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单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/9/9,#,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,运用化学,图像,、,图示、,图表,等,可视化技术,培养学生,思维,能力,引言：,人,教,版高中化学教材中穿插了大量的图像、图表，仅必修部分化学,1,中就有图像、图表,78,张，化学,2,中有图像、图表,83,张。这些图像、图表概括性强、生动直观，是对课本内容的,高度浓缩和升华,，其作用是语言、文字无法代替的。这些图像的使用对学生看懂教材，吃透教材有帮助作用，对于整个高中化学教学起着积极的推动作用,。,新课标在课程目标的,“,过程与方法,”,中要求学生运用,“,多种手段获取信息，并运用,比较、分类、归纳、概括,等方法对信息进行加工,”,。因此，为了培养学生获取信息能力和信息加工能力，开发和培养学生学习的潜能，在新的教材中增加了大量的图像、图表。,知识是基础，能力是归宿，从知识的理解掌握到运用，需要一系列的思维活动。,观察图像、图像信息的挖掘和转化能力、分析图表、研究实验数据,是一种基本能力。,一、利用,图示法,，变,抽象为具体，化繁琐为简要,，培养学生形象思维能力,例,1,：,在学习同种元素不同价态之间的氧化还原反应时，学生对化合价归中不交叉原理难以理解，建议教学时借助数轴帮助学生理解不交叉的含义。以,H,2,S+H,2,SO,4,（浓,）,=,S+SO,2,+2H,2,O,为例。,例,2,：,学习到浓,H,2,SO,4,吸水性时，讲到浓硫酸能干燥,HCl,气体，而不能干燥,HBr,、,HI,气体，学生对氧化能力、还原能力的强弱这样抽象的概念，也难以理解。建议教学时利用下图，稍加解释就能让学生明白。,图中所示，,Cl,-,的还原能力不够强，,Cl,-,和浓硫酸之间还不能发生氧化还原反应，而,Br,-,、,I,-,的还原能力都比,Cl,-,的强，两者都足以能与浓硫酸发生氧化还原反应，,Br,-,、,I,-,会分别被氧化为,Br,2,、,I,2,，所以,HBr,、,HI,气体不能用浓硫酸干燥。直观的图示就把抽象的理论完全表达清楚，收到事半功倍的功效。,二、利用,树状图,，变零散为集中，培养学生发散性、收敛性思维能力,例,3,：,在复习物质结构这一章内容时，建议教学时可以要求学生编制下图。,评析：,在复习的过程中有意识地应用学过的知识，联系与该知识点有关的内容，引导学生,纵横联系、广泛联想,，从知识点形成,线,，最后形成一个知识,面,，使零碎的知识系统化、网络化，形成,立体化,思维的过程，既培养了学生的,演绎能力,，又能理清知识的来龙去脉。,三、利用,示意图,，提高学生,分析问题的能力,化学实验中误差分析常涉及到观察容器的仰视和俯视，如果借用如下示意图分析，学生一目了然。建议教学时利用示意图，可提高学生分析问题的能力,。,例,4,：,酸碱中和滴定中，要求正确读数，防止两种错误：仰视和俯视。对仰视和俯视所引起的误差分析，可以画出下图分析：,分析：,针对,量筒,的读数、,容量瓶,的定容的误差分析，也是学生学习时的一个比较大的难点，这个问题本身就有两种情况：,一种是量取一定体积的液体；一种是量取一定液体的体积。,如果分别讨论，就容易混淆，但是问题的关键在于,最后衡量的标准,是：,眼睛、刻度、凹液面的最低点三点在同一条直线上,。画出图形，再往下分析误差的偏大、偏小就显而易见了。,四、利用,直角坐标系,的二维图像和,空间直角坐标系的三维图像,，培养学生的,读图的,能力,例,5,：,在探索合成氨工艺的过程中，哈伯和他的合作者，通过大量的实验得到了不同条件达到平衡时氨的产量，实验的部分结果如下图所示：,不同温度、压强下，合成氨平衡体系中,NH,3,的物质的量分数,（,H,2,和,N,2,起始物质的量比为,3,：,1,）,（说明：此图参照苏教版化学反应原理,p.49,图,2-21,数据绘制）,评析：,看懂这个图，首先要清楚这个空间直角坐标系的,三维,分别代表,什么物理量,；然后，还要清楚,氨的物质的量分数、压强、温度,三个物理量之间的,关系,。在图中，,氨的物质的量分数,是函数,的,因,变量,，,压强和温度是自变量,，当温度和压强都在改变时，很难找到体系氨的物质的量分数与两者的关系。只有在,确定其中一个,物理量不变时，另一个物理量的改变和氨的物质的量分数的关系才清楚地体现出来。两相一综合，合成氨的最佳条件就很明显了。,要读懂这么一个空间直角坐标系的图，需要很强的读图能力。建议教学时，帮助学生,理顺物质的量分数、压强、温度三个物理量之间的关系,，这样学生在读图的过程中，学生的读图能力和综合问题处理能力也得到了提高。,五、通过,图像、图表数据习题,，培养学生信息处理的能力,图像、图表型的计算题将数据处理与化学问题融为一体，信息量大，信息加工涉及诸如：信息加工、寻找、选择、整理、重组、应用等各方面。因此，在教学中建议通过此类的题目的剖析，来培养学生图表、图像的分析能力，数据处理能力。,例,6,：,将固体,FeC,2,O,4,2H,2,O,放在一个可称量的容器中加热灼烧，固体质量随温度升高而变化，测得数据如下：,根据计算分析推理，完成下列填空：,(1),写出,25,300,时固体发生变化的反应方程式,_,。判断的理由是,_,。,(2)350,400,发生变化得到的产物是,_,，物质的量之比为,_,。,(3)500,时产物的含氧质量分数为,_,。,(4),写出,600,900,时发生变化的化学方程式,_.,FeC,2,O,4,2H,2,O,对于同学们来说，是一个陌生的物质。其性质只能通过类比来推测，解答时主要利用信息类比策略。将,FeC,2,O,4,2H,2,O,与硫酸铜晶体作比较，加热时可失去所带结晶水；将,FeC,2,O,4,2H,2,O,与,H,2,C,2,O,4,作比较，加热时能分解。,解题时要将物质性质的推测与数据运用紧密联系在一起，不断地进行分析、比较、验证，要有足够的耐心和勇气，才能完成解答过程。,(1)FeC,2,O,4,2H,2,O,带有结晶水，在,25,300,失去的可能是全部结晶水，也可能是部分结晶水，若结晶水全部失去，则：,FeC,2,O,4,2H,2,O FeC,2,O,4,+2H,2,O ,m,180 36,1.0 (1.00.8)=0.20,加热减少的质量等于所含结晶水的质量，因此推测正确。,(2),在,350,400,，,FeC,2,O,4,进一步分解，质量（从,0.800,克变为,0.400,克）减少一半。,FeC,2,O,4,的式量,144,，而,FeO,得式量,72,，刚好是,144,的一半，,Fe,2,O,3,的式量,160,的一半是,80,，,Fe,3,O,4,的式量,232,的三分之一是,77.33,。只有,FeO,符合要求，所以反应式可以写为：,FeC,2,O,4,FeO+CO+CO,2,(3)(4),问是有紧密联系的，在,400,500FeO,在灼烧过程中质量从,0.400,克变为,0.444,克，是增加，可能是结合空气中的氧生成高价的氧化物，,600,900,过程中固体质量从,0.444,克变为,0.430,克，又减小，由此推测固体物质可能发生如下变化：,6FeO,3Fe,2,O,3,(,结合氧原子,),2 Fe,3,O,4,(,再失去氧原子,),，将表中的数据进行验证：,2FeO,Fe,2,O,3,m,(,增加,),144 160 16,0.400 (0.444,一,0.400)=0.044,3 Fe,2,O,3,2Fe,3,O,4,m,(,减少,),480 464 16,0.444 (0.4440.430)=0.010,符合要求。因此,500,时产物为,Fe,2,O,3,，含氧的质量分数为,30,，,600,900,时反应式为,：,6Fe,2,O,3,4 Fe,3,O,4,+O,2,由以上分析可知：,FeC,2,O,4,2H,2,O,在加热过程中经过一个复杂的变化过程，即由,FeC,2,O,4,2H,2,OFeOFe,2,O,3,Fe,3,O,4,。,化学是一门以实验为基础的科学。在实验的过程中会有大量的实验数据测得，对这些,数据的处理、分析、选择、评价、判断,都能提高学生的综合能力。如果将上述的,过程绘制成图，,整个加热过程中的质量变化将更加直观。,六、,数形结合,，运用函数图像解化学题，培养学生的简约化思维和学科综合能力,数学作为工具学科，是学习其他学科的一个工具，也为化学提供了很多解决问题的方法。因此,，,学习,将,数学图表运用到化学问题的解决中来，这样数形结合，,培养简约,化思维能力。,例,7,：,称取金属,Na,、,Al,、,Fe,各,m,克，在室温下分别与,V,L 4mol/L,的盐酸充分反应。试推断在下列三种情况下，,V,值的取值范围（用含,m,的表达式表示）：,、铝与盐酸反应放出的氢气最多；,、钠与盐酸反应放出的氢气最多；,、铝、铁分别与,V,L,盐酸反应放出的氢气一样多。,由于此题没有说明反应物的具体用量，因此，无法判断三个反应中的反应物哪种物质过量、适量、还是不足。如果按照常规解题，过程将会繁杂易错。如果借助直角坐标系的图像来解此题，将会非常简洁，但是，这要求学生有比较扎实的数学功底和化学学科知识。,金属和酸生成氢气的反应中，在酸足量的情况下，生成的氢气的量与加入金属的量是成正比，这是化学问题。,成正比就是一个一次函数。这个正比关系在直角坐标系中是一条斜线，这是一个数学问题。,斜线斜率的大小表示等量的金属生成氢气的量的大小，斜率越大，生成的氢气越多。这是数学和化学相结合的问题。,有了这些知识以后，结合题目的意思，学生就能画出下图，那么该题的解答就大功告成了。,从图中容易看出，当,m,=36,V,时，金属,Al,与酸恰好完全反应；当,m,=112,V,时，金属,Fe,恰好完全反应；当,m,=92,V,时，金属,Na,恰好与酸完全反应，随后加入的,Na,是和水反应。,对着上图，学生就能很快的找出临界点，进行分段讨论。思路清晰，有条理。答案简洁。,尝试应用图表分析解决化学问题，表述自己的思路与思维的结果，不仅可以提高学生的识表识图的能力，更能通过这个过程训练和优化学生的思维策略。,七、运用,化工生产流程图,，变虚拟为真实，培养学生解决化学实际问题和实验操作的能力,新课程强调学生要有“,将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对化学有关的社会问题做出合理的判断”,，“,关注与化学有关的社会热点问题”,。因此，在教学中建议运用化工生产流程图，变虚拟为真实，培养学生解决化学,实际问题和实验操作的能力。,例,8,：,苯甲醛,在医药、染料、香料等行业有着广泛的应用。实验室通过下图所示的流程由,甲苯氧化制备苯甲醛,。,试回答下列问题：,Mn,2,O,3,氧化甲苯的反应需要不断搅拌，搅拌的作用是,_,。,甲苯经氧化后得到的混合物通过结晶、过滤进行分离。该过程中需将混合物冷却，其目的是,_,。,实验过程中，可循环使用的物质分别为,_,、,_,。,实验中分离甲苯和苯甲醛采用的操作,是,_,，其原理是,_,。,侧重实验操作的目的和作用,侧重考察学生的信息的获取和分析能力,有机物分离的原理和操作，在现行化学教学中对实验能力的考查是一大难点,使反应物充分接触，增大反应速率,降低,MnSO,4,的溶解度,稀硫酸；甲苯,蒸馏,利用甲苯和苯甲醛的沸点差异使二者分离,请结合苯甲醛的结构，分析当反应时间过长时，苯甲醛产率下降的原因,_,。,既有信息分析，又有有机官能团性质的综合能力的考查。,部分苯甲醛被氧化成苯甲酸,实验中发现，反应时间不同苯甲醛的产率也不同（数据见下表）,韦恩图,：,概念图：,网络图：,物质转化关系图,：,物质分离（或检验）分组图：,模型图：,
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