例析數軸法在初中化學教學中的應用

數軸是規定了原點、正方向和長度單位的直線，數軸上的點與實數具有一一對應的關系。當賦予數軸特定的化學意義時，數軸上的點就具有了特殊的化學涵義。筆者結合自己的教學實際，談談數軸在初中化學教學中的應用。

賦予意義一：金屬活動性的強弱

金屬的活動性是科學家們通過大量的實驗測得的，并將其按照由強到弱的順序排列起來（即金屬活動性順序表）。在金屬活動性順序表中，越靠近前面的金屬活動性越強，在水溶液中越易失去電子，越靠近后面的金屬活動性越弱；排在氫前面的金屬能置換出酸（非氧化性酸）中的氫；前面的金屬能夠把后面的金屬從它的鹽溶液中置換出來（除鉀、鈣、鈉外）。利用數軸可以判斷金屬活動性的強弱，并能設計實驗證明金屬的活動性。

例1：把鋅、銅分別放入其他兩種金屬X、Y的鹽溶液中，實驗結果如下表，其中“√”表示能反應，“×”表示不反應。上述四種金屬活動性由強到弱的順序是（ ）

A．X、Y、Zn、CuB．Y、Zn、X、Cu

C．X、Zn、Y、CuD．X、Cu、Zn、Y

解析與答案：由題中圖表可知Zn與X的鹽溶液不反應、與Y的鹽溶液能反應，結合金屬活動性順序表可得出數軸1（如下圖）；Cu與X的鹽溶液不反應、與Y的鹽溶液不反應可得出數軸2，比較兩數軸可得出結論。答案C

例2：請你設計實驗探究Cu、Fe、Ag三種金屬活動性的強弱。

解析與答案：由金屬活動性順序繪制下圖所示的數軸，先得出三種金屬與氫的位置關系。由此得出分析及答案。

（1）由于Fe排在氫前，而Cu、Ag排在氫后，可先用酸再用鹽溶液加以證明活動性強弱。答案：分別取三種金屬片放入少許稀鹽酸中，只有鐵片表面有氣泡產生，說明Fe>H，而Cu、AgAg，從而說明Fe>Cu>Ag。

（2）欲證明三種金屬活動性強弱可采用“定兩頭變中間”的方法（即Fe、CuSO4、Ag）。答案：分別將鐵片、銀片放入少許CuSO4溶液中，鐵片表面有紅色物質生成，而銀片表面無現象，從面說明Fe>Cu>Ag。

（3）欲證明三種金屬活動性強弱也可采用“定中間變兩頭”的方法（即FeSO4、Cu、AgNO3）。答案：將兩銅片分別放入FeSO4、AgNO3溶液中，前者無現象，后者銅片表面有銀白色物質生成，說明Fe>Cu>Ag。

賦予意義二：溶液的酸堿度

溶液的酸堿度用pH表示，pH取值范圍是0~14。當pH<7時，溶液呈酸性，其值越小，酸性越強；當pH>7時，溶液呈堿性，其值越大，堿性越強；當pH=7時，溶液呈中性。利用數軸可解決實際化學問題。

例3：如圖所示，魚、肉的新鮮度不同，其浸出液pH會發生相應變化。魚、肉的浸出液pH變大，其新鮮度的變化情況為（ ）

A．越來越新鮮 B．趨向腐敗變質

C．沒有發生變化D．無法判斷

解析與答案：由數軸中的圖示可知魚、肉的浸出液pH變大，其新鮮度變化情況為新鮮→次新鮮→變質。答案：B

賦予意義三：元素的化合價數值

化合價是元素形成化合物時所表現出來的性質，它可用化合價數值表示。化合價有正價，也有負價；單質中元素化合價為0。利用數軸表示元素化合價數值，要求學生會計算物質中元素的化合價，從而判斷其對應關系。

例4：下圖數軸表示的硫及其化合物與化合價的關系，其中不正確的是（）

A．H2S B．S C．SO2 D．H2SO3

解析與答案：根據在化合物中正負化合價的代數和為0及單質中元素的化合價為0可分別求得硫元素的化合價為-2、0、+4、+4。答案：D

賦予意義四：物質的溶解性

根據20℃時物質的溶解度可將物質的溶解性分為易溶、可溶、微溶和難溶（不溶），其特點可用數軸表示（如下圖）

例5：對下列常見物質的分類，不正確的是（ ）

A．NaCl 鹽 易溶物質 B．Ca（OH）2 堿 可溶物質

C．CuO 氧化物 難溶物質 D．AgCl 鹽 不溶物質

解析與答案：本題從不同的角度對物質進行分類。由于Ca（OH）2在20℃時的溶解度只有0.014g，屬于微溶物質。答案：B

賦予意義五：混合物中元素質量分數或元素質量比

在初中化學教學中，由于反應條件（如溫度）或反應物之間配比不同，可能導致產物也不相同；還常涉及到混合物中元素質量分數、元素質量比的計算，此類計算比較復雜，若巧妙運用數軸求解，則可化難為易。

例6：某種氧化鎂的樣品，其中氧元素的質量分數為46%，則其中可能含有的雜質是（ ）

A.氧化銅 B.氧化鈣 C.氧化鋁 D.二氧化錳

解析與答案：由題意知氧化鎂中氧元素的質量分數為40%，而實際樣品中氧元素的質量分數為46%，將氧元素的質量分數用數軸表示如上圖。由數軸可看出，要使得樣品中氧元素的質量分數為46%，雜質中氧元素的質量分數必須大于46%。通過計算可輕松求解。答案：C

例7：只含銅、氧兩種元素的固體樣品9.0克，測得其中含銅元素的質量為8.0克。已知銅的氧化物有CuO和Cu2O，下列說法正確的是（ ）

A.固體樣品的組成只有2種情況

B.固體樣品一定是CuO與Cu2O的混合物

C.固體樣品可能是Cu2O

D.若固體樣品由兩種物質組成，則其中一種質量分數為4/9

解析與答案：由題意知固體樣品中銅、氧元素的質量比為8∶1，可分別求出CuO、Cu2O、Cu三種物質中銅、氧元素的質量比，并在數軸上表示出來（如下圖），由數軸不難得出該固體樣品可能有三種可能①CuO；②Cu2O、Cu；③Cu、CuO、Cu2O。答案：CD

例8：將等質量的單質碳和氧氣放在密閉的容器內充分反應后，密閉容器中的氣體是_______。

解析與答案：碳與充足的氧氣反應生成CO2，在氧氣不足的情況下生成CO，其反應后密閉容器中物質情況如下圖數軸。由題意可知碳與氧的質量比為1/1>3/4，故密閉容器中的物質為CO和C，則氣體為CO。答案：CO。

（責任編輯 郭振玲）