作图法在高中化学解题中的应用

袁全兴

作图法指的是针对一类具有较复杂化学背景的高中化学实验和高中化学习题，通过简单的图示表达，完成化学问题以及化学实验的解题过程，帮助学生以题面内容、实验要求为基础，联想相关化学知识、清晰认识题面文本意思.在作图法的实施操作过程中，学生可以通过对过程进行标记、定格，将复杂度较高的化学问题进行简化处理，从而增加问题被解决的可能性.

一、高中化学中作图法的应用依据及应用意义

通常情况下，学生对于化学知识的理解认知包含两个层面：形象思维认知和抽象思维认知，相比于抽象思维认知而言，学生们对于形象思维认知的接受度相对更高.而作图法恰恰可以满足高中化学知识的形象化展示需求，采取具备形象性的表达工具以及问题表现形式，通过图形、图像、图示、符号等颇具形象性的元素，引导学生培养起作图法解题的思维.通过作图法在高中化学解题过程中的实践成果可以看出，作图法凭借其生动性、直观性、整体性等特征，对于学生快速找到问题解答方法有很大帮助.也就是说，作图法给学生带来的不仅仅是高中化学问题的解答成果，更为学生基于高中化学知识的问题解答能力的培养提供了有利条件，帮助学生形成高效的化学问题解答的思维模式.

具有化学特色的作图法的表现形式主要为关系图，根据化学反应原理制作相应化学参数和相关变量之间的关系图示，以供学生分析化学问题所用.高中化学中所应用的作图法具有数形结合的典型特征，可以清晰、直观、生动地反映出化学反应的已知量和未知量之间存在的关联性.可以说，作图法在高中化学解题中的应用增强了高中化学课程教学的巧妙性、在一定程度上提升了高中化学课程的教学效率.

二、以实例展示作图法在高中化学解题中的应用效果

例1 将等物质的量的铝分别放入相同体积的硫酸溶液和氢氧化钠溶液中发生反应，化学反应释放出的气体在同等标准环境下的体积比为5∶6.已知硫酸溶液的浓度为2mol/L，氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L，硫酸溶液和氢氧化钠溶液的体积均为150ml.请问，铝与氢氧化钠溶液发生反应所释放出来的气体的物质的量为多少？

上述问题可以采用折线图方法进行解答：硫酸与氢氧化钠反应完全所需要的铝的物质的量，按照题意可知分别为0.2mol和0.3mol，反应释放的氢气的物质的量分别为0.3mol和0.45mol.因此，可以绘制图示如下：

根据电子守恒原理可以判断，图中oa段内，铝的物质的量在0-0.2mol（包括0.2mol）范围内时，硫酸和氢氧化钠溶液由化学反应所释放出来的氢气的量相同，与题意不符;在bd段内，铝的物质的量大于等于0.3mol时，释放出来的氢气的体积比为3∶5，与题意不符;在ab段内，铝的物质的量在0.2-0.3mol（包含0.3mol）范围内，硫酸溶液反应彻底，氢氧化钠溶液会有剩余，与题意相符.可设铝与氢氧化钠溶液发生反应释放出x mol氢气，根据数据关系列出如下等式：

（2mol×150mL÷1000L/mL）x=5/6

可得x=0.36mol，也就是说铝与氢氧化钠溶液发生反应所释放出来的气体的物质的量为0.36mol.

例2 托盘天平两侧放置相同装有等量的稀硫酸的烧杯，稀硫酸中含硫酸a mol，天平此时平衡.分别向两侧烧杯中加入x g和y g铝，待化学反应完全后，其中一只烧杯中的金属有剩余，天平此时仍旧保持平衡状态，判断x与y的关系.

上述问题同样可以采用折线图方法进行解答：无论金属铁还是金属铝，其与稀硫酸反应所产生的气体仅为氢气，因此，发生反应完全的金属的质量分别为56a和18a.结合算与金属反应的对应量的关系作图如下：

图像清晰显示，在oa段内，铁和铝均有所剩余，与题意不符;在bc段内，铁和铝均没有剩余，同样与题意不符;在ab（包括b点）段内，有一种金属剩余，与题意相符.因此18a

可以解得x与y的关系为：27x/28=y-2a，即为答案.

基于上述两个化学问题实例应用作图法的展示可以清晰看出，作图法在解决以高中化学实验为背景的、复杂程度相对较高的高中化学问题中，具有相对广泛的应用以及较好的应用效果.因此，未来对于作图法在高中化学课堂中的应用频率可以进一步增加，从而逐步引导学生自主解答化学问题、形成高中化学课程的自主学习模式.

三、对于未来作图法在高中化学解题中的应用的建议

第一，适当拓宽作图法在高中化学中的应用范围，相关教师需要将此种教学手段以及解题方法的使用领域从高中化学教材中抽离出来，更多的寻找课本内容相关的生活中的化学现象.在丰富教学内容的同时，有助于学生对于课程内容参与热情的提升.

第二，从应用对象上进一步扩展作图法的解答内容，从课程安排方面保障作图法在高中化学教学中应用的连贯性，有助于学生解决问题能力的养成.

四、结语

在高中化学的教学过程中，作图法的应用频率并不低，其在日常的课堂进程中常被教师应用，但此种方法的优势显然并未被高中学生真正意识到，因此，作图法在高中化学解题中的应用力度还需要进一步加强.