“數軸”在化學教學中的應用

〔關鍵詞〕 數軸；化學教學；應用；熔沸點；含碳量；量與產物；關系

〔中圖分類號〕 G633.8〔文獻標識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2008）08（B）—0059—01

數學作為一種研究問題的工具，對自然科學的學習起著非常重要的作用。將化學問題轉化為數學問題，或利用數學方法分析和解決化學問題，更是《高考大綱》的基本要求。利用數軸學習化學知識，就是借助數軸將復雜難懂的化學量化關系形象地表示出來，可增強知識間的關聯性和準確性，起到化難為易、事半功倍的效果。

1.用數軸表示晶體熔沸點高低比較關系

晶體熔沸點高低的比較問題是高考的重點內容，相關題目在最近幾年的高考中更是屢見不鮮。但許多學生只是定性的知道分子晶體熔沸點較低，離子晶體熔沸點較高，原子晶體熔沸點很高。至于這些晶體熔沸點間更深層次的關系，如離子晶體比分子晶體的熔沸點高多少？原子晶體比離子晶體的熔沸點一定高嗎？金屬晶體與其他三種晶體的熔沸點有什么關系等問題卻往往心中模糊，難以定位。對于這些問題，若用數軸表示便能使問題得到徹底的澄清，也可讓學生對這一專題的理解和認識有種全新的感覺。

2.用數軸表示烴類分子中含碳量的變化關系

與烴分子含碳量相關的題目在高考中也時有出現。烴分子中含碳量的變化規律通常可以使用數學極限處理的方法得出結論：隨碳原子數的遞增，烷烴含碳量逐漸增加，甲烷含碳量最低（75%）；烯烴含碳量保持不變（87.5%）；炔烴含碳量逐漸減小，乙炔含碳量最高（97%）；苯的同系物含碳量逐漸減小，苯含碳量最高（97%）。學生就單個烴類含碳量的特點和變化比較明了，但對于不同烴類含碳量間的變化和聯系卻始終模糊不清。此時若用數軸來表示便可使這一問題得到有效地解決，令絕大部分學生有種能輕松而成功獲取知識的心理體驗，調動了他們的學習積極性。

3. 用數軸表示鐵與硝酸反應中量與產物的關系

鐵和稀硝酸的反應情況是化學高考重點知識之一，因這一反應中量與產物的變化關系較為復雜，也是學生的學習難點之一。一般可做如下分析：鐵和稀硝酸首先發生反應Fe+ 4HNO3（稀）=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O。①n（Fe）/n（HNO3）=1/4時，恰好完全反應，氧化產物是Fe（NO3）3，還原產物是NO；②n(Fe）/n（HNO3）＜1/4時，HNO3過量，氧化產物是Fe（NO3）3，還原產物是NO；③n（Fe）/n（HNO3）＞1/4時， Fe相對過量，過量的鐵又與Fe3+發生反應Fe+2Fe3+=3Fe2+，相當于開始發生如下反應：3Fe+ 8HNO3（稀）=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，所以氧化產物中有Fe（NO3）3，也有Fe（NO3）2，還原產物只有NO；④n（Fe）/n（HNO3）=3/8時， 反應3Fe+ 8HNO3（稀）=3Fe(（NO3）2+2NO↑+4H2O 恰好完全，氧化產物是Fe（NO3）2， 還原產物是NO； ⑤1/4＜n（Fe）/n（HNO3）＜3/8時，同③；⑥n（Fe）/n（HNO3）＞3/8時， Fe完全過量，氧化產物是Fe（NO3）2，還原產物是NO。要學生如此系統而嚴密地分析、把握這些關系著實有些難度，能不能用簡潔明了的方法幫助學生把握這一變化關系呢？我們在教學實踐中通過用數軸表示的方式做到了。

由此可見，僅用文字敘述和理論分析的方式表示某些化學知識之間的量化關系，是不足以使學生有效地領會知識的內涵和外延的。可若通過知識和思維轉化的方式，如使用數軸表示，便可使復雜的化學關系以簡單直觀的數量關系形式反映出來，令廣大學生對知識的獲取有一種全新的感覺，調動他們學習的積極性和主動性，極大地提高教學的實際效果。

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