利用“數軸法”巧解化學中連續反應的討論題

摘 要：化學的研究和發展離不開數學，在平常的教學工作中，總結了一類可以采用數學知識“數軸法”解答的問題。也可稱為“兩點三區法”。“兩點三區法”常用來解答化學中連續反應的討論題。

關鍵詞：數軸法 兩點三區 連續反應

中圖分類號：G421 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）05（c）-0101-01

化學的研究和發展離不開數學，在平常的教學工作中，總結了一類可以采用數學知識“數軸法”解答的問題。也可稱為“兩點三區法”。“兩點三區法”常用來解答化學中連續反應的討論題。所謂連續反應即在原料相同、反應條件相同的情況下，生成物因某一種原料的用量不同而不同的一類反應。高中階段常見的連續反應有：（1）多元弱酸及其酸酐與堿的反應；（2）可溶性鋁鹽與強堿的反應；（3）四羥基合鋁酸鹽和強酸的反應；（4）Cl2和FeBr2、NH3、P的反應；（5）C、CH4、H2S與O2的反應；（6）稀硝酸與鐵的反應；（7）稀鹽酸逐滴滴加到碳酸鈉溶液中的反應等。下面將常見題型解答如下，以饗讀者。

例1：3 g炭粉和5 g氧氣在點燃條件下發生化學反應，已知炭粉和氧氣都沒有剩余，則產物是（ ）。

A.CO B.CO2

C.CO和CO2 D.無法確定

解析：（1）若C和O2恰好反應生成CO

2C+O22CO

n（O2）∶n（C）=1∶2，產物是CO；

（2）C和O2恰好反應生成CO2

C+O2CO2

n（O2）∶n（C）=1∶1，產物是CO2；

（3）當n（O2）∶n（C）

<1∶2，只發生反應2C+O22CO，C粉有剩余，產物為CO；

（4）當n（O2）∶n（C）

>1∶1，只發生反應C+O2CO2，O2有剩余，產物為CO2；

（5）當1∶2

<1∶1，發生反應2C+O22CO和C+O2CO2，產物為CO和CO2。

上述5種情況可以合并為3種：

當n（O2）∶n（C）≤1∶2，產物為CO；

當1∶2﹤n（O2）∶n（C）

<1∶1，產物為CO和CO2；

當n（O2）∶n（C）≥1∶1，產物為CO2。

解題時，可認為反應隨著O2的用量而不同。n（O2）∶n（C）被定量的分成5種情況，令n（O2）∶n（C）=a，即a=1/2、a=1、a<1/2、1/21。表示在數軸上就是2個點3個區間，如圖1所示。

該題中n（O2）∶n（C）=5/8，因為1/2<5/8<1，所以產物為CO和CO2答案選C。上述解法思路清晰、形象直觀，降低了題目的難度，提高了學生的興趣和信心。……