谈“数轴”在中学化学中的应用

夏春凯

（武汉戴氏教育发展有限公司）

化学是一门贴近生活的学科，它源于生活，也不断的改变和创造生活。化学充满无限乐趣，会吸引那些顽皮的学生学习化学。从研读教材到解析考题，我试图总结一些重要的学习方法和学习工具。一根从左往右的箭头，再配以文字和若干数字——“数轴”在中学化学学习中可以说有着十分巧妙的用处。

结合平时的教学，我参考了一些习题和资料，整理了一些实用的数轴模型：

一、数轴在化学基本概念中的应用

数轴的使用让一些化学用语和概念的表达更加清晰明了。

例如：分散系按分散质粒子直径的大小进行分类，这也是区

在离子反应中，可以通过数轴讨论随反应物的量不同而得到不同产物的问题，例如，向1L、0.1mol·L-1的NaOH溶液中通CO2气体至过量，对应反应的计量关系可以表示为：

用数轴可以表示为：

有很多资料和习题中也会有用直角坐标系的图像来分析一些与量有关的反应问题，这类题通常是通过纵坐标来反映有沉淀、气体生成的情况。如果只是讨论反应物的量对生成物结果的影响，用数轴来表示会更简便一些。

氧化还原反应中的价态规律可以用数轴来分析，这是高中化学氧化还原反应中一个很重要的例子：

这一图像巧妙地利用了数轴有原点，数值有正负的特点，我们通常把这一规律总结为化合价“只靠近，不交叉”。

二、数轴在元素及其化合物中的应用

很多老师和同学在这一章中会提到“铁三角”“铝三角”“无机非金属材料”“富集在海水中的元素”这些标题和常见物质的转化关系。元素及其化合物的学习中往往还要掌握这样一条主线：一根数轴便可将某元素对应的常见物质按其组成由简单到复杂地串在一起。

例如，金属元素铁及其化合物，

三、数轴在化学反应原理中的应用

总结教材和高考试题，很容易发现在化学反应原理部分中，数轴在平衡问题中的应用是最多的，可以用在以下几种解题模型当中：

等效平衡和平衡转化率的联系，例如，在一定温度下，2SO2（g）＋O2（g）葑2SO3（g），将2amol的SO2气体与amol的O2通入VL密闭容器中，记作状态I，一段时间后达到平衡状态记作状态II，反应物的转化率为a%；相同状态下向该密闭容器中通入2amol SO3，记作状态III，由等效平衡的定义，一段时间后也达到平衡状态II，反应物的转化率为b%。比较a、b之间的关系。用数轴表示如下图，可得a%+b%=1：

在有关平衡常数的计算和平衡状态的判断问题中，若已知平衡常数K，在温度不变的情况下，我们可以用浓度熵和平衡常数的大小进行比较来判断反应进行的方向，

当Qc＜K时，反应正向进行；当Qc=K时，反应恰好处于平衡状态；当Qc＞K时，反应逆向进行。

溶液中的离子平衡问题，也可以借助数轴来分析，例如NaHCO3溶液的质子守恒问题，

不难得出溶液中质子守恒式：c（CO32－）＋c（OH－）=c（H2CO3）＋c（H＋）。

四、数轴在有机化学和物质结构中的应用

常见有机物之间有一定的联系，这些重要有机物按照教材介绍，由简单到复杂，物质的气味和状态也随之有所不同。同学们在记忆其物理性质的时候可以总结为：

在物质结构与性质方面，不同微粒通过微粒间的作用力结合形成不同类型的物质，三种晶体的熔点高低比较放到数轴中就很直观了：

中学化学试题，尤其是高中阶段，除了逻辑性强、知识覆盖面大、与实际生活生产联系紧密之外，很多计算题的难度不低于数学和物理。习题综合性强，往往一个问题涉及多个知识点，有些问题用理论来分析和解释又显得十分繁琐。计算题如果都通过书写反应方程式来完成，也会非常复杂。如果能够用简单直观的“数轴”来对一些概念进行区分、对数据进行处理，那么考试中化学习题的解答效率自然会提高很多。同时也有利于我们总结规律，使复杂的问题简单化，便于理解和记忆。

文中整理的都是中学阶段比较常见和重要的模型，概念的表达以参考人教版教科书为主。但本人阅历有限，才疏学浅，还望得到更多专家、同仁的指正。也希望自己的分享能够给阅读新课程杂志的老师和同学们一些帮助和启示。