函数图象在高中化学教学中的应用

蓝李勇

【摘 要】本文根据化学是一门渗入了数学、物理、生物等知识的学科特点，阐述将函数图象应用到高中化学教学中，帮助学生更好地理解和掌握化学的基本原理和变化规律，更好地解答化学问题。

【关键词】高中化学 函数图象 教学应用

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）05B-0145-02

化学是一门历史悠久的学科，拥有庞大的知识网路。对于高中化学来说，内容繁琐，知识点多，是许多学生不能够学好化学的原因。如何化繁为简，帮助学生理清学习思路是高中化学教学的关键与难点。在化学的教学过程中，可以利用数学函数图象直观形象、利于分析的特点，把函数图象与化学教学进行结合，将函数图象与化学知识之间进行转化，能够有效地帮助学生理解、记忆和掌握化学知识，并能较好地运用化学知识解决问题。

一、将函数图象应用到化学概念的教学中

在化学的基础教学中，会有一些学生难以理解的知识点。针对这样的知识点，有的可以结合函数图象来帮助学生进行学习和掌握。比如化学平衡这一概念，它的语言表达方式为：在一定前提下发生的可逆反应中，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应混合物中的各化学物的浓度和含量保持不变，这个状态称为化学平衡状态。在理论教学过程中，学生容易将反应速率相等与浓度不变的概念混淆，变成了浓度相等，而且在字面上很难让学生直观地领会和理解。如果采用函数图象的方式把化学平衡的各个量表示出来，那么学生就能直观形象地理解化学平衡概念（如图 1 所示）。

从图中我们可以直观地看出，正反应速率随着反应时间的增加不断减小，而逆反应速率在不断变大，当到达某一时刻后，正、逆反应速率相等，此时的可逆反应就处于化学平衡状态。所以，在教授化学平衡时，通过函数图象将概念直观化，学生就能够容易理解动态平衡的概念。

又如，学习活化能这一概念时，活化能这个概念的语言表达为：一个化学反应发生时需要的最小能量叫活化能。这样的表达方式对于学生来说太过于抽象，从字面上学生很难理解活化能这一概念。而如果没有理解和掌握好这个概念，那么对后面学习将产生影响，特别是对后面讲到的酶能够降低化学反应需要的活化能这一概念时，学生无法理解。如果借用函数图象那么就能够让学生直观形象地理解活化能概念（如图 2 所示）。

通过图 2，我们能够清楚看到反应物能量和生成物能量：

反应热能量=反应物能量-生成物能量

=活化分子反应变成生成物释放的能量 E2-活化能 E1

活化能 E1 是平常状态下的反应物达到活化分子状态需要的能量值时，活化分子反应物能量=反应物能量+活化能 E1，在反应物能量不变的情况下，通过加入催化剂降低活化能 E1，使反应物达到活化分子状态时需要的能量减少。通过这个函数图象，能够帮助学生直观地理解活化能、催化剂、反应热的概念与它们之间的关系，有利于提高教学效率与教学质量。

通过利用函数图象辅助教学，往往能够将抽象的概念进行具体化，让学生能够从图象中理解概念。在实际教学过程中，合理地将函数图象和化学知识结合，能帮助学生从多方位理解化学理论，从而更好地掌握化学知识。

二、将函数图象应用到化学解题中

化学是一个与数学息息相关的学科，在高中化学的解题过程中，常常会碰到一些有关分段函数的题目，这种类型的题目答案往往不是唯一的，而是需要分成函数段进行讨论。通过将题目化成函数题目来解答，有时候能够为解题带来更为快捷的方法，本文通过两个例子来举例说明。

〖例1〗在标准情况下，将 100 mL H2S 与 O2 的混合气体点燃，反应后恢复到标准情况下，发现反应后得到的气体体积V（总）随着混合气体中 O2 占的体积 V（O2）的变化而变化，按照变化的关系绘制了如图 3 的图象（气体的体积均在同温、同压下测定）。

用 V（总）和 V（O2）的函数表示 V（总）和 V（O2）的关系。

〖解析〗这是一道简单的化学题，从题中很容易就能看出是 H2S 与 O2 的反应，根据 H2S 或 O2 过量的不同情况列出关系式。但是这道题利用函数的方式更容易解答，我们通过化学方程式与图象知道了 AB 与 BC 两段符合线性关系，所以我们可以通过数学的方式求函数图象中的方程式。

通过数学的方式，我们知道A、B、C各点的坐标，通过两点式就可以得到AB段与BC段的方程：

AB 段：V（总）=100-3V（O2），0

BC 段；V（总）=V（O2）-50，33.3

〖例2〗在标准情况下，将 10 ml NO2 和 O2 的混合气体通入水中，被水充分吸收，以 y/mL 表示完全反应后剩余的气体，用 x/mL 表示混合气体中N O2 的体积。在坐标图中建立 x 与 y的关系曲线。

由化学方程式 4NO2+O2+2H2O=4HNO3，我们可以知道：

当 NO2 的体积与 O2 的体积为 4∶1 时，剩余气体为 0，此时的 NO2 的体积为 8 mL；

当 NO2<8 mL 时，剩余的气体是 O2；

当 NO2>8mL 时，剩余的 NO2 与水发生反应：3NO2+H2O=2HNO2+NO，剩余的气体为 NO。

解答到这里，我们就可以看出这是一个分段函数题，此时我们就可以得到当 x=0 时，y=10；当 x=8时，y=0；当 x=10 时，，函数属于线性关系，y 与 x 的关系图如图 4 所示。

在上面两道例题解题过程中，我们可以发现无论是通过圖象求关系，还是通过关系求图象，都可以利用函数图象的方式解决。化学是一门综合性很强的学科，通过不同知识的运用，能够将化学题目简单化，达到快速解答的目的。在教学过程中应该培养学生的多方位思维能力，让学生能够从更多的角度看待化学的问题。

化学是一门渗入了各个学科知识的学科，通过函数图象的运用，能够帮助学生更好的掌握化学的知识，也能够为学生掌握知识开发一个新思路。作为教师，应该时刻保持创新的精神，为更好地教导学生，根据每一位学生的学习基础与学习特点制定不同的学习计划，确保每一位学生都能通过教师的学习计划得到提升，同时应做好自身的反思工作，在课余时间与同事一起探索更好的教学方法，为教育事业贡献力量。

（责编 卢建龙）