的效率。

参考文献:

[1]王莉.思维导图法在高中化学教学中的应用[J].化学教学,2017(20):237.