例談數(shù)軸法在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用

摘 要：以實(shí)際案例為載體，分析了數(shù)軸法在金屬活動(dòng)性順序、過(guò)量問(wèn)題計(jì)算和金屬與酸反應(yīng)計(jì)算等知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，促進(jìn)了課堂學(xué)習(xí)效率的提高.

關(guān)鍵詞：數(shù)軸法;解題應(yīng)用;初中化學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G632????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????? 文章編號(hào)：1008-0333（2021）26-0108-02

收稿日期：2021-06-15

作者簡(jiǎn)介：王鑫彤（1990.4-），女，黑龍江省哈爾濱人，碩士，中小學(xué)一級(jí)教師，從事初中化學(xué)教學(xué)研究.[FQ）]

數(shù)軸是規(guī)定了原點(diǎn)、正方向和長(zhǎng)度單位的直線，數(shù)軸上的點(diǎn)與實(shí)數(shù)具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系.當(dāng)賦予數(shù)軸特定的化學(xué)意義時(shí)，數(shù)軸上的點(diǎn)就具有了特殊的化學(xué)涵義.在中考一些選擇題目的計(jì)算中，時(shí)間是必須要把控的，如果利用數(shù)軸法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，省時(shí)準(zhǔn)確率又高，往往起到事半功倍的效果.

一、關(guān)于金屬活動(dòng)性順序的應(yīng)用

例1 （2017年常州中考）向盛有氯化亞鐵和氯化銅混合溶液的燒杯中加入一定量的鋅粉，充分反應(yīng)后，得到固體M和溶液N.下列敘述錯(cuò)誤的是（? ）.

A.鋅有剩余時(shí)，M中一定有Fe、Cu和Zn

B.鋅有剩余時(shí)，N中一定沒(méi)有FeCl2和CuCl2

C.鋅無(wú)剩余時(shí)，M中一定有Cu、可能有Fe

D.鋅無(wú)剩余時(shí)，N中一定有ZnCl2和FeCl2

分析 這是學(xué)生在學(xué)過(guò)了第七章第三節(jié)“幾種重要的鹽”之后進(jìn)行的有關(guān)金屬活動(dòng)性順序的專(zhuān)題學(xué)習(xí).金屬與鹽的置換反應(yīng)與金屬活動(dòng)性有關(guān)，在整個(gè)初三化學(xué)中都具有非常重要的地位和作用.根據(jù)金屬活動(dòng)性順序，鋅與氯化亞鐵和氯化銅都會(huì)發(fā)生反應(yīng)，實(shí)際上他們的反應(yīng)是同時(shí)發(fā)生的.Zn+FeCl2ZnCl2+Fe①和Zn+CuCl2ZnCl2+Cu②，但是如果同時(shí)反應(yīng)，鐵和氯化亞鐵反應(yīng)生成的鐵會(huì)與氯化銅發(fā)生置換反應(yīng)：Fe+CuCl2FeCl2+Cu③，那么從結(jié)果上來(lái)看：①+③=②，只有鋅與氯化銅反應(yīng)完，才會(huì)與氯化亞鐵反應(yīng)，所以從結(jié)果上來(lái)看，這①②兩個(gè)反應(yīng)存在先后，反應(yīng)先后順序?qū)嵸|(zhì)上就是講哪種物質(zhì)先會(huì)被消耗完，而哪種物質(zhì)后被消耗完.所以從結(jié)果上來(lái)看，先發(fā)生反應(yīng)的是Zn+CuCl2ZnCl2+Cu，后發(fā)生反應(yīng)的是Zn+FeCl2ZnCl2+Fe，反應(yīng)后，從鋅的量由少到多來(lái)看，可分為表1所列幾種情況.

如圖1所示，用數(shù)軸法來(lái)表示，簡(jiǎn)單清晰明了并且準(zhǔn)確率非常高，如果鋅有剩余就是第5種情況，M中一定有銅、鐵和鋅，N中的溶質(zhì)一定有ZnCl2，一定沒(méi)有FeCl2和CuCl2，選項(xiàng)AB都是正確的，如果鋅無(wú)剩余，就是前4種情況，M中一定有銅可能有鐵，N中的溶質(zhì)一定有ZnCl2，可能有CuCl2和FeCl2，選項(xiàng)C正確，選D.

二、關(guān)于反應(yīng)物過(guò)量計(jì)算的應(yīng)用

例2 （2018年郴州中考）9g碳與16g氧氣在密閉容器中點(diǎn)燃，充分反應(yīng)，生成CO2的質(zhì)量是（? ）.

A.11g?? B.22g?? C.23g ??D.32g

分析 首先判斷哪種反應(yīng)物過(guò)量，如果碳和氧氣恰好完全反應(yīng)生成二氧化碳時(shí)，碳和氧氣的質(zhì)量比為6∶16，通過(guò)已知條件可知題目中碳過(guò)量3g，根據(jù)氧氣的質(zhì)量算出生成二氧化碳的質(zhì)量為22g，而生成的二氧化碳還會(huì)與剩余的3g碳發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳，在這個(gè)反應(yīng)中消耗了11g的二氧化碳，所以最終得到的二氧化碳的質(zhì)量為11g，選A.如果每次都這樣計(jì)算，發(fā)生的是什么反應(yīng)，十分耗時(shí)，為了方便判斷，簡(jiǎn)化總結(jié)，再用一條數(shù)軸來(lái)表示，很快就會(huì)選出正確答案.首先確定兩個(gè)端點(diǎn)，當(dāng)碳和氧氣恰好完全反應(yīng)生成二氧化碳時(shí)，碳和氧氣的質(zhì)量比為12∶32，當(dāng)碳和氧氣恰好完全反應(yīng)生成一氧化碳時(shí)，碳和氧氣的質(zhì)量比為24∶32，由此可以分為5種情況：

①m（C）∶m（O2）<12∶32，生成物為二氧化碳，氧氣剩余;

②m（C）∶m（O2）=12∶32，恰好只生成二氧化碳;

③12/32

④m（C）∶m（O2）=24∶32，恰好只生成一氧化碳;

⑤m（C）∶m（O2）>24∶32，只生成一氧化碳，碳有剩余

如圖2所示，根據(jù)數(shù)軸能迅速判斷出題目中屬于第三種情況，說(shuō)明碳是過(guò)量的，先后發(fā)生碳和氧氣生成二氧化碳和碳和二氧化碳生成一氧化碳這兩個(gè)反應(yīng)了，然后再通過(guò)定量的計(jì)算，便會(huì)很快確定選項(xiàng)，選擇A.

三、關(guān)于金屬和酸反應(yīng)的計(jì)算

例3 在托盤(pán)天平的左右兩盤(pán)上，各放一只盛有相同質(zhì)量、相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸.天平平衡，在左杯中放入m g鐵粉，在右杯中放入m g鋅粉，充分反應(yīng)后，兩杯中都有金屬剩余，此時(shí)天平指針（? ）.

A.偏右 B.指在中央 C.偏左 D.無(wú)法確定

分析 根據(jù)題目的條件，加入鐵粉和鋅粉的量是相同的，如果按照m g鋅粉恰好完全反應(yīng)消耗的稀硫酸的量為98m g/65，按照m g鐵粉恰好完全反應(yīng)消耗的稀硫酸的量為98m g/56，可以分為以下5種情況：

①m（H2SO4）<98m g/65，稀硫酸的量不足，鋅粉和鐵粉都有剩余，生成氫氣的質(zhì)量相等;

②m（H2SO4）=98m g/65，鋅粉恰好完全反應(yīng)，鐵粉有剩余，生成的氫氣質(zhì)量相等;

③98m g/65

④m（H2SO4）=98m g/56，對(duì)于鋅粉來(lái)講，稀硫酸過(guò)量，對(duì)于鐵粉來(lái)講，稀硫酸恰好，所以鋅粉產(chǎn)生的氫氣量小于鐵粉的;

⑤m（H2SO4）>98m g/56，鋅粉和鐵粉量都不足，稀硫酸都是過(guò)量的，所以鋅粉產(chǎn)生的氫氣量小于鐵粉的.

畫(huà)出的數(shù)軸如圖3所示.

根據(jù)題目可知，屬于第一種情況，所以反應(yīng)前所有物質(zhì)的質(zhì)量相等，反應(yīng)后產(chǎn)生的氫氣的質(zhì)量相等，所以天平平衡，選擇B.

所以，初中化學(xué)教學(xué)的工作應(yīng)該突破學(xué)科限制，將其他學(xué)科中可以利用的優(yōu)秀教學(xué)方法借鑒過(guò)來(lái)，優(yōu)化自己的教學(xué)質(zhì)量，提高自己的教學(xué)水平.數(shù)軸法正是這一做法的良好體現(xiàn).通過(guò)數(shù)軸法的應(yīng)用，初中化學(xué)學(xué)習(xí)將變得更加簡(jiǎn)單，一些難點(diǎn)、易混淆點(diǎn)可以更加簡(jiǎn)單清晰地展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生真正依靠理解來(lái)記憶知識(shí)點(diǎn)，為日后高中的化學(xué)學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

[1]陸春華.談如何學(xué)好初中化學(xué)[J].文理導(dǎo)航（上旬），2012（1）：26.

[2]蔡賢金.簡(jiǎn)析初中化學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)方法的巧用[J].才智，2009（25）：137-138.

[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]