談“數軸”在中學化學中的應用

夏春凱

（武漢戴氏教育發展有限公司）

化學是一門貼近生活的學科，它源于生活，也不斷的改變和創造生活。化學充滿無限樂趣，會吸引那些頑皮的學生學習化學。從研讀教材到解析考題，我試圖總結一些重要的學習方法和學習工具。一根從左往右的箭頭，再配以文字和若干數字——“數軸”在中學化學學習中可以說有著十分巧妙的用處。

結合平時的教學，我參考了一些習題和資料，整理了一些實用的數軸模型：

一、數軸在化學基本概念中的應用

數軸的使用讓一些化學用語和概念的表達更加清晰明了。

例如：分散系按分散質粒子直徑的大小進行分類，這也是區

在離子反應中，可以通過數軸討論隨反應物的量不同而得到不同產物的問題，例如，向1L、0.1mol·L-1的NaOH溶液中通CO2氣體至過量，對應反應的計量關系可以表示為：

用數軸可以表示為：

有很多資料和習題中也會有用直角坐標系的圖像來分析一些與量有關的反應問題，這類題通常是通過縱坐標來反映有沉淀、氣體生成的情況。如果只是討論反應物的量對生成物結果的影響，用數軸來表示會更簡便一些。

氧化還原反應中的價態規律可以用數軸來分析，這是高中化學氧化還原反應中一個很重要的例子：

這一圖像巧妙地利用了數軸有原點，數值有正負的特點，我們通常把這一規律總結為化合價“只靠近，不交叉”。

二、數軸在元素及其化合物中的應用

很多老師和同學在這一章中會提到“鐵三角”“鋁三角”“無機非金屬材料”“富集在海水中的元素”這些標題和常見物質的轉化關系。元素及其化合物的學習中往往還要掌握這樣一條主線：一根數軸便可將某元素對應的常見物質按其組成由簡單到復雜地串在一起。

例如，金屬元素鐵及其化合物，

三、數軸在化學反應原理中的應用

總結教材和高考試題，很容易發現在化學反應原理部分中，數軸在平衡問題中的應用是最多的，可以用在以下幾種解題模型當中：

等效平衡和平衡轉化率的聯系，例如，在一定溫度下，2SO2（g）＋O2（g）葑2SO3（g），將2amol的SO2氣體與amol的O2通入VL密閉容器中，記作狀態I，一段時間后達到平衡狀態記作狀態II，反應物的轉化率為a%；相同狀態下向該密閉容器中通入2amol SO3，記作狀態III，由等效平衡的定義，一段時間后也達到平衡狀態II，反應物的轉化率為b%。比較a、b之間的關系。用數軸表示如下圖，可得a%+b%=1：

在有關平衡常數的計算和平衡狀態的判斷問題中，若已知平衡常數K，在溫度不變的情況下，我們可以用濃度熵和平衡常數的大小進行比較來判斷反應進行的方向，

當Qc＜K時，反應正向進行；當Qc=K時，反應恰好處于平衡狀態；當Qc＞K時，反應逆向進行。

溶液中的離子平衡問題，也可以借助數軸來分析，例如NaHCO3溶液的質子守恒問題，

不難得出溶液中質子守恒式：c（CO32－）＋c（OH－）=c（H2CO3）＋c（H＋）。

四、數軸在有機化學和物質結構中的應用

常見有機物之間有一定的聯系，這些重要有機物按照教材介紹，由簡單到復雜，物質的氣味和狀態也隨之有所不同。同學們在記憶其物理性質的時候可以總結為：

在物質結構與性質方面，不同微粒通過微粒間的作用力結合形成不同類型的物質，三種晶體的熔點高低比較放到數軸中就很直觀了：

中學化學試題，尤其是高中階段，除了邏輯性強、知識覆蓋面大、與實際生活生產聯系緊密之外，很多計算題的難度不低于數學和物理。習題綜合性強，往往一個問題涉及多個知識點，有些問題用理論來分析和解釋又顯得十分繁瑣。計算題如果都通過書寫反應方程式來完成，也會非常復雜。如果能夠用簡單直觀的“數軸”來對一些概念進行區分、對數據進行處理，那么考試中化學習題的解答效率自然會提高很多。同時也有利于我們總結規律，使復雜的問題簡單化，便于理解和記憶。

文中整理的都是中學階段比較常見和重要的模型，概念的表達以參考人教版教科書為主。但本人閱歷有限，才疏學淺，還望得到更多專家、同仁的指正。也希望自己的分享能夠給閱讀新課程雜志的老師和同學們一些幫助和啟示。