函數圖象在高中化學教學中的應用

藍李勇

【摘 要】本文根據化學是一門滲入了數學、物理、生物等知識的學科特點，闡述將函數圖象應用到高中化學教學中，幫助學生更好地理解和掌握化學的基本原理和變化規(guī)律，更好地解答化學問題。

【關鍵詞】高中化學 函數圖象 教學應用

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）05B-0145-02

化學是一門歷史悠久的學科，擁有龐大的知識網路。對于高中化學來說，內容繁瑣，知識點多，是許多學生不能夠學好化學的原因。如何化繁為簡，幫助學生理清學習思路是高中化學教學的關鍵與難點。在化學的教學過程中，可以利用數學函數圖象直觀形象、利于分析的特點，把函數圖象與化學教學進行結合，將函數圖象與化學知識之間進行轉化，能夠有效地幫助學生理解、記憶和掌握化學知識，并能較好地運用化學知識解決問題。

一、將函數圖象應用到化學概念的教學中

在化學的基礎教學中，會有一些學生難以理解的知識點。針對這樣的知識點，有的可以結合函數圖象來幫助學生進行學習和掌握。比如化學平衡這一概念，它的語言表達方式為：在一定前提下發(fā)生的可逆反應中，當正反應速率與逆反應速率相等時，反應混合物中的各化學物的濃度和含量保持不變，這個狀態(tài)稱為化學平衡狀態(tài)。在理論教學過程中，學生容易將反應速率相等與濃度不變的概念混淆，變成了濃度相等，而且在字面上很難讓學生直觀地領會和理解。如果采用函數圖象的方式把化學平衡的各個量表示出來，那么學生就能直觀形象地理解化學平衡概念（如圖 1 所示）。

從圖中我們可以直觀地看出，正反應速率隨著反應時間的增加不斷減小，而逆反應速率在不斷變大，當到達某一時刻后，正、逆反應速率相等，此時的可逆反應就處于化學平衡狀態(tài)。所以，在教授化學平衡時，通過函數圖象將概念直觀化，學生就能夠容易理解動態(tài)平衡的概念。

又如，學習活化能這一概念時，活化能這個概念的語言表達為：一個化學反應發(fā)生時需要的最小能量叫活化能。這樣的表達方式對于學生來說太過于抽象，從字面上學生很難理解活化能這一概念。而如果沒有理解和掌握好這個概念，那么對后面學習將產生影響，特別是對后面講到的酶能夠降低化學反應需要的活化能這一概念時，學生無法理解。如果借用函數圖象那么就能夠讓學生直觀形象地理解活化能概念（如圖 2 所示）。

通過圖 2，我們能夠清楚看到反應物能量和生成物能量：

反應熱能量=反應物能量-生成物能量

=活化分子反應變成生成物釋放的能量 E2-活化能 E1

活化能 E1 是平常狀態(tài)下的反應物達到活化分子狀態(tài)需要的能量值時，活化分子反應物能量=反應物能量+活化能 E1，在反應物能量不變的情況下，通過加入催化劑降低活化能 E1，使反應物達到活化分子狀態(tài)時需要的能量減少。通過這個函數圖象，能夠幫助學生直觀地理解活化能、催化劑、反應熱的概念與它們之間的關系，有利于提高教學效率與教學質量。

通過利用函數圖象輔助教學，往往能夠將抽象的概念進行具體化，讓學生能夠從圖象中理解概念。在實際教學過程中，合理地將函數圖象和化學知識結合，能幫助學生從多方位理解化學理論，從而更好地掌握化學知識。

二、將函數圖象應用到化學解題中

化學是一個與數學息息相關的學科，在高中化學的解題過程中，常常會碰到一些有關分段函數的題目，這種類型的題目答案往往不是唯一的，而是需要分成函數段進行討論。通過將題目化成函數題目來解答，有時候能夠為解題帶來更為快捷的方法，本文通過兩個例子來舉例說明。

〖例1〗在標準情況下，將 100 mL H2S 與 O2 的混合氣體點燃，反應后恢復到標準情況下，發(fā)現反應后得到的氣體體積V（總）隨著混合氣體中 O2 占的體積 V（O2）的變化而變化，按照變化的關系繪制了如圖 3 的圖象（氣體的體積均在同溫、同壓下測定）。

用 V（總）和 V（O2）的函數表示 V（總）和 V（O2）的關系。

〖解析〗這是一道簡單的化學題，從題中很容易就能看出是 H2S 與 O2 的反應，根據 H2S 或 O2 過量的不同情況列出關系式。但是這道題利用函數的方式更容易解答，我們通過化學方程式與圖象知道了 AB 與 BC 兩段符合線性關系，所以我們可以通過數學的方式求函數圖象中的方程式。

通過數學的方式，我們知道A、B、C各點的坐標，通過兩點式就可以得到AB段與BC段的方程：

AB 段：V（總）=100-3V（O2），0

BC 段；V（總）=V（O2）-50，33.3

〖例2〗在標準情況下，將 10 ml NO2 和 O2 的混合氣體通入水中，被水充分吸收，以 y/mL 表示完全反應后剩余的氣體，用 x/mL 表示混合氣體中N O2 的體積。在坐標圖中建立 x 與 y的關系曲線。

由化學方程式 4NO2+O2+2H2O=4HNO3，我們可以知道：

當 NO2 的體積與 O2 的體積為 4∶1 時，剩余氣體為 0，此時的 NO2 的體積為 8 mL；

當 NO2<8 mL 時，剩余的氣體是 O2；

當 NO2>8mL 時，剩余的 NO2 與水發(fā)生反應：3NO2+H2O=2HNO2+NO，剩余的氣體為 NO。

解答到這里，我們就可以看出這是一個分段函數題，此時我們就可以得到當 x=0 時，y=10；當 x=8時，y=0；當 x=10 時，，函數屬于線性關系，y 與 x 的關系圖如圖 4 所示。

在上面兩道例題解題過程中，我們可以發(fā)現無論是通過圖象求關系，還是通過關系求圖象，都可以利用函數圖象的方式解決。化學是一門綜合性很強的學科，通過不同知識的運用，能夠將化學題目簡單化，達到快速解答的目的。在教學過程中應該培養(yǎng)學生的多方位思維能力，讓學生能夠從更多的角度看待化學的問題。

化學是一門滲入了各個學科知識的學科，通過函數圖象的運用，能夠幫助學生更好的掌握化學的知識，也能夠為學生掌握知識開發(fā)一個新思路。作為教師，應該時刻保持創(chuàng)新的精神，為更好地教導學生，根據每一位學生的學習基礎與學習特點制定不同的學習計劃，確保每一位學生都能通過教師的學習計劃得到提升，同時應做好自身的反思工作，在課余時間與同事一起探索更好的教學方法，為教育事業(yè)貢獻力量。

（責編 盧建龍）