試論高中化學解題中數學方法的應用

焦陽

摘要：高中化學和數學都是理論性和邏輯性比較強的學科，兩門學科的學習方式和解題方法都有很多相似之處。對高中化學解題中數學方法的應用進行研究有利于創新出新的學習方法，有利于提高教學質量。數學是理科的基礎學科，數學的學習貫穿于小學、初中、高中、甚至大學階段，所以，高中化學解題中會經常用到數學方法。本文從高中化學和數學的學習方法出發，進一步探討高中化學解題中數學方法的應用

關鍵詞：高中化學；解題；數學方法；應用

一般而言，數學的研究方向主要是空間形式和數量的關系，因此，在化學的學習過程中可以把數學當作一門工具，并且可以在化學解題中借鑒數學方法。高中階段的學生一般都具備一定的學習能力和邏輯思維能力，完全可以把數學的解題方法運用到化學的學習中，不僅可以提高學生的解題能力，還能進一步提高學生的獨立思考能力和邏輯思維能力。因此，在高中化學的解題過程中運用數學方法是具有一定的科學性、合理性的。同時，還要注重培養學生的發散思維和解題能力。

一、高中化學解題中數學方法應用的必要性分析

數學作為一門基礎性的學科，也是提高學生計算能力和邏輯思維能力的重要學科。而化學是帶有科學啟蒙的一門學科。近年來，數學方法在高中化學解題中得到越來越廣泛的運用，并且在高考化學試卷中運用數學方法來解題已經成為老師和學生的“共識”。所以，教師在教學實踐中要注重引導學生運用數學思維來學習化學知識，并且要善于把兩門學科有效結合起來，才能進一步提高教學質量和學生的學習成績。高中階段的化學知識，特別是一些重要的考試知識，通常都會涉及到很多計算，而這些需要計算的題目，則需要運用數學知識才能進一步得到解決。除此之外，現代高中化學和數學的聯系越來越緊密，主要體現在很多計算類的知識點都是相通的，既可以運用到數學解題中，也可以運用到化學解題中，比如，平均值法、十字交叉法等。因此，在高中化學教學中，應該推廣使用數學的方法，這樣不僅可以拓寬學生的知識面，還能提高學生分析問題、解決問題的能力。除此之外，在高中化學解題中運用數學方法有利于拓寬學生的發散思維，使得學生可以從不同的角度考慮問題，這是充分發揮學生主觀能動性的重要舉措，也是提高學生積極性、創造性的重要方法。

二、高中化學解題中數學方法的應用

（一）極值法在化學問題中的應用

例如：某烴的同系物里包含碳分子，并且含碳量隨著碳分子的增加而增加，進一步推斷出該同系物中碳分子的百分比。

分析：根據題目我們可以得到以下信息。首先，該同系物所包含的碳分子隨著碳含量的增加而增加，并且分子含碳量和分子量成正比。另外，我們可以根據所學知識判斷只有烴的同系物才符合題目要求，而單烯烴的含碳量不符合題目所描述的隨分子量的變化而變化，則可以進一步排除單烯烴的可能。在高中化學知識中含碳量最低的是甲烷，并且甲烷的含碳量隨分子量的變化而變化。一般而言，甲烷在正常的環境中，其含碳量為75%，計算烴烷中的含碳量可以使用公式CnH2n+2，因此，我們可以進一步推斷出烴烷中碳含量的計算公式12n/（14n+2），并且當n趨向于無窮大時，可以通過數學公式計算出極值為86%，則可以確定烴的同系物的最高含碳量為86%。通過上述分析，可以得出該同系物中碳含量的范圍在75%～86%之間。在這道化學題目中，既運用到高中數學的計算方法，也運用到高中化學的分析方法，是高中化學解題中數學方法應用的典范。另外，在解題的過程中，既鞏固了數學知識，也提高了解決化學問題的能力。

（二）排列組合法在化學問題中的應用

例如：甲烷的分子結構屬于四面體，如果甲烷分子中的氫原子被Br、CL、F和I取代，計算可以得出多少種烴？

分析：根據題目可以得出烴一般分為一鹵代烴、二鹵代烴、三鹵代烴和四鹵代烴，并且代替氫原子的物質也只有四種，即Br、CL、F、I，可以通過數學中的排列組合方法來進行處理。

這些例子都充分說明了高中化學解題中可以運用數學方法，這樣不僅可以節約計算時間，還能提高學生舉一反三的能力。在高中化學的教學實踐中，老師要注重培養學生的數學思維，讓學生把化學知識和數學知識緊密結合起來，一方面，可以使得學生運用數學思維解決化學問題，另一方面，也可以使得學生運用化學思維、科學思維去分析數學問題，這樣有利于增強學生的理解能力，提高學生分析問題、解決問題的能力。比如，高中數學知識中的概率、幾何和排列組合等知識都可以運用化學問題中。處于高中階段的學生，已經具備一定的理解能力和學習能力，可以通過一些題目把數學思維和化學思維進行比較，進一步歸納總結出數學思維和化學思維的差異，從而得出哪一類題目運用化學方法比較簡單，哪一類題目運用數學方法比較簡單。總的來說，化學思維更強調邏輯思維能力和歸納總結能力，適合運用到數學的一些應用題中。而數學思維更強調計算能力和歸納總結能力，比較適合運用在化學的計算題中。

三、結語

綜上所述，在高中化學解題中運用數學方法是提高解題速度，增強理解能力和邏輯思維能力的重要方法，并且運用數學思維來解決化學問題有利于提高學生的計算能力和舉一反三能力。另外，現代高中化學和數學的聯系越來越緊密，主要體現在很多計算類的知識點都是相通的，既可以運用到數學解題中，也可以運用到化學解題中，比如，平均值法、十字交叉法等。因此，在高中化學教學中，應該推廣使用數學的方法，這樣不僅可以拓寬學生的知識面，還能提高學生分析問題、解決問題的能力。同時，隨著新一輪的教學改革不斷推進，高中數學和化學這兩門學科的聯系將會越來越緊密，這樣有利于提高學生分析問題、解決問題的能力。

參考文獻：

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