例談數(shù)軸法在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用

王鑫彤

(江蘇省常州市正衡中學(xué) 213003)

數(shù)軸是規(guī)定了原點、正方向和長度單位的直線，數(shù)軸上的點與實數(shù)具有一一對應(yīng)的關(guān)系.當(dāng)賦予數(shù)軸特定的化學(xué)意義時，數(shù)軸上的點就具有了特殊的化學(xué)涵義.在中考一些選擇題目的計算中，時間是必須要把控的，如果利用數(shù)軸法來進(jìn)行計算，省時準(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.下列敘述錯誤的是( ).

A．鋅有剩余時，M中一定有Fe、Cu和Zn

B．鋅有剩余時，N中一定沒有FeCl2和CuCl2

C．鋅無剩余時，M中一定有Cu、可能有Fe

D．鋅無剩余時，N中一定有ZnCl2和FeCl2

表1

如圖1所示，用數(shù)軸法來表示，簡單清晰明了并且準(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ZnCl2，一定沒有FeCl2和CuCl2，選項AB都是正確的，如果鋅無剩余，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C正確，選D.

圖1

二、關(guān)于反應(yīng)物過量計算的應(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)物過量，如果碳和氧氣恰好完全反應(yīng)生成二氧化碳時，碳和氧氣的質(zhì)量比為6∶16，通過已知條件可知題目中碳過量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與剩余的3g碳發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳，在這個反應(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.如果每次都這樣計算，發(fā)生的是什么反應(yīng)，十分耗時，為了方便判斷，簡化總結(jié)，再用一條數(shù)軸來表示，很快就會選出正確答案.首先確定兩個端點，當(dāng)碳和氧氣恰好完全反應(yīng)生成二氧化碳時，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，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，說明碳是過量的，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反應(yīng)了，然后再通過定量的計算，便會很快確定選項，選擇A.

圖2

三、關(guān)于金屬和酸反應(yīng)的計算

例3 在托盤天平的左右兩盤上，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mg鐵粉，在右杯中放入mg鋅粉，充分反應(yīng)后，兩杯中都有金屬剩余，此時天平指針( ).

A.偏右 B.指在中央 C.偏左 D.無法確定

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mg鋅粉恰好完全反應(yīng)消耗的稀硫酸的量為98mg/65，按照mg鐵粉恰好完全反應(yīng)消耗的稀硫酸的量為98mg/56，可以分為以下5種情況：

①m(H2SO4)<98mg/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)=98mg/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)=98mg/56,對于鋅粉來講，稀硫酸過量，對于鐵粉來講，稀硫酸恰好，所以鋅粉產(chǎn)生的氫氣量小于鐵粉的；

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

畫出的數(shù)軸如圖3所示.

圖3

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)方法借鑒過來，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).通過數(shù)軸法的應(yīng)用，初中化學(xué)學(xué)習(xí)將變得更加簡單，一些難點、易混淆點可以更加簡單清晰地展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生真正依靠理解來記憶知識點，為日后高中的化學(xué)學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ).