坐标系在高中化学教学中的应用

阳绍兵

教学要有法，更要有妙法。随着社会的迅猛发展和科技的日新月异，化学教师应与时俱进，不断探索创新，寻找高效的教学方法，甚至进行不同学科间方法的迁移运用，实现学科间的完美融合，这不仅符合新课程理念，还能收到意想不到的奇妙效果。

法国数学家笛卡尔（Descarts，1596-1650）创立了平面直角坐标系，以平面上的一点到两条互相垂直的数轴的向量来表示点的位置。“坐标”使得数与形之间和谐交融、完美结合，解决了“数无形时少直观，形缺数时难入微”的不足。在教学中充分运用学生熟知的平面直角坐标系并进行适当的迁移，能使化学教学获得事半功倍之效。

一、展示事物内在联系，使教学对象直观化

用平面直角坐标系表示一些事物，可以形象、直观、简明扼要地表示出该事物具有的特点或规律，通过分析平面直角坐标系，使人对该事物的了解一目了然。例如在《化学平衡》教学中，以纵坐标表示某气体的物质的量、物质的量浓度、转化率、体积分数等，以横坐标表示时间、温度（或压强）等，可以清楚地表达出外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响。许多化学知识的特点或规律性都比较强，比较适于用平面直角坐标系表示其鲜明的特点或规律。

二、表达事物量的变化，体现教学对象的规律性

数据有正有负时，适合用坐标系来表示。通常以纵坐标来表示较量的变化，通过比较横坐标对纵坐标的影响，从而揭示出事物内在的联系。

例题：某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其化合物的部分性质，所查资料信息如下。

①酸性：H2SO4>H2SeO4>H2TeO4；

②氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合；

③由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如下图所示。

答案：（1）放出；（2）因为化合时ΔH>0，ΔS<0，ΔH-TΔS>0，故反应不能自发进行；（3）①②③。

分析：ΔH<0的反应是放热反应，ΔH越小，生成的气态氢化物的能量越低，越稳定；ΔH>0的反应是吸热反应，ΔH越大，气态氢化物的能量越高，就越难生成。此题从焓判据的角度，揭示了元素周期律，也把所学的知识进行了纵向联系，既能把知识融会贯通，又能使知识形成网络，淋漓尽致地展示了知识间的内在联系。

三、利用象限理论，阐述教学对象的区域化

在二维平面内建立坐标系，第一象限的符号为“+、+”，第二象限的符号为“—、+”，第三象限的符号为“—、—”，第四象限的符号为“+、—”。借助于数学坐标系四个象限的符号，联系焓变与熵变对反应方向的共同影响，可以从热力学的角度快速判断化学反应的方向。

例题：利用“四象限法”判断化学反应的方向。（阐述焓变和熵变对反应方向的共同影响）

我们可以利用象限理论坐标系，把坐标系左上角的区域规定为第一象限，以逆时针旋转，依次划分为第二、三、四象限，这样我们可以把四个象限归属于四个模块区域。这样，不仅展现了四个区域间的联系与区别，而且直观地、形象地展示了教学对象的区域性。如下图：

答案：（1）放出；（2）因为化合时ΔH>0，ΔS<0，ΔH-TΔS>0，故反应不能自发进行；（3）①②③。

分析：ΔH<0的反应是放热反应，ΔH越小，生成的气态氢化物的能量越低，越稳定；ΔH>0的反应是吸热反应，ΔH越大，气态氢化物的能量越高，就越难生成。此题从焓判据的角度，揭示了元素周期律，也把所学的知识进行了纵向联系，既能把知识融会贯通，又能使知识形成网络，淋漓尽致地展示了知识间的内在联系。

三、利用象限理论，阐述教学对象的区域化

在二维平面内建立坐标系，第一象限的符号为“+、+”，第二象限的符号为“—、+”，第三象限的符号为“—、—”，第四象限的符号为“+、—”。借助于数学坐标系四个象限的符号，联系焓变与熵变对反应方向的共同影响，可以从热力学的角度快速判断化学反应的方向。

例题：利用“四象限法”判断化学反应的方向。（阐述焓变和熵变对反应方向的共同影响）

我们可以利用象限理论坐标系，把坐标系左上角的区域规定为第一象限，以逆时针旋转，依次划分为第二、三、四象限，这样我们可以把四个象限归属于四个模块区域。这样，不仅展现了四个区域间的联系与区别，而且直观地、形象地展示了教学对象的区域性。如下图：